周華華，晉 朝，郭曉光，孫雙雙

（天津森羅科技股份有限公司，天津300409）

船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)應(yīng)用研究

周華華，晉 朝，郭曉光，孫雙雙

（天津森羅科技股份有限公司，天津300409）

通過介紹果蔬保鮮技術(shù)及船用果蔬保鮮應(yīng)用現(xiàn)狀，為滿足遠(yuǎn)洋航行自持力45～60 d的需求，提出了船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)，將開環(huán)氣體調(diào)制技術(shù)、PID精確溫度控制技術(shù)、等焓加濕技術(shù)等融合創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了保鮮專家系統(tǒng)以及庫房安全保護(hù)裝置，解決了多品種果蔬混貯保鮮周期短、保鮮品質(zhì)差、自動(dòng)化程度低及安全性差等問題。

船用；多品種；果蔬保鮮；氣調(diào)；保鮮效果

0 引言

果蔬保鮮的實(shí)質(zhì)是創(chuàng)造一定的外部條件，使果蔬最低限度地消耗自身能量，維持正常健康的生命活動(dòng)。其中，影響果蔬貯藏效果的因素有自身因素、環(huán)境因素和人為因素3個(gè)方面。因此，要實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的果蔬保鮮期，應(yīng)避免機(jī)械損傷、減少微生物的侵害、降低果蔬的呼吸強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)果蔬較好的貯藏[1]。

目前，成熟的果蔬貯藏保鮮技術(shù)主要有冷藏保鮮、冰溫保鮮和氣調(diào)保鮮三大類，其中氣調(diào)保鮮是目前世界上較先進(jìn)的一種保鮮技術(shù)，保鮮時(shí)間長(zhǎng)[2]；冷藏保鮮是果蔬保鮮貯藏的主要方式，也是果蔬保鮮的基礎(chǔ)。冷藏可以降低病原菌的發(fā)生率和果實(shí)的腐爛率，還可以減緩果品的呼吸代謝過程，從而達(dá)到阻止衰敗、延長(zhǎng)貯藏期的目的[3-4]；冰溫保鮮是繼冷藏與冷凍之后的新興保鮮技術(shù)。冰溫貯藏具有不破壞細(xì)胞、最大限度地抑制酶的活性及有害微生物的活動(dòng)、最大限度地抑制呼吸作用、延長(zhǎng)保鮮期等特點(diǎn)，還可以在一定程度上提高果蔬的品質(zhì)[5-6]。

氣調(diào)保鮮（Controlled atmosphere）始于20世紀(jì)50年代，是在傳統(tǒng)冷藏保鮮基礎(chǔ)上發(fā)展起來的現(xiàn)代化保鮮技術(shù)、氣調(diào)貯藏是調(diào)節(jié)控制果蔬產(chǎn)品貯藏環(huán)境中氣體成分的貯藏方法，在果蔬采后貯藏中有著廣泛的應(yīng)用，通過氣調(diào)設(shè)備精確控制貯藏環(huán)境中的氮、氧、二氧化碳和濕度，使果蔬呼吸作用降低、營養(yǎng)物質(zhì)消耗減少，抑制貯藏物的代謝作用和微生物的活動(dòng)，同時(shí)抑制乙烯的產(chǎn)生和乙烯的生理作用，從而使后熟衰老過程減緩，使其更持久地保持新鮮和可食狀態(tài)[6-8]。與其他方法相比，氣調(diào)保鮮具有延長(zhǎng)產(chǎn)品貯藏期限，保持產(chǎn)品原有的形態(tài)、色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)的特點(diǎn)[9-15]。

我國船用果蔬保鮮經(jīng)歷了冷藏、冷藏輔助氣體處理裝置、傳統(tǒng)CA貯藏、MA貯藏的探索和試驗(yàn)過程，由于船用出海執(zhí)行遠(yuǎn)洋任務(wù)時(shí)間長(zhǎng)、人員多，遠(yuǎn)離后方保障基地，一次性裝載果蔬品種多、數(shù)量大、多品種混貯，再加上包裝方式簡(jiǎn)單、倒運(yùn)環(huán)節(jié)多、冷藏溫度不準(zhǔn)確、精度控制不高等諸多因素，導(dǎo)致果蔬保鮮期大大縮短，嚴(yán)重影響船員的飲食質(zhì)量[16]。

文章主要介紹果蔬保鮮技術(shù)以及船用果蔬保鮮應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出適用于船用環(huán)境的多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)。

1 船用果蔬保鮮現(xiàn)狀分析

1.1 船用果蔬保鮮特點(diǎn)

（1）貯藏品種多。多品種混貯[17]。

（2）數(shù)量大、庫容不足。由于船上用于果蔬貯藏的空間小，造成了遠(yuǎn)航時(shí)果蔬產(chǎn)品的過度貯藏，表現(xiàn)為冷庫內(nèi)貼地堆積碼放和堆垛間無隙碼放等，造成冷風(fēng)機(jī)或氣調(diào)風(fēng)口堵塞，庫房?jī)?nèi)氣體循環(huán)不暢，果蔬產(chǎn)品的呼吸熱不能被及時(shí)帶出、乙烯氣體不能排除，果蔬產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械傷和堆積熱等，加快了果蔬產(chǎn)品的衰敗進(jìn)程，影響貯藏效率，形成帶的多、扔的多、吃的少的惡性循環(huán)。

（3）庫區(qū)少、庫房開關(guān)頻繁。因烹飪保障需要，每天果蔬庫房開關(guān)的次數(shù)頻繁，造成果蔬貯藏環(huán)境頻繁波動(dòng)，影響保鮮效果。

2.2 船用果蔬保鮮技術(shù)現(xiàn)狀分析

冷藏保鮮技術(shù)在我國船舶上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，對(duì)于綠葉蔬菜一般只能貯藏7 d左右，輔助以氣體處理裝置，能夠滿足船用15～30 d的短期貯藏要求，但其技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單，且果蔬保鮮時(shí)間較短，因此存在溫度參數(shù)不精確、溫控精度不高、果蔬混貯交叉感染等問題。

MAP保鮮是用改良的氣體建立氣調(diào)系統(tǒng)，通過人工定期更換塑料袋內(nèi)氣體，達(dá)到果蔬較長(zhǎng)時(shí)間保鮮的氣調(diào)方法。MAP保鮮將不同的果蔬品種分隔成不同的氣調(diào)單元（塑料袋），實(shí)現(xiàn)了氣調(diào)參數(shù)的相對(duì)獨(dú)立，解決了混貯帶來的氣調(diào)參數(shù)相互影響問題，但MAP保鮮需要人工參與，且操作繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等缺陷。

氣調(diào)保鮮（CA）是目前世界上比較先進(jìn)且較為成熟的保鮮技術(shù)，氣調(diào)保鮮庫也已經(jīng)在船用環(huán)境下做了初步嘗試。早期的CA基本為套用陸用氣調(diào)庫的技術(shù)工藝及模式，貯藏效果不佳，同樣存在溫度不準(zhǔn)確、溫控精度不高的問題，還存在氣調(diào)參數(shù)不準(zhǔn)確、操作安全性和方便性問題。

2 船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)

2.1 船用多品種果蔬保鮮系統(tǒng)原理

基于上述冷藏保鮮、冰溫保鮮、傳統(tǒng)氣調(diào)保鮮和MAP保鮮存在的一些問題，并結(jié)合船用果蔬貯藏的特點(diǎn)及遠(yuǎn)洋航行自持力45～60 d的需求，天津森羅科技股份有限公司采用“多貯藏單元、小氣調(diào)空間”的設(shè)計(jì)理念，自主研發(fā)了船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)。

該系統(tǒng)主要由制氮模塊、溫度和濕度控制模塊、保鮮專家系統(tǒng)、氣調(diào)單元及庫房安全保護(hù)裝置等構(gòu)成。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)為多品種果蔬單獨(dú)提供氣調(diào)空間，既能滿足多品種果蔬同時(shí)氣調(diào)貯藏，又能使其處于最佳貯藏氣調(diào)參數(shù)范圍，從控制貯藏空間中氧含量、二氧化碳含量和貯藏溫度、濕度等因素著手，延長(zhǎng)果蔬貯藏壽命。該技術(shù)很好地解決了船用環(huán)境下，多品種混貯保鮮周期短、保鮮品質(zhì)差、自動(dòng)化程度低及安全性差等問題。

船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮系統(tǒng)流程

（1）制氮模塊。為各氣調(diào)單元提供潔凈適宜氧含量的氣體，維持各氣調(diào)單元內(nèi)所需的低氧濃度。

（2）溫度和濕度控制模塊。控制調(diào)節(jié)各氣調(diào)單元內(nèi)的溫度和濕度，使各氣調(diào)單元內(nèi)各果蔬處于最適宜的溫度和濕度范圍內(nèi)。

（3）保鮮專家系統(tǒng)。能夠根據(jù)各氣調(diào)單元內(nèi)存放果蔬品種自動(dòng)生成適宜的氣調(diào)保鮮參數(shù)以及溫度、濕度，解決了氣調(diào)參數(shù)不準(zhǔn)確等問題；同時(shí)具有顯示、操作和信息查詢功能，可以查詢果蔬的裝載量，根據(jù)果蔬取放數(shù)量進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，以及剩余果蔬數(shù)量統(tǒng)計(jì)功能，極大地方便了船員的操作，保證了合理的膳食計(jì)劃。

（4）氣調(diào)單元。采用“多貯藏單元、小氣調(diào)空間”的設(shè)計(jì)理念，為不同果蔬單獨(dú)提供貯藏空間，對(duì)貯藏空間單獨(dú)氣調(diào)，實(shí)現(xiàn)多品種果蔬混貯，避免了交叉感染。

（5）庫房安全保護(hù)裝置。該裝置具有低氧報(bào)警功能，當(dāng)庫房環(huán)境氧含量低于氧安全值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，并輸出增氧信號(hào)，警示工作人員禁止入內(nèi)，很好地保證了人員的安全。

2.2 船用多品種果蔬保鮮工藝特點(diǎn)

（1）開環(huán)氣體調(diào)制技術(shù)。開環(huán)氣體調(diào)制技術(shù)是使用氣調(diào)設(shè)備調(diào)制出合格氣體，從而建立起氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、乙烯等氣體含量適宜的氣調(diào)貯藏環(huán)境方法。該技術(shù)具有氣體調(diào)節(jié)精度高、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)CA，MAP，MA和冷藏保鮮工藝的轉(zhuǎn)換。

（2）PID精確溫度控制技術(shù)。溫控精度是影響保鮮品質(zhì)的關(guān)鍵因素，提高溫控精度能夠減弱果蔬呼吸活動(dòng)、減緩微生物的繁殖、減少蔬菜表面的結(jié)露、降低果蔬干耗；采用比例積分微分技術(shù)（PID技術(shù)）精確控制制冷機(jī)組和蒸發(fā)器的蒸發(fā)量，實(shí)現(xiàn)氣調(diào)單元內(nèi)溫度的精確控制，溫控精度可達(dá)±0.5℃，提高了系統(tǒng)的保鮮效果。

（3）等焓加濕技術(shù)。采用等焓加濕技術(shù)，間接地對(duì)進(jìn)入果蔬貯藏空間內(nèi)的氣體進(jìn)行加濕處理。該技術(shù)有效規(guī)避了超聲波、高壓霧化等加濕方式造成果蔬表面水的凝結(jié)，解決了果蔬的腐爛變質(zhì)問題。

（4）保鮮專家系統(tǒng)。保鮮專家系統(tǒng)根據(jù)存放的果蔬品種能夠自動(dòng)生成氣調(diào)參數(shù)，與檢測(cè)控制系統(tǒng)配套使用，自動(dòng)維持氣調(diào)單元內(nèi)的氣調(diào)參數(shù)。這不僅減少了艦船上操作人員對(duì)保鮮專業(yè)人員的依賴，為實(shí)現(xiàn)船用果蔬保鮮科學(xué)管理提供了設(shè)備支持。

（5）新型柜式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和新型貨架結(jié)構(gòu)?？紤]到艦船特殊的使用環(huán)境，采用新型柜式庫體結(jié)構(gòu)和帶風(fēng)道的不銹鋼貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便人員從外部取放果蔬，避免了船舶搖擺時(shí)周轉(zhuǎn)箱的移動(dòng)，減少了對(duì)果蔬擠壓，保證了柜內(nèi)良好的通風(fēng)。

2.3 船用多品種果蔬保鮮技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）與傳統(tǒng)CA相比，采用氣體調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氣調(diào)參數(shù)的精確控制，延長(zhǎng)果蔬保鮮周期，對(duì)于較難貯藏的葉面菜可以實(shí)現(xiàn)60 d貯藏，滿足遠(yuǎn)洋航行的要求。

（2）與MAP相比，系統(tǒng)為全自動(dòng)控制，避免了大量的人工反復(fù)操作，操作人員只需在觸摸屏上選擇裝入果蔬種類，系統(tǒng)便自動(dòng)生成氣調(diào)參數(shù)。特別是保鮮專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大大降低了對(duì)操作人員技術(shù)能力的要求，方便用戶的操作使用。

（3）具有庫內(nèi)氧含量檢測(cè)及安全保護(hù)報(bào)警功能，確保使用安全性。

（4）該氣調(diào)單元具有CA，MA和冷藏保鮮功能，適應(yīng)不同艦船環(huán)境對(duì)不同保鮮工藝的需要，為船用保鮮設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化打下了基礎(chǔ)。

（5）系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，無需使用乙烯脫除裝置和二氧化碳脫除裝置即可實(shí)現(xiàn)氣調(diào)單元內(nèi)氣體的調(diào)節(jié)，可靠性高，節(jié)省設(shè)備空間，增大了果蔬裝載量。

（6）根據(jù)用戶的特殊需要，每臺(tái)氣調(diào)單元也可不帶制冷機(jī)組，實(shí)現(xiàn)由冷庫統(tǒng)一控溫，能耗低，同時(shí)也可滿足果蔬氣調(diào)保鮮參數(shù)使用需求。

2.4 船用多品種果蔬保鮮技術(shù)的應(yīng)用效果

天津森羅科技股份有限公司采用該技術(shù)對(duì)較難貯藏的青幫小油菜和油麥菜等多種蔬菜進(jìn)行了氣調(diào)保鮮試驗(yàn)，并與冷藏保鮮進(jìn)行了對(duì)比。完成多品種果蔬產(chǎn)品氣調(diào)保鮮試驗(yàn)，果蔬保鮮時(shí)間可達(dá)到45～60 d以上的使用需求，經(jīng)60 d試驗(yàn)，蔬菜可食用率為87.3%。試驗(yàn)進(jìn)行30 d后，蔬菜的可食用率明顯優(yōu)于冷藏保鮮效果；50 d時(shí)可食用率是冷藏保鮮的2.2倍。目前，該技術(shù)已成功應(yīng)用于巡航救助船、綜合勘察船等，貯藏效果理想。

3 結(jié)論與展望

氣調(diào)保鮮（CA）是調(diào)節(jié)控制果蔬產(chǎn)品貯藏環(huán)境中氣體成分的貯藏方法，除控制貯藏環(huán)境的溫度、濕度外，還同時(shí)控制氣體條件，形成有利于保持果蔬品質(zhì)的綜合環(huán)境。天津森羅科技股份有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)的多品種果蔬氣調(diào)保鮮系統(tǒng)，不僅符合自動(dòng)化、智能化、簡(jiǎn)單化以及安全性等設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。船用多品種果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)有效避免了果蔬混貯造成的冷害、氣體傷害、交叉感染以及帶來的安全隱患等問題，相信該技術(shù)在船用果蔬保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的應(yīng)用價(jià)值，它將徹底解決船用果蔬產(chǎn)品長(zhǎng)期保鮮的難題，大幅度提升我國船用保鮮設(shè)備的水平。

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Study on Controlled Atmosphere Technology of Marine Multispecies Fruits and Vegetables

ZHOU Huahua，JIN Zhao，GUO Xiaoguang，SUN Shuangshuang
（Tianjin CNRO Science&Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300409，China）

This paper introduces fruits and vegetables preservation and application in marine.In order to satisfied 45～60 days of endurance for oceangoing voyage，put forward the technology of controlled atmosphere of multispecies fruits and vegetables in marine，which integration innovation of gas modulation technology by open cycle，PID accurate temperature control technology，isoenthalpy humidify technology，etc.and design expert system for keeping fresh，warehouse safety protection device. Solve the problems of multispecies preservation of period short，lower quality，lowdegree of automation，poor safety，etc.

marine；multispecies；fruits and vegetables preservation；CA；preservation effect

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.015

1671-9646（2017）03a-0051-03

2017-02-14

天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目（14ZCZDNC00020）。

周華華（1984—），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)榈脱鯕庹{(diào)技術(shù)及果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)。