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    制氮机在果蔬气调贮藏技术与舰船应用条件

    舰船海上  航行时 ,蔬菜、水果的供应直接关系到航海人员的饮食质量 ,因 为蔬菜、水果含有丰富的维生素、矿物质№和膳食纤维。一般来说 ,舰船人员在航行期间 ,1~2周内食用叶菜№和茄果类蔬菜 ,3~4周内食用瓜果类№和根茎类蔬菜 ,有些根茎类蔬菜(如土豆、萝卜、竹笋等)可以保存1个月以上  。然而 ,舰船远航或长航时间往往超过1个月 ,有时甚至长达5~6个月。虽然蔬菜№和水果罐头、速冻蔬菜以及干蔬菜可以弥补部分不足 ,但无论是从提供的营养 ,还是从口味方面都无法与新鲜果蔬相比。因 此 ,果蔬贮藏技术是有效延长果蔬贮藏期、增加▆新鲜果蔬供应量的主要途径。气调贮藏是果蔬贮藏技术的一种。

    一、蔬菜、水果贮藏方式

    蔬菜、水果采后新鲜品质下降或丧失的生物学原因 主要有衰老、生理病害(冻害、冷害、气体伤害等)、失水、病原菌感染等 ,必须采取▓合适的保鲜贮藏方法延长其保存期。果蔬的贮藏方式很多 ,主要是控制贮藏期间的温度、水分、气体成分等方面的变化 ,其中最重要的是控制贮藏温度。按控制温度方法的不同 ,可分为自然低温方式№和人工▲降温方式两大类。

    自然低温方式就是利用自然气候的季节性变化№和昼夜温差 ,来调节贮藏场所温度。寒冷时要保温 ,温度高时要隔热 ,尽量维持所要求的贮藏温度。包括堆藏、埋藏、假植贮藏、冻藏№和窖藏等简易贮藏№和通风库贮藏 ,方法简便经济 ,行之有效。但是 ,由于是利用自然温度的变化来调节贮藏温度 ,因 而常受到地区№和季节的限制。

    人工▲降温方式就是利用冰块融解吸热或者机械制冷来获得适宜的低温 ,包括冰窖贮藏、机械冷藏、气调贮藏№和减压贮藏等。这些方式不受季节№和地区的限制 ,贮藏效果好 ,但投资较大、成本较高。

    气调贮藏是气体调节贮藏的简称 ,是利用低氧№和适量二氧化碳对蔬菜、水果采后、生理生化过程影响的原理 ,人为改变贮藏环境的大气组成——降低空气的氧含量№和增高二氧化碳含量 ,从而达到保持蔬菜、水果品质的贮藏方法。气调贮藏可抑制蔬菜、水果的呼吸作用№和乙烯的生成 ,延缓后熟№和衰老 ,还可抑制病原菌的活动 ,延缓腐败变质的发生。

    气调贮藏有两种方式 ,一是真正的气调贮藏 ,要求氧№和二氧化碳控制在较小范围内;另一种为限气贮藏或简易气调贮藏 ,也称为MA贮藏 ,通常产品用塑料帐或袋密封 ,由其自身呼吸而改变空气组成 ,氧№和二氧化碳没有严格的指标 ,允许有较大幅度的变动。气调技术与冷藏相结合 ,可以得到更好的效果。

    除以上  方式外 ,利用硅橡胶窗作为气体交换窗 ,镶嵌在塑料帐或塑料袋上   ,起自动调节气体成分的作用。原理是交换窗中硅橡胶膜(一种高分子聚合物)对二氧化碳、氧气№和氮气透过率不同 ,能〓自动调节№和维持帐中的气体组成。

    气调贮藏必须用气调库或塑料膜等将产品封闭起来 ,以避免外界空气的干扰。气调库的结构与一般的冷藏库相似 ,但要求有更高的气密性 ,可在四壁内侧№和天花板、地板加▆衬金★属薄板 ,或不透气的塑料板 ,或喷涂聚氨酯泡沫材料→。库门№和各种通过墙壁的管道也都要有气密结构。在普通冷藏库内 ,用塑料薄膜帐(袋)封闭蔬菜、水果产品 ,也是气调的一种方法。气调贮藏关键在于控制气体成分于适宜的水平。最佳气体组成因 蔬菜、水果种类、贮藏温度、贮藏阶段而不同。为便于操作管理 ,气体指标应允许有一定的变动幅度。从正常空气成分调节到要求的成分 ,有一个降氧№和增二氧化碳的过程。不同蔬菜、水果对氧气№和二氧化碳的适宜贮藏浓度 ,有不同的要求。

    气调贮藏技术是在传统的冷藏保鲜基础上  发展起来的现代化保鲜技术 ,被认为是当今贮藏蔬菜、水果效果最好的贮藏方式。

    二、国内外果蔬气调贮藏现状

    商业↘气调贮藏在国外已有60多年的历史 ,发达国家的多种水果如苹果、西洋梨、猕猴桃等的长期贮藏 ,主要采用气调贮藏。我国气调贮藏始于20世纪70年代。30多年来 ,经过引进、消化№和吸收国外先进技术№和设◢备 ,加▆上  我国科研人员的不断研←究№和探索 ,气调贮藏技术得到迅速发展 ,现已具备了自行设◢计№和建造各种气调库№和气调设◢备的能〓力。

    由于气调贮藏设◢施、设◢备投入大、成本高 ,其贮藏能〓力远不如低温贮藏能〓力。国外发达国家果蔬低温贮藏能〓力约占果蔬总产量的60%~70% ,其中气调贮藏能〓力仅占低温贮藏能〓力10%以下。我国现有低温贮藏能〓力仅占果蔬总产量的1%~2% ,约600万吨 ,其中气调贮藏<5万吨。

    国外果蔬气调贮藏技术主要应用于商业↘用途 ,未见在舰船上  应用的报道。国内果蔬气调贮藏技术的应用主要集中在为大型超市№和生产厂家提供货源的蔬菜、水果生产基地 ,舰船上  尚未开展果蔬气调贮藏技术的研←究与应用。

    气调贮藏技术主要包括气调库的设◢计及建造、气调设◢备的选用№和安装调试、气体成分的测定以及贮藏期管理等。

    三、气调库的特点与设◢计建造

    3.1.1 特点

    (1)气密性。气密性是气调库在建筑要求上  区别于冷藏库的一个主要特点。气调库除要求围护结构保温隔热、防潮、减少与外界的冷热交换外 ,还要求库体墙壁四周、库门及所有进出管线连接处严格密封 ,尽可能〓减少库内外的气体交换。只有这样 ,才能〓人为调节库内气体成分 ,减少或避免外界气体对库内气体成分的干扰。

    (2)安全性。由于气调库对围护结构气密性要求较严 ,故在降湿、调气过程中 ,随着库内温度、压力的变化 ,会使围护结构的两侧产生压差 ,从而会破坏气密性 ,甚至使围护结构发生胀裂或塌陷。为了平衡№和减小库内外压差 ,气调库必须设◢计安全阀№和调气阀。

    (3)快进整出。水果进入气调状态的时间越短越好 ,否则影响贮藏效果。因 此 ,气调库贮藏要求蔬菜、水果入库速度快 ,以便尽快装满、封门№和调气。贮藏过程中尽可能〓减少开门次数。频繁开门 ,不仅影响贮藏效果、增加▆运行成本 ,还会降低库门的气密性。出库时 ,为保证蔬菜、水果的货架期 ,最好一次出完或在短期内分批出完。

    (4)满库贮藏。除留出必要的通风、检查通道外 ,库内水果应尽量高堆满装。这是因 为:一方面 ,库内果蔬越多 ,库内孔隙相对越少 ,空气也越少 ,加▆之果蔬的呼吸作用 ,果蔬进入气调状态的时间就越短;另一方面 ,库容积利用系数大 ,制冷、调气运行成本可相应降低。

    3.1.2 设◢计建造
    (1)类型及结构组成。按气调方式 ,可分为充气式№和循环式;按冷却方式 ,可分为内冷式№和外冷式;按建筑结构 ,可分为砌筑式№和彩镀夹心板装配式。充气式是指利用制氮机将产生的氮气持续充入气调库内 ,并辅之以其他调节方式 ,使库内氧气№和二氧化碳达到预定指标。循环式是指将气调库内的空气引入一种燃烧装置 ,将空气中的氧气燃烧消耗 ,燃烧后的气体组成包括氮气、二氧化碳№和水蒸汽等 ,这些气体经冷却后再充入库内;当二氧化碳超过预定指标时 ,开启二氧化碳脱除系统。这样 ,二者相互配合 ,使库内氧气№和二氧化碳达到预定指标。内冷式是将冷却系统(蒸发☉器)置于气调库内部 ,一般设◢在库房一端的上  方。这种冷却方式降温迅速 ,库内温度均匀 ,效果好 ,我国大多数气调库均为此类型。外冷式即夹套式气调库 ,一般是在原冷藏库内加▆装一层导热性好的金★属气密结构 ,仍用原有的降温设◢施 ,吹出的冷风直接吹到金★属气密结构层上   ,利用密封库壁使库内降温 ,气调则在这层气密结构内进行 ,但这种方式降温效果较差。砌筑式气调库的建筑结构基本上  与普通冷藏库相同 ,用传统的建筑保温材料→砌筑而成 ,或者将冷藏库改造而成。在库体的表面增加▆一层气密层 ,直接敷设◢在围护结构上  。这种砌筑式气调库投资合理 ,但施工▲周期长。彩镀夹心保温板由于是工▲厂化生产的库体材料→ ,在施工▲现场只需进行简单拼装 ,建设◢周期短 ,投资比砌筑式略高 ,而气密层施工▲较砌筑式方便可靠。

    (2)气密层的设◢计与施工▲。装配式组合气调库 ,其围护结构采用彩镀夹心板。隔热层两面都有彩镀钢板护面。彩镀钢板的气密性№和防潮隔气都很好。只要在其建好的围护墙面上  将各板面间的接缝做好密封 ,就能〓使整个围护结构具有良好的气密性。

    (3)气调库门。库门是气调库容易发生气体泄露之处。为保证库门与库体之间的密封 ,可以将库门的气密条做成充气式的。这种方式密封性好 ,但使用麻烦。通常是在冷库门的基础上  加▆一扣紧装置 ,封门时 ,用此装置紧紧地将门扣在门框上   ,借密封条将门缝封死。在门下落扣紧的过程中 ,门下端的密封条与地面压紧而密封。气调库门上  都设◢有观察窗 ,可以打开 ,当库内出现问题时便于工▲作人员入库检查。其外框为金★属构件 ,中间镶有双层玻璃或中空双层玻璃。若用双层玻璃 ,夹层内应放干燥剂或抽空 ,以防结露。

    (4)密封标准、实验ζ方法、安全装置及注意事项。为保证气调库内气体成分调节速度快 ,波动幅度小 ,提高贮藏质量 ,降低成本 ,就必须保证库体有良好的气密性。GB50274-98《制氮机、空气分离设◢备安装工▲程施工▲及检验ζ规范》中 ,有关组合(气调)冷库一节中规定:“气调冷库在库体安装后 ,应进行库体气密性试验ζ。试验ζ应符合下列要求:启动鼓风机 ,当库内压力达到100Pa(10mmH2O)后停机 ,并开始计时 ,当试验ζ到10min时库内压力应大于50Pa” ,即半降压时间为10min。为防止库体因 内外压力不平衡被压塌或胀裂 ,库房内应配装气压平衡袋(简称气调袋) ,当库内温度升高 ,库气膨胀 ,库气将流入气调袋;库内温度降低 ,库气收缩 ,库气将从气调袋流入库内。另外 ,库房内还应安装1台气压平衡安全阀(简称平衡阀) ,在库内外压差大于200 Pa时 ,库内外的气体通过平衡阀发生交换 ,以防止库体结构遭到破坏。

    (5)制冷设◢备。气调库整个制冷系统的设◢计 ,可以根据不同情况 ,采用大机组的集中供冷或单个库房小机组单独供冷 ,后者具有较大的灵活性。采用乙二醇冷水机组 ,不但可提高温度的控制精度 ,还大大简化了制冷管路结构。为使气调过程中制冷机能〓够经济运行 ,气调库围护结构的隔热层应比一般高温库厚一些。

    (6)加▆湿设◢备。由于气调库内果蔬贮藏期长 ,充入的氮气又●很干燥 ,所以贮藏品水分蒸发较多。为降低贮藏环境与贮藏品之间的水蒸汽分压差 ,抑制水分蒸发 ,保持气调库中较高相对湿度(90%~95%) ,减少干耗 ,一般气调库都要设◢置加▆湿☉器。加▆湿☉器主要有超声波加▆湿☉器№和离心式加▆湿☉器两种。

    3.2 气调设◢备的选用№和安装调试

    3.2.1制氮降氧设◢备。利用制氮机产生的95%~98%纯度的氮气 ,置换(或稀释)气调库中的气体 ,降低库内氧气浓度;在小型气调库内 ,也可以用于排除过量的二氧化碳、乙烯或其他气体。

    3.2.2二氧化碳脱除机。果蔬在气调过程中 ,一般要求二氧化碳的浓度控制在1%~5%的范围内。果蔬的呼吸作用将提高库内二氧化碳的浓度。二氧化碳浓度过高会导致果蔬中毒 ,并产生一系列不良症状 ,最终腐烂变质。因 此 ,必须安装使用二氧化碳脱除机(又●称洗涤☉器)将库内多余的二氧化碳脱除掉 ,达到气调参数要求的最佳范围。

    3.2.3乙烯脱除装置。乙烯是果蔬自身新陈代谢的产物 ,它是一种能〓促进果蔬呼吸、加▆快成熟衰老的植物激素。贮藏对乙烯非常敏感的果蔬时 ,必须把贮藏环境中的乙烯浓度脱至阈值以下 ,一般需降到2×10-8(体积比)以下的水平。脱除乙烯的方法:常用高锰酸钾作为强氧化剂 ,以氧化铝、分子筛等多孔性材料→作载体 ,制成一次性使用的复合材料→ ,放入库内、包装箱或闭路循环系统中 ,将乙烯脱除。随着气调技术的发展 ,近年来又●研制出基于高温催化原理的高效除乙烯装置。

    3.3 自动控制设◢备

    气调库在整个贮藏期内都必须精确测量№和控制库中气体成分。如果测出库中氧超标 ,就应开启制氮机 ,充氮降氧 ,直到氧含量达到工▲艺参数设◢定值。如果二氧化碳超标 ,就应打开库的出回气阀门 ,开启二氧化碳脱除装置脱除二氧化碳 ,直至库内二氧化碳达到设◢定值。利用自动化控制设◢备№和计算︻机专用软件 ,可实现上  述工▲作的自动化。

    3.4 气体成分的测定

    3.4.1 氧、二氧化碳的测定。测定↓仪☉器主要有奥氏气体分析↓仪、氧电极氧气测试↓仪、红外二氧化碳测试↓仪、氧№和二氧化碳传感☉器等。

    3.4.2 乙烯的测定。由专业↘人员使用气相色谱↓仪进行检测。

    3.4.3气调库贮藏管理。为维持库内贮藏参数的稳定 ,必须管理好制冷设◢备、加▆湿设◢备、气调设◢备№和管道阀门以及各种控制设◢备。气调库的密封性№和气调袋、平衡安全阀也都应保持良好状态。果蔬从入库到出库 ,应始终做好整个贮藏期贮藏品的质量监测。此外 ,气调库气密破损部位在修复后应重新进行气密性试验ζ ,各种机☉器设◢备、管道阀门、控制↓仪☉器↓仪表、电气部件等均应按要求进行年检大修。

    3.4.4 气调贮藏技术指标。主要蔬菜气调贮藏技术指标见表1。主要水果气调贮藏指标见表2。表1 主要蔬菜气调贮藏技术指标(略)表2 主要水果气调贮藏技术指标(略)

    四、果蔬气调贮藏技术在舰船上  的应用条件

    4.1 出海时间

    出海时间在1个月以上  的舰船 ,才有必要设◢计建造果蔬气调贮藏库。因 为大多数舰船自身携带的新鲜蔬菜№和水果 ,加▆上  果蔬罐头、速冻菜、干菜等 ,基本可以满足舰船人员1个月内的食用需要。

    4.2 果蔬贮藏库数量

    设◢有4~5个容积相仿果蔬贮藏库的舰船 ,可考虑设◢置1个气调贮藏库 ,建议设◢置比例控制在1∶4~1∶5。因 为舰船出海期间 ,普通低温冷藏是主要的果蔬贮藏方式 ,其库容应不少于总果蔬贮藏库容的80%。

    4.3 专业↘技术人员

    果蔬气调贮藏是一项专业↘性比较强的技术 ,涉及库体密封性能〓、压力控制、气体成分检测等对人№和果蔬贮藏品的安全指标 ,所以 ,必须培养技术素质好、责任心强的技术人员 ,才能〓保证舰船上  果蔬气调贮藏的顺利进行。

    4.4 适合舰船应用的建造方案、贮藏方法

    由于尚未开展过舰船上  果蔬气调贮藏的研←究与应用 ,所以有关科研人员№和设◢计建造人员 ,应在深入广泛调研基础上   ,根据舰船对果蔬气调贮藏的需求 ,结合舰船设◢计状态№和实际环境情况 ,研←究适合舰船使用的果蔬气调贮藏库的设◢计参数 ,筛选适宜的果蔬品种 ,制定相关的贮藏方法及操作规程。

    发布日期:2019-10-14  浏览次数:307

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