抽气方式与充气压力对盒式气调包装气体置换性能的影响.pdf

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1、第26卷2010焦第3期3月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．3Mar．2010341抽气方式与充气压力对盒式气调包装气体置换性能的影响卢立新1’2，刘琳1(1．江南大学包装工程系，无锡214122；2．中国包装总公司食品包装技术与安全重点实验室，无锡214122)摘要：基于不同条件的气体置换流场分析是实现气体置换工艺参数与结构优化的基础。针对盒式气调包装机的关键装置一气体置换装置的物理模型进行流场分析，采用RNG舡f湍流模型对进行气流流场数值模拟，建立盒式气调包装气体

2、置换结构内部三维流场：比较等效面积下3种抽气方式对包装内部气体置换性能的影响，确定抽气孔的优化布置方式；分析不同压差工况下的气体置换速度，确定充气压力适宜的工作范围。结果表明，当压强相对于极限真空处于粗真空时(0．04～0．1MPa)，3种抽气方式的气体置换效率差异不显著，随着压强的减小(小于O．04MPa)，中间抽气方式优于两边抽气方式；同时，采用中间抽气，两边四孔充气方式时，充气压力大于O．5MPa，有利于获得较高的气体置换精度与置换效率。关键词：抽气，数值模拟，传质，气调包装，气体置换doi：10．39

3、698．issn．1002—6819．2010．03．057中图分类号：TB486，$229．3文献标识码：A文章编号：1002-6819(20lO)一03—0341--05卢立新，刘琳．抽气方式与充气压力对盒式气调包装气体置换性能的影响[J】．农业工程学报，2010，26(3)：341--345．LuLixin．LiuLin．Effectsofgas-exhaustingtypeandgas—chargingpressureongasreplacementpropertiesformodifiedatmos

4、pherepackagingwithtrays[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：341--345．(inaline∞withEnglishabstract)0引言保证气调包装内气体初始组分的高精度对实现果蔬气调保鲜包装至关重要。气体置换装置是气调包装机的核心部件，其性能优劣直接影响置换精度、置换速率以及耗气量，并最终影响产品包装质型11。近年来国内外学者侧重于各种产品充气成分的研究，而关于气体置换装置的研究口一8J贝0较少。王杰等【9】、卢立新掣101对气体置换装置进行

5、设计与改进，以提高包装作业速度与气体置换精度。目前国内外研制出了多种气体置换的结构形式，但针对置换装置内的气体置换流程分析尚未见报道；结合气体置换性能进行置换装置的优化设计等方面还缺乏理论分析与技术方法【l】。一些学者对现有产品的气调贮藏环境内的传热、传质过程进行了数值计算与试验研究，验证了该理论模型的准确性与可靠性。Talbot等⋯】建立了多孔介质渗透模型，模拟桔子在包装箱内温度的变化：胡浩等【12】进行了气调库货物区中降温、降氧过程的数值计算；何晖等【13】针对苹果压差预冷问题，建立了预冷过程包装箱的传热

6、模型，分析不同空气流速、开孔大小对预冷时间的影响规律。本文应用相关理论模型结合组分输运模型，运用非稳态过程分析混合气体在气体置换装置中的流动状况。分析3种不同的抽气结构与压差的变化对包装内部气体置换性能的影响，尤其是对组分的变化过程进行数值计算分析。以气体置换过程中容器压强、收稿日期：2009-04-10修订日期：2009-12-03基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重点课题(2006BAD30802)；教育部科学技术研究重点项目(108066)；江南大学创新团队发展计划资助课题作者简介：卢立新(1966一

7、)，男，江苏宜兴人，教授，博士生导师，主要从事农产品、食品包装与贮运技术，包装工艺与机械等研究．无锡江南大学包装工程系，214122。Email：lulx@jiangnaa．戗lu．cn速度和气体组分的变化尤其是氧气浓度的变化为评价指标，获得气调包装设备的最佳参数，为连续、快速、高精度的气调包装技术提供理论指导。1气体置换模型的建立盒式气调包装机气体置换装置简图如图la所示【10】。包装容器内部初始介质为空气，通过气体置换为预设的混合气体，进而获得包装产品所需的优化气体组分。现有市场上常用果蔬气调包装盒形尺寸

8、范围120min×80111m×15mm～3501TIITI×260mill×35nun，结构尺寸越大则对装置要求越高，故本文采用最大盒型为分析模型，盒子的内尺寸即为整体的分析尺寸，如图lb所示。充a．结构楱型气l零b．分析模型1．中心孔2．两边四孔3．盒子内部结构图1气体置换结构物理模型Fig．1Physicalmodelofthegasreplacementdevice342农业工程学报2010