气调库发展现状与前景

学号：Y20100176天津商业大学（论文）气调库发展现状与前景学院:机械工程学院教学系：研究生专业班级:制冷2010级学生姓名:王剑指导教师: 刘斌2011年6月5 日气调库发展现状与前景摘要：介绍了当今世界上流行的果蔬保鲜贮藏设施----气调冷藏库, 论述了我国气调库的发展前景及发展战略, 并介绍了我国在发展多种库体结构型式开发、研制气调系统设备方面所做出的贡献。

关键词：果蔬；气调；制冷；发展前景一.气调库简介1. 气调库发展历史及近况气调库(简称CA 库) , 就是通过调节库间内气体成分而使贮藏物达到较高质量的贮藏效果的一种贮藏设备, 它在果蔬保鲜贮藏方面优于一般的冷藏库。

我们知道，降低温度，可以大大延缓果蔬的新陈代谢。

因此,传统的果蔬贮藏方法,都是冷藏法。

直到十九世纪末,植物生理学家认识到,减少果蔬周围空气中氧的浓度, 也能延缓果蔬的新陈代谢。

但是,在其后的很长一段时间内,气调保鲜技术发展很慢,直到二十世纪中期,气调技术被各国有识之士所重视, 在欧洲大陆和美国迅速发展, 目前已遍及世界各地。

果蔬气调库用于商业贮藏在国外已有近70年的历史，一些发达国家已基本普及，如美国应用气调贮藏的果品高达75%，法国约占40%，英国约占30%。

我国果蔬气调贮藏技术起步较晚，在商业上应用仅仅几年。

随着全球经济一体化和我国经济的发展，人们对果蔬保鲜质量的要求越来越高，果蔬气调贮藏必然会在我国有更快的发展。

2.气调库的主要气调设备及辅助设备通俗地讲，气调设备主要包括制氮设备、二氧化碳脱除设备、乙烯脱除设备和加湿设备，其中制氮设备利用率最高。

（1）制氮机。

依据制氮设备的工作原理，可以将其分为3种类型，即吸附分离式、膜分离式和燃烧降氧型。

我国目前主要有两大类型：吸附分离式的碳分子筛制氮机和膜分离式的中空纤维膜制氮机。

碳分子筛制氮机与中空纤维膜制氮机比较具有价格较低，配套设备投资较小，单位产气能耗较低，更换吸附剂比更换膜组件便宜，兼有脱除乙烯功能等优点，而工艺流程相对复杂，占地面积较大，噪声也较大，运转稳定性不及中空纤维膜制氮机。

（2）二氧化碳脱除机。

二氧化碳脱除装置分间断式（单罐机）和连续式（双罐机）两种。

二氧化碳浓度较高时，气体被抽到吸附装置中，经活性炭吸附后，再将含低浓度二氧化碳的气体送回库房，达到脱除二氧化碳的目的。

当工作一段时间后，活性炭吸附二氧化碳达到饱和状态，此时另外一套循环系统启动，将新鲜空气吸入，使被吸附的二氧化碳脱附，随空气一起排至室外。

气调库的进气和回气管道必须向库体方向稍微倾斜，以免冷凝水流到脱除机内，造成活性炭失效等。

机房内应避免汽油、液化气等挥发性物质，保持温度1~40℃。

（3）乙烯脱除机。

目前广泛采用的乙烯脱除方法主要有两种：即高锰酸钾氧化法和空气氧化法。

前者是用饱和高锰酸钾水溶液浸湿多孔材料（如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、氧化铝、分子筛、碎砖块、泡沫混凝土等），然后将此载体放入库内、包装箱或闭路循环系统中，利用高锰酸钾的强氧化性将乙烯氧化脱除。

此方法简单、脱除效率低，一般用于小型气调库或简易贮藏。

在空气氧化法除乙烯装置中，其核心部分是特殊催化剂和变温场电热装置。

所用催化剂为含有氧化钙、氧化钡、氧化锶的特殊活性银。

变温场电热装置可产生一个由外向内温度逐渐升高的变温场，即由15℃→80℃→150℃→250℃，从而使脱除乙烯装置的气体进出口温度不高于15℃，但反应中心的氧化温度可达250℃，这样既能达到较理想的反应效果，又不会给库房增加明显的热负荷这种乙烯脱除装置一般采用闭环系统。

空气氧化法除乙烯与高锰酸钾氧化法比较投资费用要高得多，但脱除乙烯的效率很高，有资料显示，通过空气氧化法除乙烯装置，可将库内猕猴桃的乙烯降低到0.02μL/L 以下，同时还兼有脱除其他挥发性有害气体和消毒杀菌的作用。

（4）加湿装置。

水混合加湿、超声波加湿和离心雾化加湿是目前气调库中常见的3种加湿方式，在0℃以上使用时，加湿效果较好，但在0℃以下使用时会出现结冰现象，这一问题目前尚在研究当中。

3.气调库中所用的气调方法（1）气调库内气体成分气调保鲜的原理是借助低氧和适量二氧化碳的气体环境,抑制贮藏物品的呼吸和新陈代谢,抑制微生物和病害的发生与发展, 抑制果蔬产生乙烯而发生催熟作用,延缓衰老,保持果蔬原有的风味和口感,提高贮藏质量,延长贮藏期。

果蔬的最佳气调贮藏条件因其品种的不同而变化, 如苹果一般要求空气中氧含量 3 - 5 % , 二氧化碳含量为215 - 5 %。

果品在贮藏期因呼吸作用能产生二氧化碳, 而过高的二氧化碳浓度会使果品发生中毒的生理病害。

因此, 气调库中的气调目的主要是降低库间内氧气的含量, 同时去除多余的二氧化碳含量及其他微量杂质气体。

（2）常用的气调方法近年来,随着气调贮藏技术的发展,用于气调库的各种形式的气调机便应运而生。

归纳起来主要有三种:燃烧式气调机、分子筛气调机、中空纤维膜制氮机。

①燃烧式气调机。

燃烧式气调机的工作原理是使混合气体(库气+液化气) 通过高温催化剂无焰燃烧，消耗氧气，达到降氧目的。

②分子筛气调机。

该装置以空气或库气为原料,在常温、016 MPa 条件下通过对氧气和二氧化碳有高选择吸附性能的分子筛吸附剂, 用变压吸附( Pressure Swing Adsorption ,简称PSA)新工艺,产生各种纯度的氮气,用高纯度氮气置换库间内气体,以达到降低库间内氧气含量的目的。

③中空纤维膜制氮机。

中空纤维膜制氮机的工作原理就是以空气或库气为原料, 在一定的温度和压力下, 通过薄膜扩散的原理, 分离二氧化碳和氧气, 产生氮气送入库内。

有些高分子膜具有选择渗透的特性。

气体分子首先被吸附并溶解于膜高压侧表面, 然后借助于浓度梯度在膜中扩散, 最后从膜的低压侧解析出来, 膜分离就是利用各种气体在高分子膜上渗透速率的不同来进行气体分离, 分离的推动力是气体在膜两侧的分压差。

二．气调库能精确地控制果蔬保鲜贮藏的三要素气调冷藏库可根据贮藏物的生化特点, 选择最佳的气调冷藏工艺参数(温度、空气成分、相对湿度) , 并通过制冷系统、气调系统和加湿系统的精确运作, 有效地抑制贮藏物的生理变化, 减弱其物理变化(水分蒸发)和化学变化(有机酸、淀粉、葡萄糖减少、果胶质分解、维生素损失) , 抑制细菌的活性和繁殖, 达到长期保鲜贮藏的目的。

1.控制温度。

果蔬的呼吸强度与环境温度有密切关系, 一般温度每升高1 ℃, 果蔬的呼吸强度就增强2～3倍, 新鲜的果蔬在常温下放1 天, 等于冷藏库内20 天的失鲜度, 因此采收后的果蔬, 应尽快入库。

降低温度可以最直接地减少果蔬的呼吸强度, 有效保持果蔬质量和延长贮藏期。

酵素是引起采收后果蔬腐烂的主要因素, 它对温度十分敏感, 在25 ℃时, 腐烂病菌繁殖最快, 当温度降低病菌的繁殖就会变慢, 甚至停止活性。

理论上的果蔬贮藏最低温度的界限是0～- 2 ℃, 这个温度是果蔬细胞组织的凝固点。

理想的贮藏温度是稍高于贮藏物的凝固点, 使贮藏物的呼吸和代谢活动降至最小值, 而且还不结冻。

果蔬的生化特点多种多样, 它们都有各自的理想贮藏温度。

因此气调冷藏库的温度控制, 由制冷系统来完成库间内的降温速度, 需根据贮藏物的特性、大小、形状、结构(叶厚、皮厚等) 组织成分(水分、可溶性物质) 、包装形式及码垛方式来确定。

2. 控制相对湿度。

果蔬组织内水约占90 %, 它们在摘收后, 就得不到水分补充。

新鲜果蔬走向败坏的原因之一, 就是由于蒸发使果蔬表面失去水分, 导致皱缩和萎蔫, 鲜度下降, 硬度降低, 质量和维生素都有损失, 如果质量减少5 %～10 %, 许多果蔬就会失去商业价值。

一般的果蔬保鲜贮藏要求环境的相对湿度在90 %以上, 个别品种可高达97 %～98 %, 以防止贮藏物表面水分的逃逸。

如果库间的相对湿度达不到要求, 就要想办法增加空气的湿度, 如往地上泼水或采用加湿系统来完成。

也有一些贮藏物害怕高湿度的环境, 如种子、种球、花粉等在环境相对湿度超过60 %时, 就会出现霉变, 这就要安置除湿机, 将空气中多余的水分除掉。

3. 控制空气成分。

第一, 调节库房空气的含氧量。

氧是维持活体果蔬生命所必需的, 又是使贮藏物产生内耗的主要因素。

降低库房空气中的含氧量, 无疑可抑制贮藏物的呼吸、后熟和衰老。

正常空气中的氧含量是21 %, 要使果蔬明显地降低呼吸强度, 减少内耗, 氧的浓度必须降至10 %以下, 降氧极限为浓度 3 %～5 %, 若低于1 %, 厌氧类细菌会大量繁殖, 对贮藏物造成损害。

低氧环境, 还能抑制病菌的活性, 减慢叶绿素的破坏速度, 抑制乙烯的产生, 当含氧量在 3 %以下时, 乙烯的催熟作用就不能发挥。

第二, 调节库房空气的二氧化碳含量。

二氧化碳在果蔬贮藏中能起到抑制果胶质衰败的作用, 从而使果蔬能长期保持组织的坚实和原有的香味, 使果蔬保绿、保脆。

因此适当提高库房空气中的二氧化碳含量是十分必要的。

空气中二氧化碳的含量仅0.03 %, 果蔬对二氧化碳浓度的适应, 由于品种不同, 差别很大, 如适应1 %或更少的有梨等; 适应20 %或更多的有草莓、樱桃等; 有些苹果在浓度达到2 %时, 就会受到伤害, 而大部分蔬菜在低氧、低二氧化碳或无二氧化碳的空气中, 能贮存得很好。

在库房内适当提高二氧化碳浓度的另一好处是可以抵消乙烯的催熟作用。

三．气调库的先进性气调冷藏库比较先进的高温库具有如下优点。

一是保鲜贮藏期要比高温库长0.5～1 倍; 二是保鲜贮藏的质量好, 贮藏物的养分损失极少, 出库时贮藏物的各项指标与入库时出入不大, 可保持贮藏物原有的色、香、味; 三是气调贮藏的果蔬出库后, 有一个从“休眠”状态向正常状态过渡的“复苏期”, 可在2～4 周内保持其质量和外观不变; 四是气调库的低温、低氧环境, 可极大地抑制病虫害的发生, 使这方面的损失在贮藏期间降到最低; 五是能很好地保鲜贮藏一批在高温库中不能贮藏的难贮品种, 如弥猴桃、芒果、荔枝、葡萄等。

此外贮存鲜花、苗木也能收到良好的保鲜效果; 六是给气调库配置除湿系统后, 可使一些喜欢低温、低氧和较干燥环境的贮藏物如花粉、种子、种球、药材等得以长期保鲜贮藏。

四．气调库推广前景预测世界上果蔬保鲜贮藏设施的发展可划分为3 个阶段。

第1 阶段, 即初始阶段, 人们利用各种天然低温条件来贮藏果蔬, 以延长其保鲜贮存期, 如地窖、冰窖、窑洞、半埋式通风库等简易方法。

第2 阶段是在果蔬贮藏设施中引进了机械制冷技术, 可以人工地控制贮藏温度, 使得果蔬保鲜贮藏的期限和质量有了跃进式的提高。

由此而诞生了各种不同结构形式砖混结构库体、夹芯绝热库板加钢结构组合式库体等)的高温库。

同时, 配合塑料大棚加硅窗的应用, 开始探索自然气调技术的应用。