CN104749329A - 果蔬剩余货架期的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬剩余货架期的计算方法，而提供一种以硬度指标确定果蔬剩余货架期的计算方法。先测得果蔬初始硬度值Q，同时测量不同温度下果蔬硬度随时间的变换关系；应用一级化学反应动力学方程lnA_t＝lnA₀-kt建立果蔬动力学模型，对步骤硬度与时间关系进行线性回归拟合，获得不同温度下果蔬硬度变化速率常数k_i，应用Arrhenius方程结合不同温度下的果蔬硬度变化速率常数k_i及拟合方程决定系数获得果蔬关系曲线图，从所得关系曲线图中获得曲线拟合方程，确定拟合直线的斜率以及截距；鲜食果蔬的质量方程表示为等价变形为即可计算出果蔬处于环境温度下的货架期t。

Description

果蔬剩余货架期的计算方法

技术领域

本发明涉及鲜食果蔬保藏技术领域，更具体的说，是涉及一种以硬度指标确定果蔬剩余货架期的计算方法。

背景技术

低温运输是保持水果蔬菜价值的一种有效手段，对果蔬整个运输过程的跟踪监测在目前来说是一个亟待解决的问题。在果蔬的低温冷藏运输过程中，因为许多因素的存在，会导致储藏温度的来回波动，这会直接导致果蔬贮藏期的减少，而人们无法正确预期贮藏期的减少程度，往往会造成果蔬在没有达到所需求的贮藏时间的情况下开始腐烂，造成不必要的经济损失。

用呼吸率来确定果蔬贮藏时间，需要较长的检测时间，而本发明可以运用数学计算方法，代入一些较短时间可以测得的数值和参数，算出果蔬在特定温度下的贮藏时间，具有历时短、便捷的特点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种以硬度指标确定果蔬剩余货架期的计算方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种果蔬剩余货架期的计算方法，包括下述步骤：

(1)先测得果蔬初始硬度值Q，同时测量不同温度下果蔬硬度随时间的变换关系；

(2)应用一级化学反应动力学方程lnA_t＝lnA₀-kt建立果蔬动力学模型，对步骤(1)中的硬度与时间关系进行线性回归拟合，获得不同温度下拟合后直线的斜率绝对值，即不同温度下果蔬硬度变化速率常数k_i，其中，i为自然数；

(3)应用Arrhenius方程-lnk_i＝E_a/RT_i-lnk₀结合步骤(2)的不同温度下的果蔬硬度变化速率常数k_i及拟合方程决定系数获得果蔬关系曲线图，从所得关系曲线图中获得曲线拟合方程，确定拟合直线的斜率以及截距；获得的方程斜率为反应活化能E_a，截距为lnk₀，k₀是果蔬理论硬度反应速率常数，单位d^-1，其中，R为气体常数，取8.314J/(mol*k)；T_i为绝对温度，i为自然数；

(4)鲜食果蔬的质量方程表示为式中t为所处环境温度下果蔬的货架期，单位：d；E_a为鲜食果蔬的反应活化能，单位J/mol；T为环境温度，单位K；果蔬硬度值Q(A)为达到果蔬初始硬度值55％时的值；

(5)将步骤(4)中的公式等价变形为即可计算出果蔬处于环境温度下的货架期t。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明的计算方法，可以有效预知果蔬贮藏及物流运输过程中任意一种果蔬的贮藏时间，可以解决贮藏过程中果蔬的品质状况无法直接获取以及果蔬温度状态无法时时追踪获取的难题，可以在根本上判断果蔬的可贮存性，提高果蔬的贮运价值，减少不必要的浪费，提高经济效益。

附图说明

图1所示为0℃时草莓硬度随时间变化的关系；

图2所示为5、10℃时草莓硬度随时间变化的关系；

图3所示为20、25、30℃时草莓硬度随时间变化的关系；

图4所示为草莓的Arrhenius曲线图。

具体实施方式

以下结合附图并以对19℃环境温度下草莓的剩余保存期的计算为具体实例对本发明作进一步说明。

(1)先测得草莓初始硬度值Q为9.6，以硬度作为测试指标，测试出0℃、5℃、10℃、20℃、25℃、30℃不同温度情况下草莓硬度随时间变化的关系，将数据整理，结果如图1、图2和图3所示。

(2)建立动力学模型，以一级化学反应动力学方程lnA_t＝lnA₀-kt，对图1、图2和图3中不同温度下硬度随时间的变化关系进行线性回归拟合，得到0℃、5℃、10℃、20℃、25℃、30℃六组拟合直线，如下所示：

0℃拟合公式y＝-0.105x+9.780  R²＝0.980

5℃拟合公式y＝-0.237x+9.614  R²＝0.979

10℃拟合公式y＝-0.323x+9.523  R²＝0.970

20℃拟合公式y＝-0.775x+9.613  R²＝0.995

25℃拟合公式y＝-1.740x+9.260  R²＝0.962

30℃拟合公式y＝-1.742x+9.263  R²＝0.968

获得不同温度下草莓硬度变化速率常数以及拟合方程决定系数，如表1所示。

表1一级反应的草莓硬度变化速率常数k以及拟合方程决定系数

温度/℃	k	R2
			0	0.105	0.980

5	0.237	0.979
			10	0.323	0.970
20	0.775	0.995
			25	1.740	0.962
30	1.742	0.968

(3)结合Arrhenius方程-lnk_i＝E_a/RT_i-lnk₀，分别将表1中六个不同的k_i值以及每个k_i值所对应的温度值T_i代入二维坐标系中，以lnk_i为因变量，为自变量，在坐标系中得到六个点，六个点用折线相连即得到草莓硬度的Arrhenius曲线图，也即关系曲线，如图4所示，进而对关系曲线进行拟合，得到拟合直线方程。

拟合公式y＝-62900x+25.6  R²＝0.965

确定拟合直线斜率以及截距，获得的方程斜率为草莓反应活化能E_a，其值为62.9KJ/mol，而截距lnk₀＝25.6，可得出草莓理论硬度反应速率常数k₀＝1.37×10¹¹，R为气体常数，取8.314J/(mol*k)。

(4)鲜食草莓的质量方程表示为式中t为19℃下草莓的货架期，单位d(天)；k₀为鲜食草莓的反应速率常数，d^-1；E_a为鲜食草莓的反应活化能J/mol；T为环境温度，单位K，；草莓硬度值Q(A)为初始硬度55％时的硬度值为5.28。

(5)将步骤(4)中公式变形，得到鲜食草莓剩余保存期方程为将步骤(2)和(3)求得的k₀和E_a的值以及草莓硬度值Q(A)为初始硬度55％时的值5.28，环境温度T＝292，R＝8.314J/(mol*k)代入公式即可算出变温条件下草莓剩余贮藏货架期t为6.5天。

而相同条件下，通过实验可得到草莓在等效货架期温度下的储藏日期为7天，误差小于3％，在允许范围内。

本发明的方法，在果蔬的贮藏期计算中，可以先测得开始时硬度值Q，之后以硬度达到开始时55％的值即0.55Q为变质品质函数Q(A)；再以实验手段将果蔬置于不同温度的环境中，通过数据拟合得出鲜食果蔬的反应速率常数k₀及E_a，结合果蔬贮平时藏室所处环境温度再代入这样即可计算出果蔬在贮藏温度下的贮藏时间。

Claims (1)

1.一种果蔬剩余货架期的计算方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)先测得果蔬初始硬度值Q，同时测量不同温度下果蔬硬度随时间的变换关系；

(2)应用一级化学反应动力学方程lnA₂＝lnA₀-kt建立果蔬动力学模型，对步骤(1)中的硬度与时间关系进行线性回归拟合，获得不同温度下拟合后直线的斜率绝对值，即不同温度下果蔬硬度变化速率常数k_i，其中，i为自然数；

(3)应用Arrhenius方程-lnk₁＝E_a/RT_i-lnk₀结合步骤(2)的不同温度下的果蔬硬度变化速率常数k_i及拟合方程决定系数获得果蔬关系曲线图，从所得关系曲线图中获得曲线拟合方程，确定拟合直线的斜率以及截距；获得的方程斜率为反应活化能E_a，截距为lnk₀，k₀是果蔬理论硬度反应速率常数，单位d^-1，其中，R为气体常数，取8.314J/(mol*k)；T_i为绝对温度，i为自然数；

(4)鲜食果蔬的质量方程表示为式中t为所处环境温度下果蔬的货架期，单位：d；E_a为鲜食果蔬的反应活化能，单位J/mol；T为环境温度，单位K；果蔬硬度值Q(A)为达到果蔬初始硬度值55％时的值；

(5)将步骤(4)中的公式等价变形为即可计算出果蔬处于环境温度下的货架期t。