۲۱۴۱۵پ
per
مدل‌سازی ریاضی دینامیک بخار آب و تقطیر در بسته‌بندی میوه‌ها و سبزی‌ها
Mathematical Modeling of Water Vapor and Condensation Dynamics in packaging of fruits and vegetables
/علی جلالی
: کشاورزی
، ۱۳۹۶
، میرزائی
۱۵۴ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مکانیزاسیون کشاورزی- مهندسی پس از برداشت
۱۳۹۶/۱۱/۱۶
تبریز
کیفیت میوه‌ها و سبزی‌های تازه در دوره پس از برداشت به سبب فرآیندهای فیزیولوژیک از جمله تنفس و تعرق تحت تاثیر قرار می‌گیرد .اعمال تغییر در شرایط نگهداری از جمله دما و ترکیب اتمسفر می‌تواند این فرآیندها را تا حد زیادی کنترل کرده و با کاهش سرعت آنها پیری و فساد محصول را به تاخیر بیاندازد .یکی از روش‌صها برای حصول این امر استفاده از بسته‌بندی با اتمسفر اصلاح شده است که با کاهش تنفس و تعرق محصول تازه سبب افزایش عمر نگهداری آن می‌شود .نرخ عبور بخار آب پایین در فیلم‌های متداول استفاده شده برای این نوع بسته‌بندی به همراه نرخ تعرق بالای محصول، سبب می‌شود که به سرعت شرایط اشباع) رطوبت نسبی ( ۱۰۰ در اتمسفر داخلی بسته‌بندی ایجاد شود .نوسانات دمای محیط و نیز ادامه افت رطوبت از سطح محصول حتی در زمان اشباع که در این تحقیق برای اولین بار در شبیه‌سازی بسته‌صبندی محصول تازه مد نظر قرار گرفته است منجر به تقطیر رطوبت روی سطوح داخلی ظرف و فیلم بسته‌بندی و یا سطوح محصول می‌گردد .این امر سبب عیوبی در ظاهر خارجی محصول شده و می‌تواند رشد میکروبی را افزایش دهد .تقطیر بخار آب روی سطح داخلی فیلم، ارزیابی بصری مصرف کننده از محصول داخل بسته را محدود کرده و بر بازارپسندی محصول بسته‌بندی شده تاثیر می‌گذارد .تا کنون مطالعات محدودی در زمینه پیش‌بینی رطوبت نسبی درون بسته‌بندی، با توجه به شرایط محیطی و خصوصیات فیزیولوژیک محصول، و نیز تاثیر شرایط مختلف بسته‌بندی صورت گرفته است، اما عمده آنها ، تنها پیش‌بینی رطوبت نسبی درون بسته‌بندی در دمای ثابت تکیه داشته‌اند و به علت ساده سازی‌های شرایط مطالعه از تعرق ناشی از اختلاف دما و درنتیجه اختلاف فشار بخار بین سطح محصول و هوای بسته به سبب گرمای تنفس و نیز نوسانات دمای محیط صرف نظر کرده‌اند .در حالی که این امر سبب می‌شود حتی در شرایط اشباع افت رطوبت از سطح محصول ادامه پیدا کند و رطوبت مازاد درون بسته‌صبندی محصول تقطیر گردد .در این تحقیق برای اولین بار مدل‌صسازی ریاضی تلفیقی به گونه‌ای جامع ارایه شده است که توانسته است ویژگی‌های فیزیولوژیک محصول از جمله تنفس و تعرق، خصوصیات مهندسی در طراحی بسته‌بندی، و نیز تغییرات شرایط محیط نگهداری از جمله دما و رطوبت نسبی را همزمان در نظر گرفته و تاثیر آن را علاوه بر ترکیب اتمسفر درون بسته‌بندی محصول، رطوبت نسبی، زمان و محل تشکیل قطره و میزان تقطیر درون بسته را نیز پیش‌بینی کند .مدل‌سازی توسعه داده شده طی گام‌های مختلف جهت طراحی بسته‌بندی به منظور دست‌یابی به اتمسفر و رطوبت بهینه در شرایط مختلف محیط نگهداری و جرم محصول بسته‌بندی شده مورد استفاده قرار گرفت .برای مثال نتایج طراحی نشان داد که دست‌یابی به اتمسفر و رطوبت مطلوب، کنترل افت جرم محصول و ممانعت از تشکیل قطره درون بسته طی ۶ روز نگهداری تحت شرایط محیطی با دمای ۵ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۵۰ در بسته‌بندی ۳۰۰ تا ۵۰۰ گرم توت‌فرنگی، با استفاده از ظرف جاذب رطوبت از نوع T۱۲ همراه با فیلم بسته‌بندی دارای یک تا ۳ روزنه ماکرو به شعاع ۱۳/۰ تا ۵/۰ میلی‌متر امکان‌پذیر است
The quality of fresh fruits and vegetables in postharvest stage is affected by physiological phenomena such as respiration and transpiration. Modification of storage conditions as temperature and atmosphere composition can control these processes and retard the senescence and deterioration. Modified atmosphere packaging is a method to achieve this, through which the respiration and transpiration is controlled and extends the shelf life. Water vapor transmission rate of the common films used in this type of packaging together with high rate of transpiration leads to water saturated conditions in the internal atmosphere of the package. Environmental temperature fluctuations and continuing of moisture loss from the surface of produce which is considered in packaging simulation for first time in this research leads to moisture condensation on internal tray wall and inner film as well as fruit surface. This can cause defects in appearance of produce and accelerate the microbial growth. Water vapor condensation on internal film surface can reduce marketability of packaged produce by limiting visual inspection of produce inside the package. So far limited studies have been conducted on prediction of relative humidity inside fresh produce packaging, by considering environmental conditions and physiological properties of the produce as well as packaging design, but most of them has focused on prediction of relative humidity only at constant temperature, and neglected temperature difference and consequently water vapor pressure difference between produce surface and surrounding air inside the package, caused by respiration heat and ambient temperature fluctuations. While this leads to continuing water loss from produce surface even under water vapor saturated conditions induced inside the package and condensation of excess moisture of moisture holding capacity of package headspace air. Integrative mathematical modeling is developed in this study for first time, so that it considers physiological behavior of produce such as respiration and transpiration, engineering properties in packaging design as well as fluctuations in ambient conditions such as temperature and relative humidity in a comprehensive way and predicts packaging headspace gas composition, relative humidity, weight loss of produce as well as the time of occurrence and intensity of water vapor condensation on different surfaces inside the package. This is vital to prevent condensation inside the package, especially due to inevitable fluctuations of ambient conditions such as temperature. The developed mathematical modeling was further used to achieve desired atmosphere and humidity inside the package under different ambient conditions and mass of packaged fruit. For example, designing results showed that using T12 type humidity regulating tray together with perforated packaging film having 1 to 3 macro perforations of 0.13 to 0.5 mm, resulted in desired atmosphere and humidity, weight loss control and prevention of condensation for a 6 days storage of packaged strawberries of 300 to 500 g under ambient conditions of 5 to 25C temperature and 50 relative humidity
Mathematical Modeling of Water Vapor and Condensation Dynamics in packaging of fruits and vegetables
جلالی، علی
Jalali, Ali
سیدلو، سید صادق، استاد راهنما
قنبرزاده، بابک، استاد مشاور
نعلبندی، حبیبه، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
