解读：“保鲜”果蔬长期存储与气调冷库
2009年08月31 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网
气调保鲜（CONTROLLEDATOMSPHERE）简称CA,是指通过人为调节和控制存储库内的气体成分，抑制储藏物的水分蒸发，减少有害气体成分，降低储藏物的呼吸，降低储藏物的新陈代谢速率，使储藏物的变化变小，延缓储藏物的后成熟（包括其的自身的化学反应）过程，使储藏物长时间保持进库时的状态，达到保鲜的目的。
气调贮藏（CONTROLLEDATOMSPHERESTORAGE）是目前大家所共识的先进的果蔬保鲜的方法,它是在维持果蔬生理状态的情况下,控制环境中气体成分来保持果蔬“鲜”度。通常它采用降低存储空间中的氧气浓度和调节二氧化碳浓度,来抑制所贮藏果蔬的呼吸,减少果蔬体内物质消耗，使得我们所存储的果蔬“休眠”,延长贮藏期,持久保鲜。当然，气调贮藏也对温度和湿度进行控制。 我们最常见的方法是果蔬的冷藏保鲜，低温可以降低果蔬的“活动”强度,并可以抑制“蒸腾”作用和微生物的生长。而对某些果蔬而言,即使其贮藏温度处于最低的安全温度,其呼吸“强度”仍然很高。正常大气中氧含量约为20.9%,我们知道，果蔬的呼吸要消耗果蔬的内部营养物质,所以延长果蔬贮藏期的关键之一是降低呼吸“强度”。而气调保鲜则是在低温保鲜的基础上,调节空气中氧与二氧化碳的含量,即改变贮藏环境的气体成分,降低氧的含量,适当提高二氧化碳的含量。这样的贮藏环境能更好地保持果蔬如同采摘时的那样新鲜度,减少损失,延长保鲜期,延缓果蔬的后熟,抑制老化,延迟或减轻败坏,无污染,达到抑制果蔬呼吸强度延缓衰老和变质过程的目的。贮藏环境中气体成分的变化对果蔬采摘后生理有显著的影响。 低氧条件还可以减少乙烯的生成量。我们知道，乙烯是一种果蔬催熟剂,减少乙烯浓度对推迟果蔬后熟是十分有利的，同时，也在一定程度上抑制了微生物的生长。乙烯浓度直接影响果蔬成熟，所以有效脱除存储空间中乙烯、减少乙烯浓度对某些果蔬推迟“后熟”是十分有利的。二氧化碳的浓度大小可影响乙烯与果蔬的结合,而浓度过高又可能促使果蔬的衰老,也容易出现“冻伤”，所以，适当度的二氧化碳可以减缓呼吸作用,从而延缓果蔬的后熟和衰老。 实践表明，采用气调贮藏能有效的抑制果蔬的呼吸作用,延缓衰老,达到果蔬保鲜的目的，使得果蔬的存储期大大延长。它大概有这样一些优点 1.能很好地保持储藏物原有的形态、质地、色泽、风味和营养成分。 2.贮藏保鲜时间长，比一般冷藏方式要长出至少10倍以上。 3.减少贮藏期间的损失（气调损耗<5%，普通冷藏损耗15-20%）。 4.由于气调保鲜贮藏长期受低氧和高二氧化碳的作用，当解除气调状态后，仍会有一段时间的“滞后效应”（休眠期）。所以气调保鲜贮藏的货架期可为普通冷藏的5倍。 5.可有效抑制细菌和微生物的滋生、繁殖，有利于食品安全。 6.气调贮藏具有贮藏时间长，贮藏效果好等许多优点，从而可以使许多果蔬品种能够达到几乎全年销售，给生产者和经营者带来显著的经济效益。 不同的果蔬的存储条件是不同的。比如，苹果的存储一般为：2～4%的O2，3～5%的CO2，0～5℃的存储温度和90～95%的相对湿度（可存储12个月）；梨的存储一般为：2%的O2，1%的CO2，-1～+1℃的存储温度和85～95%的相对湿度（可存储6～12个月）；脐橙的存储一般为：18%的O2，1%的CO2，7～9℃的存储温度和85～95%的相对湿度（可存储6个月）…。所以，在气调库的设计中要针对不同的存储物来确定它的各个参数的控制和设备的选择。有必要的时候，要对所要储藏的果蔬做相应的模拟实验来确定它们合适的存储条件和控制参数。气调库与传统冷库有相似之处，又与传统冷库有较大的区别。主要为： 1．气调库一般设计为多室的的形式（适合批量进出货），单间贮量通常在50～200t之间，高度应该适当（提高单位面积的存储量）。 2．气调库必须具有更好的气密性。普通冷库一般适合多次储存频繁出货的形式，而气调库运行模式一般为一次进货/一次出货的形式。这是因为保持气调库内形成要求的气体成分，并在果蔬贮藏期间较长时间地维持设定值，减免库内外“串气”。 3．气调库是一种更密闭式冷库，当库内温度升降时，其气体压力也随之变化，库内外会形成一定气压差。所以气压平衡安全装置的设置是必要的。不然，容易使得库体受压渗气而破坏“气调”状态。 4．气调贮藏要求果蔬入库速度快，装满后封库调节库内的空气成分，让果蔬在最短的时间内进入“气调”状态。平时管理中也不可能像普通冷库那样“随便”进出货物，否则库内的气体成分就会经常变动，从而减弱或失去气调贮藏的作用。果蔬出库时，最好一次出完或在短期内分批出完。 5．气调库贮藏的货物为果蔬，为了减少干耗，传热温差小是维持库内要求的较高相对湿度是一个有效的方法。 6．不同的果蔬的存储条件需要调节存储空间的空气成分，调节空气成分的设备要根据不同的果蔬的存储条件进行合理配置，果蔬气调贮藏的关键是控制库内气调参数，以保持果蔬的新鲜程度，延长贮藏时间。因此，准确掌握被贮果蔬产品的（最适）气调参数，（氮气、氧气、二氧化碳气体的百分比含量）十分重要，它在很大程度上决定着气调贮藏的成败和效果。 气调库的库体形式也可以是多样的，有土建形式，也可是库板拼装式的…。但由于气调库有以上的特点，贮藏的时间又较长，在气调库的库体设计时就要注意选择合适的形式和材料。目前由于成本等诸多因素的考虑，气调库采用聚苯乙烯彩钢板的建筑板材拼装式的较多。但聚苯乙烯本身的吸水率较高，对湿度要求较高的气调库来讲，使用效果和使用寿命将受到一定的影响。聚苯乙烯彩钢板的建筑板拼接后的气密性也不易处理。拼装式气调库采用聚氨脂彩钢库板较妥，它的吸水率、保温效果和拼接后的气密性都远好于聚苯乙烯彩钢板的建筑板。气调库的库门选择也是关键，如果气调库的库门气密性不好，容易“渗气”导致所需“气调”状态破坏。 气调库要求密闭，库内温度升降，库内气体压力也将跟着变化，库内外会形成一定气压差。一旦气压差过大，会使库体受压导致“渗气”，严重的会造成库体变形破坏。曾经听说有气调库用气调库来解决这个问题的，在一般冷库里，库内温度升降压力变化时，产生的气压将克服安装在库板上的平衡窗内的弹簧力，使得平衡窗内的阀门打开，达到内外气压平衡。我们以为，气调库一般不宜用这样的平衡窗，如果内外相通，库内“气调”状态就“流失”了，所以就必须选择或设计适合气调库的气压平衡安全装置。 温度、湿度和空气循环是气调库的重要因素，在气调库里，良好的空气循环是必不可少的。在果蔬入库初期冷却阶段，风量可大一些，这样冷却速度快，每小时空气交换次数可为30～50倍空库容积，当温度下降到初值的一半或更小后，空气交换次数可控制在每小时15～20次。所以我们设计中常选用双速冷风机。如果采用直接蒸发式冷风机应注意尽量缩小蒸发温度和库温的差值（通常选择3℃以下，以减少蒸发器结霜、脱水，维持较高的库内相对湿度），所以，相对一般冷库的蒸发器，气调库中的冷风机换热面积应适当增大。若果蔬采摘后至入库前能够及时预冷（比如真空预冷）保鲜效果更好。 对某果蔬给定适宜的贮藏温度后，温度的波动范围越小越好。采用间接制冷（非直接蒸发）的方式对控制库温、温差和库内温度均匀性较易。当然，选择适当分辨率和精度的温度控制器，合理布置冷风机（或叫“气流组织”）和温度传感器的数量和位置也十分重要。果蔬进入稳定的存储期所需的冷量并不大，而没有预冷的情况下，入库初期冷却阶段又需要更大的冷量来保证其冷却能力和冷却速度。直接蒸发的多室的的形式的气调库采用多压缩机并联的集中冷源是一个合理的方法，它可以根据各个室的不同时期所需冷量进行自动调配，大幅度地减少制冷机组的配置，在满足使用要求的前提下，减少制冷设备的投资。单压缩机直接蒸发的制冷系统影响库内温度波动还有一个因素是压缩机开停的间隔（等待）时间，采用多能级并联机组的集中冷源可以很好地解决了这个问题。用电子膨胀阀对冷风机进行多参数的控制可以更好地控制库内温度的波动，机组运行也相对稳定、冷源“供应”连续性好（并联制冷机组采用变频技术效果更好），这在设计制造的气调库中得到很好的验证。 在气调库内贮藏的果蔬，一般不宜采用薄膜包装来保持湿度，这是由于薄膜包装后，人工“气调”的作用将被“隔离”了。一般冷库的相对湿度往往低于90%，甚至低于80%，而这样的相对湿度除了对洋葱、冬瓜、大蒜等少数果蔬适宜外，对大部分的果蔬来讲，达不到贮藏要求的相对湿度，果蔬的水分蒸发会加快，“鲜”度将明显降低。按照“气调”的要求，库内的相对适度应能调节控制在90%～95%。除了控制（减少）冷风机换热表面温度与库内空气的温差，气调库还常常需要配置加湿装置，水气混合式加湿、超声波加湿和离心式加湿是目前气调库中常见的三种加湿方式。过去选择合适的湿度控制器和适宜的湿度传感器是难点（库内温度在0～2℃、相对湿度在90%以上时，干球温度和湿球温度的差值小于0.6℃）。一般的湿度传感器在高湿的环境（相对湿度在90%以上）里易被湿汽“污染”，而无法“获取”气调库湿度值，也就无从进行湿度控制了，所以应采用适合高深度使用环境的传感器（如DPP*：-10～60℃，＜100%）和合理安装（避免凝露）。 气体调节控制系统是气调保鲜的关键。气调库的设备简单地说就是两大组成部分，一是制冷温度/湿度系统；二是气体调节控制系统。果蔬气调贮藏的关键是控制库内气调参数，以保持果蔬的新鲜程度和商品性，延长贮藏时间。因此，准确掌握贮果蔬产品的气调参数，（氮气、氧气、二氧化碳气体的百分比含量）十分重要，它在很大程度上决定着气调贮藏的成败和效果。 目前在气调库上采用的制氮机主要有两大类型：吸附分离式的碳分子筛制氮机和膜分离式的中空纤维膜制氮机。中空纤维膜氮气分离式是比较先进的气体发生系统，通过中空纤维膜，对不同大小的气体分子进行选择性的分离原理，将被压缩空气中的N2与O2分离，达到调节气体组分的目的。由于其性能和质量可靠，因而目前已被广泛选用。 气调贮藏时，果蔬依然还进行微弱的呼吸，并不断排出CO2以及自身释放的乙烯和芳香酯类等催熟性物质。这些过多的成分可以用气体脱除系统清除。二氧化碳脱除装置常用的分为间断式（通常称的单罐机）和连续式（通常称的双罐机）两种。脱除乙烯的方法主要有两种，即高锰酸钾氧化法和高温催化分解法（是否配置视存储物而定）。 气调参数，库内气体各个成分的监测和控制是维持库内气体成分的关键。实现制冷系统（库内冷风机，制冷机组的温度、压力等），加湿系统（湿度）和气调（O2，CO2，C2H4）参数全面持续有效的监控（和自动记录），是气调库正常运行的保证。以往见到的气调库在气体成分调节、湿度温度控制方面自动化程度较低，人工操作程度高。采用的PLANT远程管理和监控系统是基于PC机的解决方案，它通过各个设备的RS485串行端口实现网络连接，将制冷系统监控集成，还可以将其他控制点的监控集成在一个系统中，实现温度、湿度和各项参数的监控和报警管理，并可实现远程监控。 总之，在筹建或承接设计和施工一个气调库的时候，1，要了解所要存储果蔬的气调存储特性，不同的果蔬，存储的控制参数也不同，同时最好要兼顾以后可多品种的存储使用。2，气调库的库体是实现“气调”的基本保证，施工中不仅要确保保温效果，而且要严防“跑气”“串气”的隐患存在。气调库一般的存储量较大，库体地坪的保温和强度也要注意，选择抗压强度高的XPS作地坪保温材料是一个不错的方法。3，制冷系统和气调设备是气调保鲜的关键，要合理正确选择和布置各种设备、管路以及各传感器，使库内各个地方都满足“气调”要求。4，监测和控制是实现可靠“气调”的保障，一个好的监控系统不仅可以确保“气调”和各个设备的正常运行，做到“无情况实时记录，有情况及时报警”，而且可以大大减少人工“干预”的程度，尽可能达到自动化运行和管理。 值得一提的是，“气调”适合较长时间的果蔬保存，而且气调库比一般冷库的投资要大。对于短期存储又经济性不高的，采用“气调”的意义不大，不要无谓地“追求”保鲜而额外地增加设备的投资。
