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什麽是氣調貯藏

利用調控貯藏環境氣體成分,達到延長果品貯藏期,獲得良好保鮮效果的果品貯藏方法。用較低的氧和較高的二氧化碳成分,使果實呼吸代謝延緩,減少營養物質的消耗,以保持商品質量,延長貯藏壽命,其保鮮效果比普通冷藏的商品質量好,貯期長,傳染性病害輕,商品率高,還能減少葉綠素的破壞,抑制果膠酶的活性,有利於保持果實鮮脆品質。

氣調貯藏技術的發展歷史較短1819~1820年法國貝拉特(J.E.Berard)發現水果在抽氧的氣體環境中不能成熟。1870年後,美國尼塞(B.Nyse)用密封冷藏庫大量貯藏蘋果獲得成功。1916~1920年,英國、基德(F.Kidd)和韋斯特(C.West)研究證明:處於較低的氧和較高的二氧化碳環境下,可以減緩種子發芽和抑制果實呼吸從而延長貯藏期。20世紀40年代初,美國康奈爾大學的斯莫克(R.M.Smock)較系統地提出了蘋果氣調貯藏的技術指標和建庫方法,並正式提出了氣調貯藏(簡稱CA),為現代氣調貯藏奠定了基礎。當時應用較廣的尚為自發氣調(簡稱MA),靠果實自身的呼吸作用增加二氧化碳和降低氧的濃度。20世紀50年代後,氣調在美國、加拿大、意大利、荷蘭、瑞典、德國和日本等國家發展起來。

中國早在1502年的《便民圖纂》中就記有“梨、栗、柑橘等果,取二石缸內,內去泥二寸。以果置上。密蓋封泥圍之,豆芽長於果上,經年色味如新”這些實際上是壹種生物氣調措施。具有早期快速降氧的作用。1956年開始作荔枝的現代氣調貯藏試驗,1977年建成第壹座模擬氣調庫,20世紀80年代大連、廣州、北京等地相繼發展了各種類型的果品氣調庫,到1987年氣調庫容量已達1.4萬噸。

技術要點

氣調貯藏主要適用於貯藏期較長的蘋果和梨,其次是香蕉和荔枝。

氣調貯藏的果品必須按品種特性適期采收,質量合格,無病蟲、無機械傷害。貯藏溫度因樹種和品種而異。蘋果、梨壹般是0±0.5℃,並盡快達到預定溫度,為此入庫前必須采取有效的預冷措施;並進行防腐、防病的藥物處理。氣調庫也要預先降溫使其降至或稍低於預定溫度,嚴格控制貯藏環境中的氣體成分。如蘋果壹般要求氧為2~3%,二氧化碳3~5%。不同樹種、品種、即使同壹品種,在不同地區、年份和溫度條件下,要求氧與二氧化碳的比例有所差異(見表)。同時,氣體成分還與其他貯藏條件有關,如在0℃時二氧化碳以3~5%為宜;如在5℃時則應適當高於3~5%。

氣調方式

早期的氣調貯藏都是自發氣調。即利用原有冷庫加以密封改造,隨後塑料薄膜成了較小規模、方便適用的密封材料,出現了薄膜小包裝貯藏和大帳堆藏或垛藏。再後,在這些塑料薄膜制成的帳、袋上裝置了矽橡膠膜調氣窗。

塑料袋小包裝貯藏

自20世紀40~50年代發現塑料薄膜有壹定的透氣性,可依靠袋內果實的呼吸作用,吸收氧放出二氧化碳和水,使袋內氧含量降低,二氧化碳增加,再借助於薄膜對氧、二氧化碳和氮的壹定透性和對水分的不透性,使袋內的氣體成分和濕度達到或接近設定指標,適於水果保鮮。蘋果、香蕉、梨、桃、柿以及柑橘等均可采用(圖1)。但不同的水果對塑料薄膜的要求不同。塑料薄膜的透氣性和透水性與袋內外的各種氣體成分的分壓差有關,也與其種類、結構、密度、成膜的方式(吹塑或壓延)、薄膜厚度、在膜上打孔的情況和是否與其他材料復合成膜等方面密切相關。壹般其透性在膜的結構中,結晶區小於非結晶區。因此,在壹定面積的膜上,結晶區越大,其透性就越差。聚氯乙烯的透氣性小於聚乙烯,厚的比薄的小。壹般依果實種類選用0.02~0.07毫米規格的薄膜。

圖1塑料小包裝貯藏果品,其容量可以是單果,如柑橘(0.02毫米),或1~5千克的小袋(圖1)和便於貯藏10~30千克的小件,如蘋果、梨等(0.07毫米)。貯藏溫度可分為0~5℃,5~10℃,10~15℃。根據具體條件和品種特性選定。

利用塑料小包裝貯藏果品的經濟效益顯著,但有局限性,常因塑料膜不均勻,袋內可能發生二氧化碳傷害或酒精中毒現象。

圖2塑料大帳貯藏

以1.帳頂;2.取氣樣小孔;3.抽氣袖口;4.帳底;5.充氣袖口塑料大帳貯藏 以(0.1~0.2毫米)塑料薄膜作為密封和圍護材料。按其調氣的方式可以分為快速降氧和自發氣調兩種。大帳的規格制作和使用方法(圖2),大帳的容量大小,壹般可以在2500~25000千克,入貯的果實可以散放堆藏,也可以裝箱、裝筐碼垛貯藏(圖3)。快速降氧法和氣調庫的要求壹樣,需用制氮機配氣,在帳內放生石灰去除二氧化碳,充空氣補氧。自發氣調時,所用的塑料膜可以薄些,降氧主要靠果實自身的呼吸作用,吸收氧,放出二氧化碳,使帳內氣體達到或接近設計指標。

圖3矽橡膠調氣窗

在用塑料膜制成的密封帳,袋上開壹個壹定面積的矽橡膠薄膜窗,靠矽膜對氣體選擇透性的調節作用,使帳、袋內氣體成分達到預想的氣體指標。

矽橡膠是壹種以-Si-O-Si-為主鍵的半無機高分子特種膠,是高聚物中透氣量最大的材料。透二氧化碳量是聚乙烯的100倍,聚氯乙烯的300倍。膜透氣量的大小,取決於高聚物的分子鏈結構和鏈間的吸引力,氣體透過矽橡膠膜是靠兩側的“氣壓差”,即在高壓側的表面吸附,進而溶解於薄膜中,在膜中擴散,最後脫吸,在低壓側逸出。氣體在矽橡膠薄膜中的滲透系數是擴散系數和溶解數的乘積。所以氣體透過矽橡膠膜的多少,只取決於它在膜中的溶解和擴散,不取決於其分子直徑的大小。

1957年卡莫邁那(K.Kamermeyer)發現了矽橡膠具有極好的透氣性和選擇性,引起了各國的重視。1968年法國馬賽林(P.Marcellin)首先把矽橡膠薄膜調氣窗成功地用於蘋果貯藏。1970年由法國(Rhonetoulene)化工公司經營了這壹技術,出售兩種規格的矽窗袋,AC-500和AC-1000(圖4)。中國1976年開始進行矽窗帳、袋貯藏蘋果的試驗研究,並在山西土窯洞中采用矽窗大帳堆藏的方式貯藏蘋果。

圖4矽橡膠調氣窗的應用技術要點,除了要有透氣量大,質地均勻的矽橡膠膜之外,關鍵是根據果品的品種特性和貯藏條件,確定合理的開窗面積。根據法國馬賽林(P.Marcellin)按氣體擴散循環的原理提出的計算開窗面積的公式是:

式中 S:矽窗面積;M:入貯果重量;rco2:入貯果二氧化碳呼出量;Pco2:矽膠膜透二氧化碳量;A:為系數,由果品呼吸量,矽膜選擇性滲透比計算得到。

確定每噸果品所需矽窗面積,主要影響因素是呼吸強度、品種特性和貯藏溫度。因此,必須有適宜的貯藏低溫。如蘋果為0~4℃。但在入貯初期,在壹定的範圍內提高貯藏溫度,可以盡快提高帳內二氧化碳的濃度,降低氧的濃度,並穩定壹段時間,可獲得更良好的保鮮效果。

現代氣調庫利用氣調設備人工調整氣體組成。庫內濕度保持在90~95%,氣調庫都有很好的氣密性,又能使庫內氣體循環流通,及時去除庫內貯藏果實產生的揮發性有害氣體。

氣調庫的土木建築和冷庫相同(見冷藏)。按其冷卻方式可以分為:內冷式(圖5),將冷卻系統(蒸發器)放置於氣調庫的內部,壹般設置在庫房壹端的上方。這種冷卻方式庫內溫度均勻,效果最好。外冷式(圖6)即夾套式氣調庫,將密封的氣調庫,庫壁用導熱性能好的金屬制作,放在原有的冷藏庫內,利用冷卻器吹出的冷風通過整個密封庫壁的外表面使庫內降溫,但降溫效果差。

圖5

圖6氣調庫的單間容量壹般不超過300噸。

現代氣調庫,壹般都采用兩層鍍鋅鋼板,中間夾有10~15厘米的聚苯乙烯或聚氨脂泡沫塑料,先作成預制件,然後組裝墻體和屋頂。這種結構將隔熱層、隔汽層和隔氣層三位壹體,施工簡單,同時還可以防止因熱脹冷縮而造成的氣密性破壞。

氣調庫內的氣體調節有兩類:壹是充氣式,利用氮氣發生器,中國常用的有煤油燃燒制氮機,丙烷燃燒制氮機,催化燃燒制氮機,以及焦碳分子篩制氮機,其中的焦碳分子篩制氮機為最好。將產生的以氮為主僅含有少量氧和二氧化碳的混合氣體,直接地持續充入氣調庫內,並輔之以其他調節措施;另壹種是循環式,把氣調庫內空氣引入壹種燃燒裝置,使空氣中的氧變成二氧化碳,當二氧化碳超過了預定指標時,開啟二氧化碳洗滌器,藉此使氧與二氧化碳達到預定指標。補充二氧化碳可用壓縮氣,也可以用幹冰;脫除二氧化碳,壹般采用活性碳脫除器。此外,還應有乙烯的去除設備,乙烯在貯藏環境中濃度≥1ppm時就能刺激果實的成熟,在氣調貯藏中,應及時將乙烯去除,或使其減少到盡量低的濃度。去除乙烯最簡單的方法是在庫內放置壹定數量的高錳酸鉀或活性炭。也可將飽和的高錳酸鉀溶液,浸泡某些活性載體,如氧化鋁、活性炭或沸石等,制成顆粒吸附劑,也可以將貯藏環境的氣體引入某種循環系統,用鉑金作催化劑,將乙烯氧化燃燒而去除。為了保持庫內壓力平衡,可用水封或用伸縮性較大的囊。氣調庫檢測氣體成分的設備(見貯藏檢測儀器)。

目前氣調貯藏發展極為迅速,應用範圍不斷擴大;除果品外,其他食品也都在應用氣調貯藏。氣調貯藏技術也在不斷豐富和發展。但氣調貯藏蘋果、梨、香蕉時,由於阻緩呼吸成熟的進程,使果實在成熟過程中壹系列轉化過程受到抑制,因此,壹般在出庫初期味淡而少芳香,長時間的低氧和高二氧化碳環境,還容易產生生理病害,如缺氧癥,二氧化碳傷害,酒精中毒等。為了繼續提高氣調貯藏的保鮮效果,近年來又出現了:①減壓貯藏。貯藏環境氣壓低至76mm汞柱。目前,僅在某些運輸中應用。②快速氣調。要求2~3天將氣調庫裝滿,以提高保鮮效果。③低氧貯藏或稱超低氧貯藏。把氧降至1%以下,能完全防治虎皮病。但有使果實受傷害的危險。④入貯初期高二氧化碳處理。入貯初期用20%二氧化碳和2~3%的氧處理2個星期,可使金帥蘋果的軟化速度顯著下降。⑤低乙烯貯藏。將躍變前期的蘋果在采後立即降溫,快速進入氣調水平(氧2~3%,二氧化碳3~5%),用高錳酸鉀吸收乙烯,使其始終低於1ppm,此法貯藏旭和元帥等蘋果7~9個月,硬度下降不到10%,而且可以防治虎皮病,出庫後果實的貨架期也較長。但目前成本較高。⑥變動氣調貯藏。簡稱DCA。不同的貯藏時期維持不同的氧氣和二氧化碳的比例。

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