河套蜜瓜流变特性及储运损伤控制的研究

论文摘要

针对内蒙古西部地区河套蜜瓜这一特色果品在储运过程中因受压产生的机械损伤和蠕变损伤而导致果实品质下降的问题,采用完整自然形态的河套蜜瓜果实进行了静载流变特性的研究,为选择合理经济的储运方式、损伤控制等方面提供理论依据,研究得出如下结论:1)结合实际储运情况,获得了完整近球形蜜瓜果实的应力-应变曲线。应力-应变曲线反映出完整形蜜瓜在受压初期载荷增长滞后于受压面积的增长;缓慢加载使果实内部微观组织较早出现破坏,受压后果实的损伤体积较大;垂直压缩易使果实较早进入屈服状态,果实损伤程度大于相同条件下水平压缩时果实的损伤程度;口感较好的果实受压进入屈服状态后的变形率较高,破坏极限相对较小。2)果实硬度、储运温度、加载速率和受压部位对河套蜜瓜的机械特性参数均有显著性影响。机械特性参数如生物屈服极限、变形能、弹性模量和破坏极限、破坏能之间均存在一定相关性,其中生物屈服极限与变形能的相关程度最高,破坏极限与生物屈服极限和变形能的相关程度最小。3)建立了河套蜜瓜机械特性参数与食用品质指标关系的回归方程,经检验所建立回归方程有意义且呈显著。4)定量测算和评估了河套蜜瓜因受压产生的机械损伤状态和损伤程度,分析了蜜瓜果实硬度、储运温度、加载速率和受压部位等因素对损伤影响的差异性,建立了损伤体积与各影响因素的回归方程,经检验所建立回归方程有意义并呈显著。5)运用虚拟样机技术在ADAMS软件平台上建立了河套蜜瓜静载蠕变的仿真模型,运行仿真模型可获得不同储运条件下蜜瓜的蠕变特性参数和本构方程。模型运行过程可直观反映随储运环境因素及果实自身条件变化时蜜瓜蠕变特性的变化规律。6)获得了河套蜜瓜蠕变本构方程和相应的蠕变特性参数,为进一步研究河套蜜瓜的流变特性奠定了基础。7)蠕变曲线形状随蠕变特性参数改变而改变,而储运温度、载荷和果实硬度对蠕变特性参数均有显著性影响,说明河套蜜瓜受压时的蠕变行为明显受储运环境因素和果实自身条件变化的影响。为了减少永久变形对果实造成的蠕变损伤,针对成熟度较高的果实,应采取低温减轻重压的储运方式。针对成熟度较低的果实,从储运的经济性考虑可适当提高储运温度,但需减轻承重,以免蠕变变形持续发生。8)建立了河套蜜瓜蠕变特性参数与储藏时间关系的指数回归方程,经检验所建立回归方程有意义并呈显著,因此可通过静载蠕变特性参数来预测河套蜜瓜的有效储藏时间,结合实际储运情况,采取适当措施有望延长其储藏时间。9)建立了储藏期间河套蜜瓜的主要品质指标与蠕变特性参数的回归方程,相关系数均在0.95以上。经检验所建立方程有意义并呈显著。因此,通过蠕变特性参数可预测储藏期间蜜瓜品质指标的变化,采取相应的储运手段解决因蠕变损伤而导致的蜜瓜品质下降的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 本研究的目的和意义
• 1.1.1 河套蜜瓜的生产和储运现状
• 1.1.2 蜜瓜流变学研究的必要性
• 1.2 国内外蜜瓜流变学研究现状
• 1.2.1 国外流变学研究现状
• 1.2.2 国内流变学研究现状
• 1.3 其他果品的流变学研究现状及可借鉴的方法和理论等
• 1.3.1 弹性理论在果品流变学特性方面的应用
• 1.3.2 运用弹性理论进行研究
• 1.3.3 植物细胞生理结构与流变特性相结合进行研究
• 1.4 存在的问题
• 1.4.1 在研究对象范围方面
• 1.4.2 在流变学特性与食用品质特性研究的结合方面
• 1.4.3 在流变学研究与实际储运过程的结合方面
• 1.4.4 在流变学模型建立方面
• 1.4.5 在果实内部损伤形态的研究方面
• 1.5 研究内容
• 1.5.1 河套蜜瓜准静载机械特性研究
• 1.5.2 河套蜜瓜静载蠕变特性研究
• 1.5.3 河套蜜瓜储藏品质变化与蠕变特性关系的研究
• 2 河套蜜瓜静载机械特性的研究
• 2.1 试验指标
• 2.2 试验样品和测试系统
• 2.2.1 试验样品
• 2.2.2 测试系统及测试流程
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验因素的选取
• 2.3.2 计算样品形状系数
• 2.3.3 机械特性试验方法
• 2.3.4 品质指标测定方法
• 2.3.5 损伤体积测定方法
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 机械特性曲线分析
• 2.4.2 机械特性参数的分析
• 2.4.3 差异程度及相关性分析
• 2.4.4 静载机械特性与品质指标的关系
• 2.4.5 损伤体积与机械特性的关系
• 2.5 机械特性差异的生物学原因
• 2.6 小结
• 3 河套蜜瓜静载蠕变特性研究
• 3.1 试验指标
• 3.2 试验样品和测试系统
• 3.2.1 试验样品
• 3.2.2 测试系统
• 3.2.3 位移传感器的选择及标定
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 因素与水平
• 3.3.2 采用虚拟样机技术创建ADAMS 蠕变仿真模型
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 静载蠕变试验结果
• 3.4.2 创建静载蠕变模型并获得本构方程
• 3.4.3 蠕变模型验证和特性参数的获得
• 3.4.4 硬度、温度及载荷对蠕变特性的影响
• 3.4.5 温度、硬度、载荷对蠕变特性参数影响的差异分析
• 3.4.6 蠕变特性参数对蠕变曲线的影响
• 3.4.7 蠕变特性参数的预测
• 3.4.8 蠕变特性参数的相关性分析
• 3.5 蠕变特性差异的生物学原因
• 3.6 小结
• 4 河套蜜瓜储藏品质变化与蠕变特性关系的研究
• 4.1 试验指标
• 4.2 试验样品和方法
• 4.2.1 试验样品
• 4.2.2 试验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 储藏期间品质指标的变化
• 4.3.2 储藏期间河套蜜瓜静载蠕变特性的变化
• 4.3.3 储藏时间对蠕变特性参数的影响
• 4.3.4 品质指标变化的预测
• 4.3.5 方差分析及蠕变特性参数对品质指标影响的主次判断
• 4.4 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 6 创新点
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ