果蔬氣調貯藏保鮮技術及設備

1　氣調貯藏技術概述

　　氣調庫的構成：氣調庫一般由氣密庫體、氣調系統、制冷系統、加濕系統、壓力平衡系統以及溫度、濕度、O₂、CO₂，氣體自動檢測控制系統構成。
2　氣調庫庫體
　　氣調庫庫體不僅要求具有良好的隔熱性，減少外界熱量對庫內溫度的影響，更重要的是要求具有良好的氣密性，減少或消除外界空氣對庫內氣體成分的壓力，保證庫內氣體成分調節速度快，波動幅度小，從而提高貯藏質量，降低貯藏成本。氣調庫庫體主要由氣密層和保溫層構成。氣調保鮮庫按建筑可分為3種類型：裝配式、磚混式、夾套式。裝配式氣調庫圍護結構選用彩鍍聚氨脂夾心板組裝而成，具有隔熱、防潮和氣密的作用。該類庫建筑速度快，美觀大方，但造價略高，是目前國內外新建氣調庫最常用的類型。氣調庫采用專門的氣調門，該門應具有良好的保溫性和氣密性。另外，在氣調庫封門后的長期貯藏過程中，一般不允許隨便開啟氣調門，以免引起庫內外氣體交換，造成庫內氣體成分的波動，為便于了解庫內果蔬貯藏情況，應設置觀察窗。氣調庫建好后，要進行氣密性測試。氣密性應達到300Pa，半降壓時間不低于20—30min。
3　氣調系統
　　要使氣調庫達到所要求的氣體成分并保持相對穩定，除了要有符合要求的氣密性庫體外，還要有相應氣體調節設備、管道、閥門所組成的系統，即氣調系統。整個氣調系統包括制氮系統、二氧化碳脫除系統、乙烯脫除系統、溫度、濕度及氣體成分自動檢測控制系統。
3．1制氮系統
　　氣調系統的主要設備是制氮機(即降氧機)。制氮機大體上經歷了催化燃燒制氮→碳分子篩吸附制氮、中空纖維膜分離制氮的發展過程。目前普遍采用碳分子篩和中空纖維膜分離制氮。

3．1．1碳分子篩吸附制氮機碳分子篩制氮是采用變壓吸附原理制氮，由于氧分子與氮分子的動力學直徑不同，氧分子的擴散速度比氮分子快數百倍。而吸附量與壓力成正比，利用氧、氮短時間內吸附量差異甚大的特點，由程序控制器按特定的時間程序在兩個塔之間進行快速切換，結合加壓氧吸附、減壓氧解吸的過程，將氧從空氣中分離出來。碳分子篩制氮機具有制氮純度高(可達到99．9％)、設備簡單、價格低的特點，但設備中閥門多，切換頻繁，每年每只閥門需開關20—40萬次，設備噪聲大。因此要求保證閥門的質量，否則會影響設備的可靠性。
3．1．2中空纖維膜分離制氮機膜分離制氮是利用氧氣與氮氣透過中空纖維膜壁的速度差異特點，將氧氣從空氣中分離出來。中空纖維膜制氮機是目前氣調貯藏使用最廣泛的設備。它由壓縮機、貯罐、冷干機、過濾器、加熱器、中空纖維膜及管、閥組成。具有以下特點：(1)設備簡單、占地少、易安裝；(2)只需開動空壓機即可得到富氮空氣；(3)濃度可在95％—99％之間調節，使用靈活，能快速啟動停車；(4)安全可靠，分離器無運動部件，可連續穩定工作；(5)分離過程無相變、無壓力損失、能耗低；(6)易小型化；(7)投資小。
3．2二氫化碳脫除系統
　　主要用于控制氣調庫中二氧化碳含量。完全依靠果蔬呼吸時所釋放的二氧化碳，增加氣調庫內二氧化碳濃度，適量的二氧化碳對果蔬起保護作用，使貯藏保鮮效果良好。但是，二氧化碳濃度過高，則會對果蔬造成傷害，因此脫除(洗滌)過量的二氧化碳，調節和控制好二氧化碳濃度，對提高果蔬貯藏質量非常重要；通常的二氧化碳脫除裝置大體上有4種形式：(1)消石灰脫除裝置；(：)水清除裝置；(3)活性碳清除裝置；(4)硅橡膠膜清除裝置。活性碳清除裝置是利用活性碳較強的吸附力，對二氧化碳進行吸附，待吸附飽和后鼓入新鮮空氣，使活性碳脫附，恢復吸附性能，是當前氣調庫脫除二氧化碳普遍采用的裝置。二氧化碳脫除系統應根據貯藏果蔬的呼吸強度、氣調庫內氣體自由空間體積、氣調庫的貯藏量、庫內要求達到的二氧化碳氣體成分的濃度確定脫除機的工作能力。
3．3乙烯脫除系統
　　乙烯是果蔬在成熟和后熟過程中自身產生并釋放出來的一種氣體，是一種促進呼吸、加快后熟的植物激素，對采后貯藏的水果有催熟作用。在對乙烯敏感的水果貯藏中，應將乙烯去除。因此果蔬貯藏中既要設法抑制乙烯產生，又要消除貯藏庫內乙烯積累。目前普遍采用且相對有效的方法為高錳酸鉀化學除乙烯法和空氣氧化去除法。化學除乙烯法是在清洗裝置中充填乙烯吸收劑，常用的乙烯吸收劑是將飽和高錳酸鉀溶液吸附在碎磚塊、蛭石或沸石分子篩等多孔材料上，乙烯與高錳酸鉀接觸，因氧化而被清除。該方法簡單，費用極低，但除乙烯效率低，且高錳酸鉀為強氧化劑，會灼傷皮膚。目前，空氣氧化去除法是利用乙烯在催化劑和高溫條件下與氧氣反應生成二氧化碳和水的原理去除乙烯，與高錳酸鉀去除法相比其投資費用高，但因具有以下明顯優點為人們所接受：(1)除乙烯效率高，可除去庫內氣體中所含乙烯量的99％，可將貯藏間內乙烯濃度控制在l—5μL／L；(2)減少水果霉變，在去除乙烯同時，能對庫內氣體進行高溫殺菌消毒；(3)一機多用，去除乙烯同時，還能除掉水果釋放的芳香氣體，減輕這些氣體對水果產生催熟作用的不良影響。
3．4自動檢測控制系統
　　氣調庫內檢測控制系統的主要作用為：對氣調庫內的溫度、濕度、O₂、CO₂氣體進行實時檢查測量和顯示，以確定是否符合氣調技術指標要求，并進行自動(人工)調節，使之處于最佳氣調參數狀態。在自動化程度較高的現代氣調庫中，一般采用自動檢測控制設備，它由(溫度、濕度、O₂、CO₂)傳感器、控制器、計算機及取樣管、閥等組成，整個系統全部由一臺中央控制計算機實現遠距離實時監控，既可以獲取各個分庫內的O₂、CO₂、溫度、濕度數據，顯示運行曲線，自動打印記錄和啟動或關閉各系統，同時還能根據庫內物料情況隨時改變控制參數。中央控制計算機采用Windows界面，使用操作人員可以方便直觀地獲取各方面的信息。
3．5制冷系統
　　制冷系統是實現機械制冷所必須的機器、設備及連接這些機器、設備的管道、閥門、控制元件等所組成的封閉循環系統。氣調庫的制冷系統與普通冷庫的制冷系統基本相同。但氣調庫制冷系統具有更高的可靠性，更高的自動化程度，并在果蔬氣調貯藏中長時間維持所要求的庫內溫度。一般采用氨制冷系統或氟利昂單級壓縮直接膨脹供液制冷系統。
3．6加濕系統
　　與普通果蔬冷庫相比，由于氣調貯藏果蔬的貯藏期長，果蔬水分蒸發較高，為抑制果蔬水分蒸發，降低貯藏環境與貯藏果蔬之間的水蒸氣分壓差，要求氣調庫貯藏環境中具有最佳的相對濕度，這對于減少果蔬的干耗和保持果蔬的鮮脆有著重要意義。一般庫內相對濕度最好能保持在90％—95％之間。常用的氣調庫加濕方法有以下幾種：(1)地面充水加濕；(2)冷風機底盤注水；(3)噴霧加濕；(4)離心霧化加濕；(5)超聲霧化加濕。

3．7氣調庫壓力平衡系統
　　在氣調庫建筑結構設計中還必須考慮氣調庫的安全性。由于氣調庫是一種密閉式冷庫，當庫內溫度降低時，其氣體壓力也隨之降低，庫內外兩側就形成了氣壓差。據有關資料介紹，當庫內外溫差l℃時，大氣將對圍護結構產生40Pa的壓力，溫差越大壓力差也越大。若不把壓力差及時消除或控制在一定的范圍內，將會使庫體損壞。為保證氣調庫安全性和氣密性，并為氣調庫運行管理提供必要的方便條件，氣調庫應設置壓力平衡系統：安全閥、緩沖貯氣袋。安全閥是在氣調庫密閉后，保證庫內外壓力平衡的特有安全設施，它可以防止庫內產生過大的正壓和負壓，使圍護結構及其氣密層免遭破壞。氣調庫在運行期間會出現微量壓力失衡，緩沖貯氣袋的作用就是消除或緩解這種微量壓力失衡。當庫內壓力稍高于大氣壓力時，庫內部分氣體進入緩沖貯氣袋，當庫內壓力稍低于大氣壓時，緩沖貯氣袋內的氣體便自動補入氣調間。貯氣袋是把庫內壓力的微量變化，轉換成貯氣袋內氣體體積的變化，使庫內外的壓差減小或接近于零，消除和緩解壓差對圍護結構的作用力。緩沖貯氣袋是由氣密性好且具有一定抗拉強度的柔性材料制成。