果蔬气调冷库温湿度自动控制系统

一、气调库的特点：

    现代的气调库设计, 希望将库内温度波动控制在±015 ℃范围内, 为此除要求围护结构有较大的热阻, 以减小外界的影响。此外, 库内蒸发器的设计也应采用大面积低温差的冷风机方案。蒸发温度与库温温差控制在5 ℃范围内, 以减小蒸发器的结霜量。冷风机蒸发器结构设计采用较大间距的翅片(6mm) 布置, 以利于水冲霜和降低冲霜频率, 用电冲霜会增加气调库的温度波动, 蒸发器的风机*好采用双速风机或多个轴流风机可以独立控制的方式。在冷却阶段风量大一些, 冷却速度快; 等库温降低到设计值时, 风量可减小, 可以节能并减少水果的干耗。冲霜的水温应控制在25 ℃左右, 为进行冲水融霜, 需要设置专用的融霜用淋水装置。为保证库房内的气密性, 在接水盘放水管的后部需设置一段水封。气调库整个制冷系统的设计, 可以根据不同的情况, 采用大机组的集中供冷或单间库房小机组单独供冷, 后者具有较大的灵活性。目前还有的厂家采用乙二醇的冷水机组, 不但可提高温度的控制精度, 还大大简化了制冷管路结构。为使气调过程中, 制冷机能够经济运行, 气调库围护结构的隔热层应比一般高温库厚。

   气调库贮藏是在冷藏的基础上, 根据水果品种特性, 在相对密闭的库房中人工调整氧和二氧化碳浓度(分压) 配比。气调库在建筑结构和使用管理上与高温冷库有着很大区别。主要表现在:

(1) 气密性:

    气密性是气调库的建筑要求区别于冷藏库的一个*主要特点。气调库要求围护结构既要具有保温隔热、防潮, 减少与外界的冷热交换外, 还要求库体墙壁四周、库门及所有进出管线连接处严格密封, 尽可能减少库内外的气体交换。只有这样, 才能人为调节库内气体成分, 减少或避免外界气体对库内气体成分的干扰。气调库在整个贮藏期内都必须精确测量和控制各间库的气体成分, 目前国内外气调设备生产企业都设计制造出相应的自动控制设备, 使测量和控制工作大部分实现了自动化, 用一台计算机可控制30间左右气调间, 每间气调间都可以按果品的品种设定各自的气调参数, 并进行自动巡回检测和自动调节, 也可通过显示器监控整个气调工艺流程, 所有设定和实时测定的氧、CO2 、温度、湿度等数据都具有显示储存、查询、报警、打印等功能。

(2) 安全性:

    由于气调库对围护结构气密性要求较严, 故在降温、调气过程中, 随着库内温度、压力的变化,会使围护结构的两侧产生压差, 从而会破坏气密层, 其至是围护结构发生胀裂或塌陷。为了平衡和减小库内外压差, 气调库必须设有安全阀和调气袋。乙烯(C2H4) 是果品本身新陈代谢的产物, 外部环境中烟囱排放的烟雾, 汽车尾气, 某些工厂的废气中也含有一定数量的乙烯。它是一种能促进水果呼吸, 加快成熟衰老的植物激素。对乙烯非常敏感的果品, 如犭弥猴桃、香蕉等, 必须把贮藏条件下的乙烯浓度脱至阈值以下, 一般达0102 ppm 的水平; 苹果、梨等采用低乙烯气调贮藏, 贮藏效果会大大提高; 对乙烯不敏感的果品, 气调贮藏不必安装乙烯脱除装置。脱乙烯的方法常用高锰酸钾作为强氧化剂, 以氧化铅、分子筛等多孔性材料做载体, 制成一次性使用的复合材料, 放入库内、包装箱或闭路循环系统中, 将乙烯脱除。

(3) 快进整出:

    水果在气调过程中, 一般要求CO2 的浓度控制在1 %～5 %的范围内。库内CO2 浓度过高时必须使用CO2 脱除机(又称洗涤器) 将浓度降至气调参数要求的*佳范围。现在国内外生产的CO2 脱除机均采用活性炭作为吸附剂, 含高CO2 的库气用风机抽入活性炭罐内吸附, 经过数分钟吸附饱和后, 用空气脱附再生,循环使用。脱附的CO2 气体送入大气中。现代的CO2 脱除机, 用可编程序控制器PLC 对吸附和再生进行自动控制。如果脱除机有两个活性炭罐, 可使两者的吸附和再生交替进行。活性炭吸附CO2 的量是温度的函数, 并与CO2 的浓度成正比。通常以0 ℃, 3 %的CO2 浓度为标准, 用其在24 小时内的吸附量作为主要经济技术指标水果进入气调状态的时间越短越好, 否则影响贮藏效果。所以, 气调库贮藏要求水果入库速度快, 以便尽快装满、封门和调气。贮藏过程中尽可能减少开门次数, 频繁开门不仅影响贮藏效果、增加运行成本, 还会降低库门的气密性。水果出库时, 为保证水果的货架期, *好一次出完或在短期内分批出完。

(4) 满库贮藏:

    二氧化碳脱除机的选型, 必须满足整个气调库脱除CO2 的要求, 在气调库为0～2 ℃温度条件下,多数水果CO2 的释放量为3～10 mg/ kgh 左右, 一座千吨库24 小时CO2 释放量为72～240 kg , 可按*大CO2 释放量来选择机型。天津市某公司生产的CT 系列二氧化碳脱除机,16 种具体型号, 二氧化碳脱除量由80 至400 kg/ d。二氧化碳脱除机一般采用电控气动三通阀来控制活性炭罐程序的切换, 需要配用小型空压机作气动源, 机上装有保护及运行定时控制装置, 并装有计算机控制接口, 可对整个气调库的各气调间实现自动连续巡回脱除作业。为此, 跟制冷调节站相似, 气调库也安装有气调调节站, 调节站分为进气和回气两个自动或手动阀门组。自动阀门采用电控气动阀来控制CO2 脱除机的进回气; 手动阀用来控制制氮机的进排气。大中型气调库的输送管道较长, 一般采用UP2VC 塑料管粘接, 口径在70 ～110mm 之间。安装CO2 脱除机时, 输气管道应向气调库倾斜1～3°,以防冷凝水流回脱除机, 污染活性炭, 降低性能,甚至失效。脱除机在长期的工作过程中, 气动阀要动作几十万次, 压缩空气应保证是清洁的。在一些小型库和试验装置中, 也有用消石灰等化学方法脱除CO2 , 这些脱除剂是不能再生的。

    除留出必要的通风、检查通道外, 库内水果应尽量高堆满装。一方面, 由于库内水果越多, 库内孔隙相对越少, 加之水果呼吸消耗氧气, 所以水果进入气调状态的时间越短; 另一方面库容积利用系数越大, 制冷、调气运行成本可有所下降。我国气调贮藏始于二十世纪七十年代, 三十年来, 经过引进、消化、吸收国外先进技术和设备,加上我国科研人员的不断的研究和探索, 气调贮藏技术得到迅速发展, 现已具备了自行设计和建造各种气调库和气调设备的能力。

(5) 制氮降氧设备

    气调库选用制氮机, 要考虑满足库中*大的气调间的降氧要求, 并兼顾全库的总容量。目前, 制氮机向气调间充氮一般采取开式置换(稀释) 方式, 将95 %～97 %纯度的氮气从气调间的上部进气口打入, 被置换的气体从与进气口成对角线布置的排气口排出到大气中。整个过程是一个不断稀释的动态过程, 库内的氧含量呈自然对数级下降, 直至降至规定的指标。利用制氮机产生的95 %～98 %纯度的氮气, 置换(稀释) 气调库中的气体。目前气调库使用的制氮机分碳分子筛物理吸附式和中空纤维膜分离式两种, 都以空气为原料。前者利用双塔中的碳分子筛对氧、氮分子的不同的吸附速率, 通过加压吸附氧, 减压解析氧, 不断地在双塔中变压切换制氮。后者利用高分子材料制成的中空纤维膜, 它由上万根乃至数十万根直径在50～500μm 的中空纤维并列成束, 两端浸固环氧树脂, 形成膜滤芯, 放入一外壳内, 当压缩空气通过时, 由于氧、水蒸气透过膜的速率快, 形成富氧排到大气中, 而大部分氮气由于透过膜的速率慢而留在膜内, 形成较高纯度的成品气。具有结构简单、容易操作、制氮速度快、无易损运动部件、体积小、重量轻、噪声低等一系列优点, 是一种新型高效的制氮设备。天津市某公司生产的CA 系列中空纤维膜制氮机, 共7 种具体型号, 氮气(95 %) 流量分别由10至75 m3/ h。气调库选用制氮机, 要考虑满足库中*大的气调间的降氧要求, 并兼顾全库的总容量。目前, 制氮机向气调间充氮一般采取开式置换(稀释) 方式, 将95 %～97 %纯度的氮气从气调间的上部进气口打入, 被置换的气体从与进气口成对角线布置的排气口排出到大气中。整个过程是一个不断稀释的动态过程, 库内的氧含量呈自然对数级下降, 直至降至规定的指标。

二、气调库的构成：

   气调库一般由气密库体、气调系统、制冷系统、加湿系统、压力平衡系统以及温度、湿度、O2、CO2、乙烯，气体自动检测控制系统构成。

    气调库在整个贮藏期内都必须精确测量和控制各间库的气体成分, 目前我公司制造出相应的自动控制设备, 使测量和控制工作大部分实现了自动化, 用一台计算机可控制30间左右气调间, 每间气调间都可以按果品的品种设定各自的气调参数, 并进行自动巡回检测和自动调节, 也可通过显示器监控整个气调工艺流程, 所有设定和实时测定的O2、CO2 、温度、湿度、乙烯等数据都具有显示储存、查询、报警、打印等功能。

    气调库内检测控制系统的主要作用为：对气调库内的温度、湿度、O2、CO2、乙烯气体进行实时检查测量和显示，以确定是否符合气调技术指标要求，并进行自动(人工)调节，使之处于*佳气调参数状态。在自动化程度较高的现代气调库中，一般采用自动检测控制设备，它由(温度、湿度、O2、CO2、乙烯)传感器、控制器、计算机等组成，整个系统全部由一台中央控制计算机实现远距离实时监控，既可以获取各个分库内的O2、CO2、温度、湿度、乙烯等气体数据，显示运行曲线，自动打印记录和启动或关闭各系统，同时还能根据库内物料情况随时改变控制参数。中央控制计算机采用Windows界面，使用操作人员可以方便直观地获取各方面的信息。

）三、软件功能总述:

◆ 可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的温度、湿度、氧气、二氧化碳、乙烯等环境各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点。

◆ 可设定各监控点位的温度、湿度、氧气、二氧化碳、乙烯等报警限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号，报警方式包括：画面数据闪烁、声音报警、短信报警灯。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员。

◆ 数据中心软件采用标准windows 98/2000/XP/win7全中文图形界面，实时显示、记录各监测点的温度、湿度、氧气、二氧化碳、乙烯等曲线变化。

◆ 监控主机端利用监控软件可随时打印不同时刻的温度、湿度、氧气、二氧化碳、乙烯等环境数据及运行报告。

◆ 强大的数据处理与通讯能力，采用计算机网络通讯技术，局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的数据变化情况，实现远程监测。系统不但能够在值班室监测，领导在自己办公室和智能手机都可以非常方便地观看和监控。

◆ 系统可扩充多种记录数据分析处理软件，能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按EXCEL电子表格式输出进行数据处理。

◆ 系统设计时预留有接口，可随时增加减硬件设备，系统只要做少量的改动即可，可以在很短的时间内完成。可根据现场的需要和客户的需求改变随时增加新的内容。

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