它是基于在一定的压力下,不同的气体成分渗透纤维膜壁的能力不同而把氧、氮分离,高压气体通入膜管时氧首先过膜被分离,而氮则由于穿透力差被留下而提纯。这种制氮机的特点是无切换点,静态渗透,连续性好。降氧速度快,气体的纯度、流量稳定。在25℃时将压力为13公斤/厘米2的压缩空气通过该装置,可以获得95%的氮气。生产中使用的有单层膜和复合膜结构,国内外使用美国的普里森(Permeacompany)复合膜的较为普遍,其使用寿命可达10年以上。中空纤维膜制氮机的高稳定性是其得以快速扩大的原因。
BCO2脱除机
这种装置分为单罐机(间歇式)和双罐机(连续式)。填料为高吸附能力的活性炭。当库内较高含量的二氧化碳气体被抽至脱除机内时,二氧化碳被活性炭吸附一定量后又被送回储境,形成低二氧化碳的储境气体成分。
双罐机(连续式)在工作时,储境的二氧化碳被某罐吸附饱和后,另一罐循环系统开始工作;同时,饱和罐的解析循环系统开始工作,吸入新鲜空气,使罐内的二氧化碳被释放到环境中排除库外,使活性炭再生。如此反复实现储境的二氧化碳排除。
图双罐机(连续式)示意图(仿余善鸣,1987a)
C乙烯脱除机(装置)
目前使用较为广泛的C2H4脱除方式为高锰酸钾氧化法和高温催化法。
a高锰酸钾氧化法
是将浸饱和KMnO4氧化法的载体置于库内或使库内气体通过饱和高锰酸钾的洗涤瓶实现库内的乙烯被氧化脱除。在小型库中可以使用,需定期更换溶液。
b空气高温催化法
是中大型气调库使用的装置。它的关键部分是催化剂(含CaO/BaO/SiO的活性银)和变温场热电装置。变温场的储境气体进、出口温度至中心场温度为15℃→80℃→150℃→250℃。中心场Ba在200℃下实现对C2H4的燃烧,使之分解形成O2、H2O。该方式对库温有一定波动影响。Knee和Dover设计的这种装置用在了东茂林试验站的20t气调库上。
c冷光媒氧化法
该方式是目前先进的C2H4脱除方式,利用冷光触媒的氧化性将C2H4分为CO2、H2O。同时还有一定的杀菌能力,这种方式耗能小。是国内正在积极研究、开发的新方法。有发展前途。
d.Scott(1973a.)利用185~254纳米的紫外线照射产生原子氧,靠原子氧来氧化乙烯,在一些设备中已经使用该原理。
(4)气体分析系统
气体分析仪包括:O2/CO2、C2H4测定仪、SO2测定仪等。O2/CO2的测定常用的仪器有:
A奥氏气体分析仪(491#)
采取一定量的气样至仪器中,用氢氧化钾(钠)吸收气样中的CO2、用焦性没食子酸钾吸收气样中的O2,由于仪器是玻璃器皿组成,易碎,实际中使用越来越少。但是对小储藏场所和简易MA储藏的环境测气依然有效。
C红外CO2测定仪
CO2分子具有高度对称性,在两种拉伸震动间产生耦合作用,其结果使拉伸震动在特定的波上发生红外吸收这种仪器的分辨率可达0.1%,测试精度达0.2%。出厂时用标准CO2标定,使用时用空气较标,将仪器的输出显示调为0.0%。该仪器的红外CO2传感器寿命约20年。
2.1.2气调储藏的关键“三要素”
最佳的储藏条件(气体指标、温度),最佳的原料(品种、成熟度),最佳的入库时间。上述三要素是园艺产品气调储藏的关键。
2.1.3部分常见果实的气调储藏指标
园艺产品的减压储藏方式
减压储藏的研究者,最早是美国人Workman(1957年),当时是在果实上进行的。StanleyP.Burg(1966年)建立了世界上第一座减压储藏设施,并于1966年由Burg夫妇提出完整的减压储藏理论与技术。从1975年起,美国的减压设施投入商业化运营。
日本学者梶浦(1973年)、福田等(1985a.)的研究认为,减压储藏对产品的品质保持更好。减压储藏更好的保持了果实的硬度、总酸,降低了果实的内部褐变的发生;减少了红玉苹果的果实储期C2H4和CO2的含量,降低果实虎皮病的发病率。
我国开展减压储藏较晚,前期一直集中在引进设备、减压预冷方面,1991年内蒙古包头市农业新技术研究所采用罐内系列抗压措施实现了罐体生产的技术性突破;并于1997年在包头市建立了我国的千吨级的减压库(JBXK-2000)并投入使用。上海鲜绿真空设备有限公司生产了多组合排列减压罐体,方便实用。
国家保鲜中心制造了相对实用的简易减压保鲜设备(张平,2004年),适合微冷库中使用。
3.1减压储藏的原理
减压储藏是使园艺产品置于减压设施中的一种气调储藏方式,又称为低压储藏或真空储藏。减压储藏时,使储藏设施的里的气压降低(常为1/10大气压,即10.132帕;这样氧的含量自然降为2.1%),使储境中的各气体成分绝对含量(含有害气体成分)下降,形成一个低氧的条件,起到类似气调的降氧作用。当储藏室的气压达到要求时,新鲜的空气则首先通过压力调节器和加湿器进入储藏室。使储藏室始终处于低压、高湿的稳压环境中。在这种储境中,促进了组织内的气体(乙烯、二氧化碳)向外的扩散,其扩散的速度与组织内外的压差和扩散系数呈正比。
S.P.Burg(1996年)、Stenvers&Bminsma(1975年)认为由于降低了储境的乙烯、氧浓度分压使果实和蔬菜的成熟延迟。Salunkhe发现,减压的储境抑制了微生物的菌丝、孢子的生长,减少了由于微生物导致的产品败坏。周国勇(2004年)在食品低温减压储藏中发现,去皮的马铃薯和苹果比单纯冷藏条件下褐变更晚。降到适宜储温所需时间更短。但是,减压储藏可能会遇到的是失水问题和某些种类芳香性组分减少的缺点,前者已通过适宜的加湿装置得以改善。
3.1.1减压储藏的减压控制方式
减压储藏的设备工艺在不断提高,随着罐体、控压的自动系统的成本与造价的降低,减压储藏设备的使用前景极好,尤其是在一些特色园艺产品的储藏上将发挥重要作用。
减压储藏按降压的方式分为:定压减压储藏和差压式减压储藏2种。
(1)定压式减压储藏
定压式减压储藏方式的特点是在整个储藏过程中保持了稳定的压力,为达到此目的,储藏过程中真空泵应连续的抽气,维持所设定的压力范围,同时另端续进新鲜的加湿空气。
(2)差压式减压储藏
压差式减压储藏过程中,由于设定了真空度的上、下限,因此真空泵的工作是按一定时间间隔进行抽气减压和进气阀进气的复压过程。该方式的的优点体现在换气较为充分如果储藏室内产品装满则不必加湿。另外,真空泵的工作时间相对较短,节约能源和降低故障率。
3.1.2减压储藏方式在果实保鲜上的应用
减压方式最早用于果蔬的预冷,得到了较好的产品质量的保持环节。用于果蔬的长期储藏效果好,但是基于设施建设的投资、技术要求较高,在我国的发展大多局限于研究领域。我国的科技工作者在该领域也做了一定量的工作。
汪毓萼、景德礼等对芋头在5~7℃的条件下,使用0.05MPa储境条件实现芋头100d.的好果率95%的效果。
王淑琴、颜延才等(2004年)采用减压储境使大平顶大枣、赞黄大枣、金丝小枣分别在第60d.、90d.、90d.时的好果率较初始值分别下降了29%、15%、7%,各失重率在0.5%。同时,减压储境抑制了还原糖的上升;降低了金丝小枣Vc氧化酶的活性,使其Vc的含量高于未处理的冷藏方式。并且,减压储藏使储期的PE(果胶酯酶)活性始终较未处理方式低,保持了比未处理方式更高的好果率。陈祁(1999a.)试验认为,枣果的乙醇含量大到0.2%时则开始酒化,到0.28%~0.29%时则开始软化,而正常的枣果乙醇含量约为0.09%。减压方式较对照降低乙醇含量平均15%。王如福等用81.06KPa~20.27KPa的低压,对半红梨枣和冬枣的研究结果表明,压力越低贮藏效果越好。冬枣贮藏90天时,好果率较对照提高了14.4%~24.6%;梨枣贮藏69天时,好果率较对照提高了13.1%~32.6%。据王淑琴等报道,用减压贮藏技术将辽宁的大平顶大枣(微红状态)贮藏期延长至60天,好果率达71%;而在冷藏条件下,贮藏30天好果率也不十分理想。
苹果、香蕉、番茄用6.6~13.3kPa的低压储境,使储期延长了20~90%。番茄随储境的压力降低储期延长,如74kPa为65d,43.6kPa为87d,16.2kPa为120d。此外,减压储藏对梨、杏、柠檬、桃、葡萄、橙、草莓、樱桃、菠菜、果等有效;并减轻易低温冷害果实的冷害症状。
黄森、张树鹏等(2003a.)对0.08毫米的膜内产品使用33.33KPa的抽空方法,减缓了火柿子和水柿子的硬度下降,使火柿子的乙烯峰推迟15天到来。
同时,针对一些特色农产品,如鲜枣的减压储藏保鲜开展了研究,已取得了阶段性成果。薛梦林对冬枣采用0.013~0.030MPa的储境低压降低了果实内乙醛、乙醇的积累,抑制了枣果实的抗坏血酸酶、乙醇脱氢酶的活性,延长了储期。