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气调贮藏

在适宜的低温条件下,减少贮藏环境空气中的氧气并增加二氧化碳的贮藏方法。控制和协调这两种气体成分,并结合冷藏,可以更有效地抑制蔬菜、水果的呼吸、后熟衰老和病原微生物的活动,延长产品的贮藏期和货架期。气调贮藏是最佳的商业性贮运措施,许多果菜、叶菜、花菜和茎菜都可应用。按规定指标人为调节控制氧和二氧化碳含量的气调贮藏用CA表示。

在适宜的低温条件下,减少贮藏环境空气中的氧气并增加二氧化碳的贮藏方法。控制和协调这两种气体成分,并结合冷藏,可以更有效地抑制蔬菜、水果的呼吸、后熟衰老和病原微生物的活动,延长产品的贮藏期和货架期。气调贮藏是最佳的商业性贮运措施,许多果菜、叶菜、花菜和茎菜都可应用。按规定指标人为调节控制氧和二氧化碳含量的气调贮藏用CA表示。产品贮于基本密闭的容器内,由其自身呼吸而改变空气组成,基本不进行人工调节的气调贮藏称自发气调或限气贮藏,用MA表示。

发展简史

中国自古就有自发气调贮藏技术,如坛藏、缸藏、地窖、井窖等。新鲜果蔬封闭在这类贮藏设备中,内部空气中的氧因产品呼吸而减少,二氧化碳增加;也有一定的自发气调作用。19世纪初开始研究现代气调贮藏的理论,经过100年后,英国人基德(F.Kidd)和韦斯特(C.West)总结了环境空气组成对果实、种子的生理影响,并提出了改变空气组成的商业性贮藏技术,当时称作气体贮藏。20世纪40年代正式改用气调贮藏(CA贮藏)的名称。以后又发展了极低氧(<1%)贮藏,短期高二氧化碳处理及不同贮藏阶段给以不同氧和二氧化碳指标的动态气调贮藏。塑料薄膜的应用,发展产生了现代自发气调贮藏技术,将产品封闭在塑料薄膜袋内,任其自动改变气体组成。一般的塑料薄膜都有一定的透气性,产品呼吸不致耗尽袋内的氧,二氧化碳也不致无限积累。但这种自动平衡的气体组成对某些蔬菜水果并不很适应,故此法最初仅适用于短期贮藏和运输。1963年法国首先试验成功硅橡胶透气窗薄膜贮藏袋,此后各国相继研制各种性能更适用的透气薄膜,使自发气调更实用。

封闭系统

不论CA或MA方式,都需将产品贮藏在密闭容器内,才能保持要求的气体组成。目前主要有气调库和薄膜封闭两种方法。气调库除须有一般机械冷库的制冷系统和隔热、防潮结构外,还要有良好的气密结构,使通过库体、库门渗透进入的氧不超过产品呼吸消耗的二氧化碳。一般要求达到如下的气密性:向密闭库房充气或抽气,造成10毫米汞柱的正压或负压,30分钟内压力不致降到0。早年的气调库多用金属薄板作气密层,但易锈蚀漏气。后改用聚氨酯泡沫塑料,兼有隔热和气密两种性能,可制成板材敷设,也可在现场直接喷涂发泡,门框四周衬橡皮垫圈压紧库门。

气调库使用时内部气压常会发生变化,主要是充气降氧时会出现正压,吸收多余的二氧化碳时会出现负压。因此气调库的结构应能忍受一定的压力,并设有气压袋或水封罐以起平衡库内外的压力作用。整座气调库宜间隔成若干贮藏室,每室容积不宜太大,互不串通。因不同产品要求的贮藏条件不同,故产品不宜混贮。库门不宜频繁开启,最好产品整批进出。库门上可开观察窗及取气孔,以便随时观察室内情况及取气测定。

薄膜封闭又有垛封和袋封之分,两者都设置在普通冷藏室内。垛封是先在垛底或架底铺垫底薄膜,产品码垛或上架后,罩上薄膜帐,将帐和垫底膜的四边叠卷、压紧即可(图1)。垛封可作CA贮藏,也可作MA贮藏,袋封形式多样,有小袋封装、大袋封装、紧缩包装(热缩薄膜封装时受热收缩紧贴于产品)、硅窗集装袋(可大可小,硅窗也可用于薄膜帐上)(图2)。袋封一般都属于MA贮藏。薄膜封闭贮藏目前多用聚乙烯或无毒聚氯乙烯薄膜。这类薄膜的强度和弹性较高,化学性质较稳定,可以热合粘结,应用比较方便,但透气性差。很薄的聚乙烯膜可用于小包装短期贮藏。硅橡胶(聚二甲基硅氧烷基橡胶)薄膜具有特殊的透气性能。这种薄膜对二氧化碳的渗透系数要比聚乙烯膜大250倍,比聚氯乙烯膜大二万多倍;对氧的渗透系数要比聚乙烯膜大200倍。硅橡胶膜的透气性还有高度选择性,它透过二氧化碳的速度为氧的6倍,为氮的12倍;对乙烯和一些芳香物质也有较大的透性。将硅橡胶涂于化纤布上,做成一定面积的气体交换窗,镶嵌在封闭薄膜上,虽降低了一些透气性,但增加了牢固度,可起自动调气作用。80年代以来,日本研制成功一种醋酸乙烯树脂(EVA)新型薄膜,其透气性和透湿性都比低密度聚乙烯好,用以包装蔬菜,袋内不出现凝结水,也不易发生二氧化碳中毒。

图1 塑料薄膜垛封法示意图

图2 堆在库内的硅窗薄膜封闭集装袋示意图

调气设备

主要包括氧或氮气发生系统和气体净化系统。氮气发生系统有多种型式,以氮稀释空气中的氧。如燃烧式制氮机(用气态或液态燃料以适当比例与空气混合后引燃,耗去空气中的氧)、分子筛式降氧机(吸附氧)、压缩气体钢瓶供氮、液氮气化。气体净化系统的作用是清除过多的二氧化碳和其他挥发性物质。焦炭分子筛除降氧外兼有吸收二氧化碳和乙烯的作用。饱和高锰酸钾(KMnO4)溶液(以泡沫砖、石等为载体)、臭氧(O3)或紫外线、溴化活性炭均可除去空气中的乙烯,消石灰可吸收二氧化碳。

气体管理

气调贮藏技术关键是调节管理氧和二氧化碳浓度,使之达到规定的指标。蔬菜种类很多,适宜的气体组成各异。MA贮藏只规定氧的最低限或二氧化碳的最高限,一般蔬菜氧不宜低于2%;各种蔬菜对二氧化碳的忍耐性差异很大,敏感种类(如花椰菜)不宜超过5%,耐性强的种类(如洋葱、青花菜等)短时间达15%也无害。MA贮藏一般只需选择适当型号的薄膜,贮藏适当数量的产品,氧和二氧化碳不致超过允许的极限。如采用硅橡胶透气窗,松扎封闭袋口(有意识地使其适当漏气),用有孔薄膜包装(见)等措施,可不进行人工调节。对于容易发生低氧或二氧化碳伤害的产品,或须长期贮藏时则应辅以人工调节。如70年代中国推广应用的袋封贮藏蒜薹,贮期可长达8个月,大约每隔10~15天应放开袋口换气一次。

CA贮藏的气体管理较为复杂,首先要根据产品种类及工作条件和目的确定氧和二氧化碳指标,调节好符合要求的气体环境,此后每天测定并调节两种气体含量,达到规定水平,除去有害气体。气体指标有下列几类:①双指标,氧和二氧化碳合计约等于21%(气调贮藏最早应用),是最易控制的指标。②双指标氧和二氧化碳合计少于21%,或称低氧低二氧化碳指标,目前应用较广泛。③氧或二氧化碳单指标,即只控制氧而除去全部二氧化碳,或只控制二氧化碳,氧听其自然。从封闭开始至达到规定气体指标的过程,称为降氧期。降氧期越短越好。降氧的方法有以下几种:①自然降氧,封闭后靠蔬菜呼吸改变气体组成。如要求氧和二氧化碳总和低于21%,则待二氧化碳达规定浓度后,用适量消石灰吸除过量的二氧化碳,直到氧浓度也达规定指标时为止。②人工降氧,采用充氮降氧也可使用降氧机,二氧化碳可自然积累或人工加入。③人工充二氧化碳自然降氧,封闭后充入二氧化碳15~20%,然后使二氧化碳随氧同步下降,均达要求指标。此后,每天定时测试气调库或密封帐内的气体组成,充入适量新鲜空气以补氧的不足,用气体净化系统除去过多的二氧化碳,消除乙烯等有害挥发物。小型试验研究时也可利用压缩贮气瓶中的氧、氮、二氧化碳以规定比例混合,不断自动输入贮藏容器,废气从另一端排出。这种气流方式可以获得精确气体组成的实验结果。