黃仲興

(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇常州 213001)

氣調(diào)保鮮冷庫(kù)(以下簡(jiǎn)稱氣調(diào)庫(kù))是在普通冷藏庫(kù)基礎(chǔ)上，增加庫(kù)內(nèi)氣體成分調(diào)節(jié)功能，因而既具有“冷藏”功能，又具有“氣調(diào)”功能的新型冷庫(kù)。目前在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已基本普及，而我國(guó)近幾年才得到推廣應(yīng)用。

1 氣調(diào)庫(kù)的構(gòu)成

氣調(diào)庫(kù)由庫(kù)體、氣調(diào)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、壓力平衡系統(tǒng)以及自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)構(gòu)成。

1.1 庫(kù)體［1］

常見氣調(diào)庫(kù)庫(kù)體有裝配式、磚混式和夾套式3種。裝配式是目前國(guó)內(nèi)外新建氣調(diào)庫(kù)最常用的類型。它由以金屬軋制卷板為面板，硬質(zhì)聚氨酯或苯乙烯泡沫作保溫材料，經(jīng)整體發(fā)泡或膠粘復(fù)合而成的隔熱芯板組裝而成。其隔熱、防潮和氣密性能優(yōu)越，外形美觀，建造時(shí)間短，但造價(jià)稍高。筆者曾從事此型庫(kù)體生產(chǎn)及安裝工作多年。磚混式和夾套式因施工復(fù)雜、建筑周期長(zhǎng)而逐步被裝配式替代。

氣調(diào)庫(kù)庫(kù)體與普通果蔬冷庫(kù)的最重要區(qū)別，是氣密性和安全性。氣調(diào)庫(kù)建筑有別于普通冷藏庫(kù)最重要的施工質(zhì)量指標(biāo)是庫(kù)體的氣密性。目前一般按試驗(yàn)壓力294 Pa，半壓降時(shí)間(壓力下降到試驗(yàn)起始?jí)毫χ话胨枰臅r(shí)間)不小于20～30 min 為合格;為避免庫(kù)溫發(fā)生變化時(shí)庫(kù)內(nèi)外形成氣壓差威脅庫(kù)體結(jié)構(gòu)的安全，氣調(diào)庫(kù)必須設(shè)置壓力平衡系統(tǒng)。氣調(diào)庫(kù)通常設(shè)計(jì)為單層結(jié)構(gòu)，高度一般為6 m 左右。

1.2 氣調(diào)系統(tǒng)

氣調(diào)系統(tǒng)由氣體調(diào)節(jié)設(shè)備、管道、閥門等組成，其功能是保證氣調(diào)庫(kù)內(nèi)氣體成分達(dá)到所需的要求并保持相對(duì)穩(wěn)定。它包括如下設(shè)備或子系統(tǒng)。

1)制氮或脫氧設(shè)備。為了降低果蔬在庫(kù)內(nèi)的呼吸活動(dòng)，使其進(jìn)入近休眠狀態(tài)，就必須降低庫(kù)內(nèi)氣體中氧氣的含量百分比。實(shí)現(xiàn)這一目的的途徑有兩條:充氮降氧或者降氧增氮。

①制氮機(jī):目前制氮機(jī)主要有碳分子篩吸附式制氮機(jī)、膜分離式制氮機(jī)以及真空低壓吸附(VSA)脫氧制氮機(jī)三種。碳分子篩吸附式制氮機(jī)是采用變壓吸附(PSA)原理制氮，具有制氮純度高、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低的特點(diǎn)，但設(shè)備中閥門多，切換頻繁，設(shè)備噪聲大，可靠性相對(duì)較低而使用受到一定限制，這種情況因近年來(lái)閥門質(zhì)量及其可靠性的提高而有所改變。膜分離制氮機(jī)是利用氧氣與氮?dú)馔改に俣鹊牟町悓⒀鯕鈴目諝庵蟹蛛x出來(lái)。氮?dú)鉂舛瓤稍?5%～99%之間無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小、占地少、易安裝，使用方便，安全可靠，能耗相對(duì)較低等特點(diǎn)，是目前氣調(diào)庫(kù)中使用最廣泛的設(shè)備。VSA 脫氧制氮機(jī)則采用CMS 活性碳吸附再生的原理來(lái)吸附氧氣，并同時(shí)將經(jīng)除氧后的高純度氮?dú)庾⑷霂?kù)內(nèi)，從而使庫(kù)內(nèi)氧氣濃度降低。因VSA 脫氧制氮機(jī)綜合性能優(yōu)良，因而逐步得到較廣泛應(yīng)用。

②脫氧機(jī):脫氧機(jī)是用于快速降低氣調(diào)庫(kù)氧含量的一種降氧設(shè)備。它往往被誤以為是真空回轉(zhuǎn)吸附式(VSA)脫氧制氮機(jī)，因?yàn)槊撗鯔C(jī)與VSA 脫氧制氮機(jī)都采用了真空解析方式。但由于脫氧機(jī)動(dòng)力源采用了壓力更低、耗電量更小的風(fēng)機(jī)，且其取氣方式不同于VSA 制氮機(jī)，后者采用的是開環(huán)式取氣模式，而脫氧機(jī)采用效率更高的半開環(huán)取氣模式，其循環(huán)風(fēng)量是VSA 制氮機(jī)的5 倍以上。由于脫氧機(jī)具有較大節(jié)能性和可靠性，歐美的氣調(diào)庫(kù)從2000年開始廣泛使用脫氧機(jī)，有逐步取代制氮機(jī)的趨勢(shì)。

2)二氧化碳脫除裝置。其作用是脫除庫(kù)內(nèi)因果蔬呼吸作用產(chǎn)生的過(guò)量的二氧化碳。目前，氣調(diào)庫(kù)普遍采用活性碳式脫除裝置，因?yàn)榛钚蕴加休^強(qiáng)的吸附能力。而傳統(tǒng)方法已基本被淘汰。該裝置分單罐式和雙罐式兩種，前者只能間斷式工作，而后者可以連續(xù)工作。其工作能力，應(yīng)根據(jù)庫(kù)內(nèi)果蔬的品種、氣調(diào)庫(kù)的容量及自由空間體積、庫(kù)內(nèi)二氧化碳的濃度要求等因素來(lái)確定。

3)乙烯脫除設(shè)備。乙烯是果蔬在成熟和后熟過(guò)程中自身產(chǎn)生并釋放出的一種植物激素，對(duì)果蔬有催熟作用。因此，儲(chǔ)藏對(duì)乙烯敏感且自身排放乙烯量又高的果蔬，例如蘋果、桃子、西蘭花、甘藍(lán)等，必須采取措施，抑制乙烯的產(chǎn)生并消除其在庫(kù)內(nèi)的累積。目前常用的方法有化學(xué)法和高溫氧化法。

①化學(xué)法是利用吸附在多孔材料上的飽和高錳酸鉀溶液吸收乙烯。庫(kù)內(nèi)乙烯與高錳酸鉀接觸而被氧化清除。這種方法簡(jiǎn)單廉價(jià)，但脫除效率低。故一般用于投資較少的小型或簡(jiǎn)易氣調(diào)庫(kù)。

②高溫氧化法是在催化劑和局部高溫條件下，乙烯與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)方程是C2H4+3O2=2CO2+2H2O。乙烯脫除機(jī)的中心反應(yīng)溫度可達(dá)250℃，但氣體進(jìn)出口溫度不高于15～20℃，故可保證在不明顯增加庫(kù)內(nèi)熱負(fù)荷的前提下，達(dá)到脫除乙烯的目的。其脫除效率高，乙烯濃度可降到0.01 ppm 的數(shù)量級(jí)。同時(shí)，其還能對(duì)庫(kù)內(nèi)氣體進(jìn)行高溫殺菌以及清除其他芳香氣體，從而減少水果霉變和延緩水果熟化。但投資費(fèi)用相對(duì)較高。

4)制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)一般由活塞式單級(jí)壓縮制冷機(jī)、制冷管道、閥門、控制元件等所組成，是一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)。氣調(diào)庫(kù)的制冷壓縮機(jī)大多用氟利昂或氨作制冷劑。

性能良好的氣調(diào)庫(kù)，要求傳熱溫差為2～3℃，即蒸發(fā)溫度和庫(kù)溫之差為2～3℃，這比普通冷庫(kù)小得多。因?yàn)槭拐舭l(fā)溫度和庫(kù)溫間的差值較小，能減少蒸發(fā)器的結(jié)霜，維持庫(kù)內(nèi)較高的相對(duì)濕度，從而減少所貯物品的干耗。所以，氣調(diào)庫(kù)冷風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)中，多采用“大蒸發(fā)面積低傳熱溫差”模式。

性能良好的氣調(diào)庫(kù)，還必須保證庫(kù)內(nèi)溫度的均勻性。為此，一般選用高精度的電子控溫儀作溫控裝置。溫控器的傳感器數(shù)量，根據(jù)庫(kù)體大小確定，通常為3～6 個(gè)，其中必須有1 個(gè)用來(lái)探測(cè)自由空間的空氣溫度，其余的用以測(cè)量不同貨物點(diǎn)的溫度。

5)加濕設(shè)備。為減少果蔬的干耗，保持果蔬的鮮脆，必須使氣調(diào)庫(kù)內(nèi)氣體具有最佳的相對(duì)濕度，一般為90%～95%。氣調(diào)庫(kù)常見的加濕方法有噴霧、離心霧化和超聲霧化加濕等，加濕效果均比較好。

6)測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)控系統(tǒng)的功用，是按果蔬儲(chǔ)存要求，測(cè)量和控制氣調(diào)庫(kù)氣調(diào)參數(shù)，使果蔬處于最佳的氣調(diào)環(huán)境中。它由中央控制計(jì)算機(jī)，控制器、樣本或信息采集裝置等組成。中央控制計(jì)算機(jī)可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以自動(dòng)獲取各參數(shù)數(shù)據(jù)，顯示運(yùn)行曲線，打印記錄，啟動(dòng)或關(guān)閉氣調(diào)設(shè)備。操作人員可以方便直觀地獲取各方面的信息，還能根據(jù)儲(chǔ)存果蔬品種和數(shù)量的不同，事先設(shè)定或根據(jù)需要調(diào)整控制參數(shù)。

1.3 壓力平衡系統(tǒng)

壓力平衡系統(tǒng)由氣壓平衡袋和安全閥組成。

①氣壓平衡袋的作用，是消除或緩解因庫(kù)內(nèi)溫度變化等因素導(dǎo)致的微量壓力失衡，使庫(kù)內(nèi)外的壓差減小或接近于零。其工作原理是，庫(kù)內(nèi)壓力升高時(shí)，部分氣體進(jìn)入平衡袋。反之，則平衡袋內(nèi)氣體進(jìn)入庫(kù)內(nèi)。平衡袋一般放置于無(wú)陽(yáng)光直射、環(huán)境溫度波動(dòng)相對(duì)較小之處。

②安全閥是當(dāng)平衡袋調(diào)節(jié)能力不足以維持庫(kù)內(nèi)外壓力平衡，壓差大于規(guī)定的安全值時(shí)起保護(hù)作用的裝置。目前多用水封式安全閥，設(shè)定安全壓力一般采用國(guó)外推薦值:±190 Pa。

2 氣調(diào)庫(kù)的合理使用及管理

與其他保鮮方法一樣，氣調(diào)庫(kù)儲(chǔ)藏的果蔬通過(guò)控制“果蔬呼吸強(qiáng)度、腐敗菌繁殖、環(huán)境濕度”三大要素來(lái)實(shí)現(xiàn)果蔬保鮮目的［2］。用氣調(diào)庫(kù)儲(chǔ)藏，果蔬腐爛率和失水率低，能基本保持果蔬原有的形、色、香、味，硬度高于普通冷藏的果蔬;通常氣調(diào)貯藏比普通冷藏可延長(zhǎng)貯藏期2～3 倍。而且，由于果蔬在氣調(diào)儲(chǔ)存時(shí)處于近休眠狀態(tài)，貨物出庫(kù)脫離氣調(diào)環(huán)境后，需經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間才能“復(fù)蘇”，故可延長(zhǎng)銷售貨架期2～3 周。但是，要充分發(fā)揮氣調(diào)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，合理使用和加強(qiáng)管理至關(guān)重要。在管理人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗，認(rèn)真履行職責(zé)的前提下，還須注意以下幾點(diǎn):

1)及時(shí)有效的前處理［3］。被儲(chǔ)存的果蔬，必須按相應(yīng)的儲(chǔ)存前處理要求，及時(shí)有效地做好前處理工作，包括果蔬采摘后盡快預(yù)冷、剔除病果病蔬、進(jìn)行必要的殺菌消毒處理等。這對(duì)保持果蔬原有的新鮮質(zhì)地、防止進(jìn)庫(kù)儲(chǔ)存期間發(fā)生霉變腐爛將起到十分重要的作用。

2)合理選擇氣調(diào)參數(shù)［3］。不同果蔬的儲(chǔ)藏條件、要求不盡相同，包括溫度、濕度、氣體成分等。即使同一種果蔬，若產(chǎn)地或品種不同，儲(chǔ)存條件要求也不一定相同。因此，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)存物的儲(chǔ)存條件、要求，合理選擇氣調(diào)參數(shù)。并且，同一間庫(kù)內(nèi)盡可能只儲(chǔ)存同品名同品種同產(chǎn)地的貨物，不宜將儲(chǔ)存條件、要求不同的果蔬在同一氣調(diào)間儲(chǔ)存。否則將會(huì)影響儲(chǔ)存效果，或縮短儲(chǔ)存周期，甚至造成壞變損失。

3)合理有效的利用空間［1］。因氣調(diào)庫(kù)須通過(guò)提高裝貨密度來(lái)減小自由空間，以減小庫(kù)內(nèi)氣體體量，最終降低氣調(diào)設(shè)備負(fù)荷，保證果蔬盡快進(jìn)入要求的氣調(diào)環(huán)境;還因氣調(diào)庫(kù)不能像普通冷藏庫(kù)那樣通過(guò)快速周轉(zhuǎn)提高利用率，氣調(diào)庫(kù)果蔬的裝貨密度應(yīng)比普通冷藏庫(kù)高，應(yīng)遵循“滿足儲(chǔ)藏工藝和管理要求的前提下能裝則裝，盡量減少無(wú)效空間”的原則。

4)良好的空氣循環(huán)。為保證庫(kù)內(nèi)各處氣體溫度和組分的均勻性，庫(kù)內(nèi)空氣應(yīng)維持一定的循環(huán)流動(dòng)量。在果蔬入庫(kù)初期，每小時(shí)循環(huán)流動(dòng)量為空庫(kù)容積之40 倍左右，當(dāng)溫度下降到起始值的一半后，每小時(shí)循環(huán)流動(dòng)量可控制在空庫(kù)容積之15 倍左右。

5)快進(jìn)快調(diào)整出［1］。為避免采摘后因長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度呼吸作用使果蔬質(zhì)地下降，新鮮度降低，果蔬采摘后應(yīng)盡快入庫(kù)，盡快裝滿，并按被儲(chǔ)藏果蔬的儲(chǔ)藏工藝要求盡快調(diào)氣。為避免庫(kù)內(nèi)外經(jīng)常發(fā)生氣體交換，破壞最佳氣調(diào)狀態(tài)，影響儲(chǔ)藏效果，氣調(diào)庫(kù)一旦封門，便不允許隨便開啟。果蔬出庫(kù)，也應(yīng)以“批量盡可能大、時(shí)限盡可能短”為原則。

3 結(jié)束語(yǔ)

氣調(diào)庫(kù)是由氣密庫(kù)體、氣調(diào)系統(tǒng)、壓力平衡系統(tǒng)等組成的，它可為果蔬提供適宜的氣調(diào)儲(chǔ)藏環(huán)境，使果蔬進(jìn)入近休眠狀態(tài)，從而使之在基本保持原始品質(zhì)的前提下得以長(zhǎng)期保存。但是，氣調(diào)庫(kù)也只是一種“物”，要充分發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，合理使用和加強(qiáng)管理至關(guān)重要，管理人員必須具有操作管理資質(zhì)，管理工作必須貫穿從果蔬采摘入庫(kù)到出庫(kù)的全過(guò)程，任何環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)對(duì)正常使用帶來(lái)負(fù)面影響。

［1］盧士勛，楊萬(wàn)楓.制冷技術(shù)及其工程應(yīng)用［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，2010:293-296.

［2］王惠惠，王維民.鮮切葉菜保鮮技術(shù)研究進(jìn)展［J］.保鮮與加工，2013(2):2-3.

［3］任小林，李倩倩.蘋果儲(chǔ)藏保鮮關(guān)鍵技術(shù)［J］.保鮮與加工，2013(1):4-8.