制氮機在果蔬氣調貯藏技術(shù)與艦船應用條件

艦船海上航行時(shí)，蔬菜、水果的供應直接關(guān)系到航海人員的飲食質(zhì)量，因為蔬菜、水果含有豐富的維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維。一般來(lái)說(shuō)，艦船人員在航行期間，1～2周內食用葉菜和茄果類(lèi)蔬菜，3～4周內食用瓜果類(lèi)和根莖類(lèi)蔬菜，有些根莖類(lèi)蔬菜（如土豆、蘿卜、竹筍等）可以保存1個(gè)月以上。然而，艦船遠航或長(cháng)航時(shí)間往往超過(guò)1個(gè)月，有時(shí)甚至長(cháng)達5～6個(gè)月。雖然蔬菜和水果罐頭、速凍蔬菜以及干蔬菜可以彌補部分不足，但無(wú)論是從提供的營(yíng)養，還是從口味方面都無(wú)法與新鮮果蔬相比。因此，果蔬貯藏技術(shù)是有效延長(cháng)果蔬貯藏期、增加新鮮果蔬供應量的主要途徑。氣調貯藏是果蔬貯藏技術(shù)的一種。

一、蔬菜、水果貯藏方式

蔬菜、水果采后新鮮品質(zhì)下降或喪失的生物學(xué)原因主要有衰老、生理病害（凍害、冷害、氣體傷害等）、失水、病原菌感染等，必須采取合適的保鮮貯藏方法延長(cháng)其保存期。果蔬的貯藏方式很多，主要是控制貯藏期間的溫度、水分、氣體成分等方面的變化，其中較重要的是控制貯藏溫度。按控制溫度方法的不同，可分為自然低溫方式和人工降溫方式兩大類(lèi)。

自然低溫方式就是利用自然氣候的季節性變化和晝夜溫差，來(lái)調節貯藏場(chǎng)所溫度。寒冷時(shí)要保溫，溫度高時(shí)要隔熱，盡量維持所要求的貯藏溫度。包括堆藏、埋藏、假植貯藏、凍藏和窖藏等簡(jiǎn)易貯藏和通風(fēng)庫貯藏，方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟，行之有效。但是，由于是利用自然溫度的變化來(lái)調節貯藏溫度，因而常受到地區和季節的限制。

人工降溫方式就是利用冰塊融解吸熱或者機械制冷來(lái)獲得適宜的低溫，包括冰窖貯藏、機械冷藏、氣調貯藏和減壓貯藏等。這些方式不受季節和地區的限制，貯藏效果好，但投資較大、成本較高。

氣調貯藏是氣體調節貯藏的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用低氧和適量二氧化碳對蔬菜、水果采后、生理生化過(guò)程影響的原理，人為改變貯藏環(huán)境的大氣組成——降低空氣的氧含量和增高二氧化碳含量，從而達到保持蔬菜、水果品質(zhì)的貯藏方法。氣調貯藏可抑制蔬菜、水果的呼吸作用和乙烯的生成，延緩后熟和衰老，還可抑制病原菌的活動(dòng)，延緩腐敗變質(zhì)的發(fā)生。

氣調貯藏有兩種方式，一是真正的氣調貯藏，要求氧和二氧化碳控制在較小范圍內；另一種為限氣貯藏或簡(jiǎn)易氣調貯藏，也稱(chēng)為MA貯藏，通常產(chǎn)品用塑料帳或袋密封，由其自身呼吸而改變空氣組成，氧和二氧化碳沒(méi)有嚴格的指標，允許有較大幅度的變動(dòng)。氣調技術(shù)與冷藏相結合，可以得到更好的效果。

除以上方式外，利用硅橡膠窗作為氣體交換窗，鑲嵌在塑料帳或塑料袋上，起自動(dòng)調節氣體成分的作用。原理是交換窗中硅橡膠膜（一種高分子聚合物）對二氧化碳、氧氣和氮氣透過(guò)率不同，能自動(dòng)調節和維持帳中的氣體組成。

氣調貯藏必須用氣調庫或塑料膜等將產(chǎn)品封閉起來(lái)，以避免外界空氣的干擾。氣調庫的結構與一般的冷藏庫相似，但要求有更高的氣密性，可在四壁內側和天花板、地板加襯金屬薄板，或不透氣的塑料板，或噴涂聚氨酯泡沫材料。庫門(mén)和各種通過(guò)墻壁的管道也都要有氣密結構。在普通冷藏庫內，用塑料薄膜帳（袋）封閉蔬菜、水果產(chǎn)品，也是氣調的一種方法。氣調貯藏關(guān)鍵在于控制氣體成分于適宜的水平。氣體組成因蔬菜、水果種類(lèi)、貯藏溫度、貯藏階段而不同。為便于操作管理，氣體指標應允許有一定的變動(dòng)幅度。從正?？諝獬煞终{節到要求的成分，有一個(gè)降氧和增二氧化碳的過(guò)程。不同蔬菜、水果對氧氣和二氧化碳的適宜貯藏濃度，有不同的要求。

氣調貯藏技術(shù)是在傳統的冷藏保鮮基礎上發(fā)展起來(lái)的現代化保鮮技術(shù)，被認為是當今貯藏蔬菜、水果效果比較好的貯藏方式。

二、國內外果蔬氣調貯藏現狀

商業(yè)氣調貯藏在國外已有60多年的歷史，發(fā)達國家的多種水果如蘋(píng)果、西洋梨、獼猴桃等的長(cháng)期貯藏，主要采用氣調貯藏。我國氣調貯藏始于20世紀70年代。30多年來(lái)，經(jīng)過(guò)引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)和設備，加上我國科研人員的不斷研究和探索，氣調貯藏技術(shù)得到迅速發(fā)展，現已具備了自行設計和建造各種氣調庫和氣調設備的能力。

由于氣調貯藏設施、設備投入大、成本高，其貯藏能力遠不如低溫貯藏能力。國外發(fā)達國家果蔬低溫貯藏能力約占果蔬總產(chǎn)量的60%～70%，其中氣調貯藏能力僅占低溫貯藏能力10%以下。我國現有低溫貯藏能力僅占果蔬總產(chǎn)量的1%～2%，約600萬(wàn)噸，其中氣調貯藏＜5萬(wàn)噸。

國外果蔬氣調貯藏技術(shù)主要應用于商業(yè)用途，未見(jiàn)在艦船上應用的報道。國內果蔬氣調貯藏技術(shù)的應用主要集中在為大型超市和生產(chǎn)廠(chǎng)家提供貨源的蔬菜、水果生產(chǎn)基地，艦船上尚未開(kāi)展果蔬氣調貯藏技術(shù)的研究與應用。

氣調貯藏技術(shù)主要包括氣調庫的設計及建造、氣調設備的選用和安裝調試、氣體成分的測定以及貯藏期管理等。

三、氣調庫的特點(diǎn)與設計建造

3.1.1 特點(diǎn)

(1)氣密性。氣密性是氣調庫在建筑要求上區別于冷藏庫的一個(gè)主要特點(diǎn)。氣調庫除要求圍護結構保溫隔熱、防潮、減少與外界的冷熱交換外，還要求庫體墻壁四周、庫門(mén)及所有進(jìn)出管線(xiàn)連接處嚴格密封，盡可能減少庫內外的氣體交換。只有這樣，才能人為調節庫內氣體成分，減少或避免外界氣體對庫內氣體成分的干擾。

(2)安全性。由于氣調庫對圍護結構氣密性要求較嚴，故在降濕、調氣過(guò)程中，隨著(zhù)庫內溫度、壓力的變化，會(huì )使圍護結構的兩側產(chǎn)生壓差，從而會(huì )破壞氣密性，甚至使圍護結構發(fā)生脹裂或塌陷。為了平衡和減小庫內外壓差，氣調庫必須設計安全閥和調氣閥。

(3)快進(jìn)整出。水果進(jìn)入氣調狀態(tài)的時(shí)間越短越好，否則影響貯藏效果。因此，氣調庫貯藏要求蔬菜、水果入庫速度快，以便盡快裝滿(mǎn)、封門(mén)和調氣。貯藏過(guò)程中盡可能減少開(kāi)門(mén)次數。頻繁開(kāi)門(mén)，不僅影響貯藏效果、增加運行成本，還會(huì )降低庫門(mén)的氣密性。出庫時(shí)，為保證蔬菜、水果的貨架期，一次出完或在短期內分批出完。

(4)滿(mǎn)庫貯藏。除留出必要的通風(fēng)、檢查通道外，庫內水果應盡量高堆滿(mǎn)裝。這是因為：一方面，庫內果蔬越多，庫內孔隙相對越少，空氣也越少，加之果蔬的呼吸作用，果蔬進(jìn)入氣調狀態(tài)的時(shí)間就越短；另一方面，庫容積利用系數大，制冷、調氣運行成本可相應降低。

3.1.2 設計建造
(1)類(lèi)型及結構組成。按氣調方式，可分為充氣式和循環(huán)式；按冷卻方式，可分為內冷式和外冷式；按建筑結構，可分為砌筑式和彩鍍夾心板裝配式。充氣式是指利用制氮機將產(chǎn)生的氮氣持續充入氣調庫內，并輔之以其他調節方式，使庫內氧氣和二氧化碳達到預定指標。循環(huán)式是指將氣調庫內的空氣引入一種燃燒裝置，將空氣中的氧氣燃燒消耗，燃燒后的氣體組成包括氮氣、二氧化碳和水蒸汽等，這些氣體經(jīng)冷卻后再充入庫內；當二氧化碳超過(guò)預定指標時(shí)，開(kāi)啟二氧化碳脫除系統。這樣，二者相互配合，使庫內氧氣和二氧化碳達到預定指標。內冷式是將冷卻系統（蒸發(fā)器）置于氣調庫內部，一般設在庫房一端的上方。這種冷卻方式降溫迅速，庫內溫度均勻，效果好，我國大多數氣調庫均為此類(lèi)型。外冷式即夾套式氣調庫，一般是在原冷藏庫內加裝一層導熱性好的金屬氣密結構，仍用原有的降溫設施，吹出的冷風(fēng)直接吹到金屬氣密結構層上，利用密封庫壁使庫內降溫，氣調則在這層氣密結構內進(jìn)行，但這種方式降溫效果較差。砌筑式氣調庫的建筑結構基本上與普通冷藏庫相同，用傳統的建筑保溫材料砌筑而成，或者將冷藏庫改造而成。在庫體的表面增加一層氣密層，直接敷設在圍護結構上。這種砌筑式氣調庫投資合理，但施工周期長(cháng)。彩鍍夾心保溫板由于是工廠(chǎng)化生產(chǎn)的庫體材料，在施工現場(chǎng)只需進(jìn)行簡(jiǎn)單拼裝，建設周期短，投資比砌筑式略高，而氣密層施工較砌筑式方便可靠。

(2)氣密層的設計與施工。裝配式組合氣調庫，其圍護結構采用彩鍍夾心板。隔熱層兩面都有彩鍍鋼板護面。彩鍍鋼板的氣密性和防潮隔氣都很好。只要在其建好的圍護墻面上將各板面間的接縫做好密封，就能使整個(gè)圍護結構具有良好的氣密性。

(3)氣調庫門(mén)。庫門(mén)是氣調庫容易發(fā)生氣體泄露之處。為保證庫門(mén)與庫體之間的密封，可以將庫門(mén)的氣密條做成充氣式的。這種方式密封性好，但使用麻煩。通常是在冷庫門(mén)的基礎上加一扣緊裝置，封門(mén)時(shí)，用此裝置緊緊地將門(mén)扣在門(mén)框上，借密封條將門(mén)縫封死。在門(mén)下落扣緊的過(guò)程中，門(mén)下端的密封條與地面壓緊而密封。氣調庫門(mén)上都設有觀(guān)察窗，可以打開(kāi)，當庫內出現問(wèn)題時(shí)便于工作人員入庫檢查。其外框為金屬構件，中間鑲有雙層玻璃或中空雙層玻璃。若用雙層玻璃，夾層內應放干燥劑或抽空，以防結露。

(4)密封標準、實(shí)驗方法、安全裝置及注意事項。為保證氣調庫內氣體成分調節速度快，波動(dòng)幅度小，提高貯藏質(zhì)量，降低成本，就必須保證庫體有良好的氣密性。GB50274-98《制氮機、空氣分離設備安裝工程施工及檢驗規范》中，有關(guān)組合（氣調）冷庫一節中規定：“氣調冷庫在庫體安裝后，應進(jìn)行庫體氣密性試驗。試驗應符合下列要求：?jiǎn)?dòng)鼓風(fēng)機，當庫內壓力達到100Pa（10mmH2O）后停機，并開(kāi)始計時(shí)，當試驗到10min時(shí)庫內壓力應大于50Pa”，即半降壓時(shí)間為10min。為防止庫體因內外壓力不平衡被壓塌或脹裂，庫房?jì)葢溲b氣壓平衡袋（簡(jiǎn)稱(chēng)氣調袋），當庫內溫度升高，庫氣膨脹，庫氣將流入氣調袋；庫內溫度降低，庫氣收縮，庫氣將從氣調袋流入庫內。另外，庫房?jì)冗€應安裝1臺氣壓平衡安全閥（簡(jiǎn)稱(chēng)平衡閥），在庫內外壓差大于200 Pa時(shí)，庫內外的氣體通過(guò)平衡閥發(fā)生交換，以防止庫體結構遭到破壞。

(5)制冷設備。氣調庫整個(gè)制冷系統的設計，可以根據不同情況，采用大機組的集中供冷或單個(gè)庫房小機組單獨供冷，后者具有較大的靈活性。采用乙二醇冷水機組，不但可提高溫度的控制精度，還大大簡(jiǎn)化了制冷管路結構。為使氣調過(guò)程中制冷機能夠經(jīng)濟運行，氣調庫圍護結構的隔熱層應比一般高溫庫厚一些。

(6)加濕設備。由于氣調庫內果蔬貯藏期長(cháng)，充入的氮氣又很干燥，所以貯藏品水分蒸發(fā)較多。為降低貯藏環(huán)境與貯藏品之間的水蒸汽分壓差，抑制水分蒸發(fā)，保持氣調庫中較高相對濕度（90%～95%），減少干耗，一般氣調庫都要設置加濕器。加濕器主要有超聲波加濕器和離心式加濕器兩種。

3.2 氣調設備的選用和安裝調試

3.2.1制氮降氧設備。利用制氮機產(chǎn)生的95%～98%純度的氮氣，置換（或稀釋?zhuān)庹{庫中的氣體，降低庫內氧氣濃度；在小型氣調庫內，也可以用于排除過(guò)量的二氧化碳、乙烯或其他氣體。

3.2.2二氧化碳脫除機。果蔬在氣調過(guò)程中，一般要求二氧化碳的濃度控制在1%～5%的范圍內。果蔬的呼吸作用將提高庫內二氧化碳的濃度。二氧化碳濃度過(guò)高會(huì )導致果蔬中毒，并產(chǎn)生一系列不良癥狀，最終腐爛變質(zhì)。因此，必須安裝使用二氧化碳脫除機（又稱(chēng)洗滌器）將庫內多余的二氧化碳脫除掉，達到氣調參數要求的范圍。

3.2.3乙烯脫除裝置。乙烯是果蔬自身新陳代謝的產(chǎn)物，它是一種能促進(jìn)果蔬呼吸、加快成熟衰老的植物激素。貯藏對乙烯非常敏感的果蔬時(shí)，必須把貯藏環(huán)境中的乙烯濃度脫至閾值以下，一般需降到2×10-8(體積比)以下的水平。脫除乙烯的方法：常用高錳酸鉀作為強氧化劑，以氧化鋁、分子篩等多孔性材料作載體，制成一次性使用的復合材料，放入庫內、包裝箱或閉路循環(huán)系統中，將乙烯脫除。隨著(zhù)氣調技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)又研制出基于高溫催化原理的高效除乙烯裝置。

3.3 自動(dòng)控制設備

氣調庫在整個(gè)貯藏期內都必須精確測量和控制庫中氣體成分。如果測出庫中氧超標，就應開(kāi)啟制氮機，充氮降氧，直到氧含量達到工藝參數設定值。如果二氧化碳超標，就應打開(kāi)庫的出回氣閥門(mén)，開(kāi)啟二氧化碳脫除裝置脫除二氧化碳，直至庫內二氧化碳達到設定值。利用自動(dòng)化控制設備和計算機專(zhuān)用軟件，可實(shí)現上述工作的自動(dòng)化。

3.4 氣體成分的測定

3.4.1 氧、二氧化碳的測定。測定儀器主要有奧氏氣體分析儀、氧電極氧氣測試儀、紅外二氧化碳測試儀、氧和二氧化碳傳感器等。

3.4.2 乙烯的測定。

3.4.3氣調庫貯藏管理。為維持庫內貯藏參數的穩定，必須管理好制冷設備、加濕設備、氣調設備和管道閥門(mén)以及各種控制設備。氣調庫的密封性和氣調袋、平衡安全閥也都應保持良好狀態(tài)。果蔬從入庫到出庫，應始終做好整個(gè)貯藏期貯藏品的質(zhì)量監測。此外，氣調庫氣密破損部位在修復后應重新進(jìn)行氣密性試驗，各種機器設備、管道閥門(mén)、控制儀器儀表、電氣部件等均應按要求進(jìn)行年檢大修。

3.4.4 氣調貯藏技術(shù)指標。主要蔬菜氣調貯藏技術(shù)指標見(jiàn)表1。主要水果氣調貯藏指標見(jiàn)表2。表1 主要蔬菜氣調貯藏技術(shù)指標（略）表2 主要水果氣調貯藏技術(shù)指標（略）

四、果蔬氣調貯藏技術(shù)在艦船上的應用條件

4.1 出海時(shí)間

出海時(shí)間在1個(gè)月以上的艦船，才有必要設計建造果蔬氣調貯藏庫。因為大多數艦船自身攜帶的新鮮蔬菜和水果，加上果蔬罐頭、速凍菜、干菜等，基本可以滿(mǎn)足艦船人員1個(gè)月內的食用需要。

4.2 果蔬貯藏庫數量

設有4～5個(gè)容積相仿果蔬貯藏庫的艦船，可考慮設置1個(gè)氣調貯藏庫，建議設置比例控制在1∶4～1∶5。因為艦船出海期間，普通低溫冷藏是主要的果蔬貯藏方式，其庫容應不少于總果蔬貯藏庫容的80%。

4.3 技術(shù)人員

果蔬氣調貯藏是一項專(zhuān)業(yè)性比較強的技術(shù)，涉及庫體密封性能、壓力控制、氣體成分檢測等對人和果蔬貯藏品的安全指標，所以，必須培養技術(shù)素質(zhì)好、責任心強的技術(shù)人員，才能保證艦船上果蔬氣調貯藏的順利進(jìn)行。

4.4 適合艦船應用的建造方案、貯藏方法

由于尚未開(kāi)展過(guò)艦船上果蔬氣調貯藏的研究與應用，所以有關(guān)科研人員和設計建造人員，應在深入廣泛調研基礎上，根據艦船對果蔬氣調貯藏的需求，結合艦船設計狀態(tài)和實(shí)際環(huán)境情況，研究適合艦船使用的果蔬氣調貯藏庫的設計參數，篩選適宜的果蔬品種，制定相關(guān)的貯藏方法及操作規程。

內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵權請聯(lián)系我們