气调贮藏与气调库.PPT课件.ppt

第十章气调贮藏和设备 气调贮藏 是英国科学家凯德和韦斯特在1918年首先提出的一种先进的水果蔬菜保鲜贮藏新方法 气调贮藏 实质上是在冷藏基础上增加气体成分调节 通过对贮藏环境温度 湿度 二氧化碳 氧浓度和乙烯浓度等条件的控制 抑制果蔬呼吸作用 延缓新陈代谢过程 另外 气调库在建筑结构及设备安装上比普通冷库有更高的要求 除有良好的隔热性能外 还有良好的气密性 除有制冷设备外 还要求配置系列的气调设备 1 一 前言 气调贮藏 是在低温贮藏的基础上 调节冷库内气体中氧气 二氧化碳的含量 使果蔬在贮藏期内保持采摘时的新鲜度 达到保鲜目的 正常大气中的氧气含量为20 9 二氧化碳含量为0 03 而气调库中氧含量一般为2 5 二氧化碳含量为0 5 这样的贮藏环境 可以降低果蔬的呼吸强度 果蔬采摘后仍是有生命的有机体 减少其本身营养物质的损耗和蒸发作用 对水果而言还可以抑制果胶的分解和乙烯对水果的催熟作用 设置乙烯脱除设备 对蔬菜 气调贮藏中较高的二氧化碳含量 可以有效地抑制叶绿素的分解 这样就可以使果蔬更长久地保持新鲜的品质 与冷藏相比 气调贮藏使保鲜技术更趋完善 目前已成为果蔬保鲜的最先进的方法之一 2 气调贮藏 在国外已有六十多年历史 有些国家已经普及 据文献资料 目前西欧国家建造的果蔬高温库有95 以上是气调库 在我国气调贮藏技术起步较晚 近些年才开始在商业上应用 但其以诸多在果蔬保藏上的优点正随我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高而越来越受到重视 气调冷库的设计 安装项目日益增多 气调库的结构与普遍高温库相似 也经历了从木结构 砖结构到钢结构的发展 欧洲 六七十年代砖结构让位于钢结构 采用混凝土墙体 七十年代冷库又进入装配化时代 大大加快了施工进度 目前 果蔬气调库也存在两种结构型式 土建式气调库和装配式气调库 二 气调库的发展 3 1 气调库 即具有冷藏功能 又具有气调功能 在果蔬贮藏期间 一定设法减弱果蔬的呼吸强度 低温贮藏可以减弱呼吸强度 抑制果蔬腐败 但温度过低 会引起果蔬冻伤和低温病害 2 气调库 其地面除和一般冷库相同外 承载 隔热 而且要满足气密的要求 减少与外界的气体交换 是通过围护结构表面覆盖的气密材料 将门和工程管线进口处 进行密封处理的方法达到的 3 气调库 需配有降氧 控湿 降温 吸收CO2等设备 使库内保持一定的低温 低氧 适宜的CO2含量和一定的湿度 及时掌握和排除库内的有害气体 降低果蔬的呼吸和水分蒸发 抑制乙烯合成及催熟作用 通常采用的气调设备有 氧气转换器 CO2洗涤器 硅橡胶气体交换器等 4 4 气调库内贮藏新鲜果蔬 为了减少其干耗 要求 库内相对湿度92 以上 传热温差要小 一般为2 3 以减少蒸发器上的凝霜 从而保证库内较高的 稳定的相对湿度 5 气调库内的冷风机 其换热面积比一般冷库的大的多 通常达到库房面积的3 3 5倍 为了保持库内的温度均匀和各处气体组分一致 应控制空气的循环次数 15 20次 小时 和风速 一般为5m s 6 为了保证库内较高的相对湿度 两种常用方法 库内地面浸水相对湿度难以控制 电加湿器加大库内热负荷 温度波动大 目前 多采用压力式喷雾 并用风机吹拂雾化的加湿系统 也可采用超声波加湿器加湿 5 一 果蔬贮藏的生物学基础1 果蔬内含物质的组成 水 碳水化合物 淀粉 糖 纤维素等 有机酸 含氮化合物 蛋白质 氨基酸等 纤维素 矿物质等2 果蔬的品质 是指消费者对果蔬外观和食用口感好坏程度的感觉及对它的评价 3 果蔬的呼吸作用 脱离母体的果蔬产品依赖呼吸作用提供生命活动所需要的能量和再合成原料 贮藏保鲜技术 是依据抑制呼吸作用的原理实施的 有氧呼吸 无氧呼吸 影响呼吸作用的因素 第一节 气调贮藏的基础 6 温度的影响 降低贮藏温度 有效的抑制呼吸作用 呼吸强度越低 果蔬内营养物质消耗越慢 就能延长贮藏寿命 不同种类或品种的果蔬对低温的适应能力是不同的 湿度的影响 采后的果蔬中仍含有大量的水分 如贮藏环境中湿度过低 会发生失水萎蔫现象 某些果蔬在干燥环境中却能降低呼吸强度 例如洋葱须在40 50 的相对湿度下 才能抑制呼吸 延缓发芽 柑橘采后在高湿的条件下 呼吸也增强 气体成分的影响o221 CO20 03 如降低氧气的浓度 呼吸强度会减弱 如提高CO2的浓度 可抑制呼吸作用 要消除乙烯的积累 是果蔬成熟和后熟过程中自身产生的 对果蔬有极强的催熟作用 7 二 果蔬冷藏的基础知识1 果蔬冷却过程的热传递分析 对流 导热同时进行 对流放热 指流体和固体表面接触时相互间的热交换 在冷库中 经致冷的空气吸收了果蔬的热量 温度升高 导热 果蔬冷却时 热量从其内部温度较高的部位向外表温度较低部位传递 因此 首先冷却果蔬的表面 再冷却到内部 经过一段时间趋向一致2 果蔬的冰点 其值是不一样的 冰点是水开始形成冰的结晶温度 主要取决于 果汁中可溶性物质的含量以及可溶性物质浓度在不同栽植地区和不同的栽植措施下是不同的 对果蔬的冰点认识 有助于贮藏过程中最低库温的设定 防止冻害的发生 3 冷却速度对果蔬贮藏质量的影响 8 果蔬从母体采摘下来 环境温度就开始对它的贮藏寿命起到影响作用 多数果蔬在采摘后 冷却速度越快 后熟与衰老过程越慢 贮藏时间就越长 少数 如鸭梨的情况就相反 因此 冷却速度应根据果蔬的生理上对冷却速度的适应来确定4 冷藏温度的一致性 死角的现象 温差过大 造成果蔬后熟进程的不一致 这时需考虑冷风机配置是否适宜 以及库内货箱堆垛是否有利于冷风的均匀循环 三 气调贮藏的基础知识 实质上包含冷藏和气调两重作用 从广义上説是在冷藏库的基础上加上气调系统 1 气调贮藏的意义 抑制呼吸作用 减少有机物消耗 保持优良风味 抑制水分蒸发 保持其新鲜度 抑制病原菌滋生繁殖 以及乙烯产生 延缓后熟 9 2 气调库对病原微生物的影响 低氧和高二氧化碳浓度 尽管抑制呼吸作用 如处理不当 后果更严重 必须结合不同果蔬的特性 在低温和相对湿度下调节CO2或O2浓度的适当比例 方可有效 3 气调贮藏的类型 单向气调 现已很少用了 只局限于调节CO2或O2浓度的单个气体指标 我们知道空气中CO2 O2近似等于21 由于在密闭环境中 果蔬正常呼吸时吸收O2和释放CO2的比值相等 二者之和始终保持21 如O2从21 降到3 那么 CO2浓度从0 03 升到18 如此高的CO2浓度给果蔬带来危害 因此必须降低CO2浓度 于是采用从外界导入新鲜空气来置换CO2的办法 但是O2浓度又升高了 双向气调 10 指在密闭的环境中同时调节CO2或O2浓度 特点 CO2和O2的浓度较低 两者之和小于21 早期降氧是采用氮气瓶向库内充氮 CO2采用吸收 过滤 排除等方法调节 1962年美国研制成功 直充机械除氧机 应用天然气或丙烷气体与空气燃烧获得氮气 充入库内能迅速降氧 CO2采用消石灰 低温水 分子筛 活性炭或气体交换扩散器等化学和物理方法进行吸收 双向气调 操作简单 快速气调 发展很快4 几种气调气调形式 快速气调 要求快速降温和快速降氧 因此需要耗用较大的制冷量和装备高效的降氧设备 贮藏成本较高 低氧和超低氧气调 浓度控制在0 5 到1 5 范围内 与组合的CO2浓度不宜高 否则出现低氧危害 低乙烯气调 运用乙烯吸收剂或乙烯排除系统 消除库内积累的乙烯 同时要求果蔬采后迅速冷却 快速达到气调指标 11 气调或冷藏前的高CO2处理 果蔬采后立即贮藏于含高浓度的CO2的贮室内1到2周 然后移入普通冷库 可以提高冷藏效果 低压贮藏 将贮藏室内的气压降低 使空气各种气体成分分压也相应降低 可以促进果实内部的乙烯 乙醛 乙醇及其他挥发性气体向外加速扩散 减压方法可采用真空泵不断地抽气 低压贮藏后的果蔬无果香味 需放置一段时间才能恢复 12 第二节气调冷库建筑特点 果蔬气调贮藏就是调整果蔬贮藏环境中气体成分的冷藏方法 它是由冷藏 降低贮藏环境中氧气的含量 增加二氧化碳浓度的综合贮藏方法 气调冷库建筑特点气密性是气调冷库在建筑要求上有别于冷藏库的一个最主要的特点 13 库体的密封技术措施主要包括下列几个方面 土建式气调冷库的库体密封处理墙体板和顶板的处理1 冷库的隔热墙体和屋顶全部采用聚氨酯现场喷涂发泡 以进行缝隙密封 2 传统建筑施工的冷库隔热墙体和屋顶 采用0 1mm后的波纹形铝箔 并铺贴层厚5mm的沥青马蹄脂内置于围护结构库内表面处 作为库房的密闭层 3 传统建筑施工的冷库隔热墙体和顶板连接处 采用厚0 8 1 2mm的镀锌钢板固定在库内墙表面 通过气焊方法连接钢板缝隙 以形成整体密闭层 墙与地板交接处的处理为了防止地板下沉 对地板以下的地基填土分层夯实 并应使地板不铺设在墙体与地板交接处 见图7 1 为保证地板略有下沉时 能够保持完整的气密性 可设置靴形气密设施 见图7 2 目前多用墙与地板连续进行现场聚氨酯发泡来代替金属靴和地板气密层 见图5 14 14 15 16 17 装配式气调冷库的库体密封处理关键在于处理好夹芯板接缝处的密封 具体也可以参照如下方法施工 墙板与地板交接处的处理 见图5 15墙板与顶板交接处的处理 见图7 60板与板之间的拼缝处理 见图7 61 Ps 夹芯板的连接也可采用 在夹芯板接缝处现场压注发泡剂填充密实 然后在库房内侧的接缝表面涂上密封胶 平整地铺设一层无纺布 再涂上密封胶 18 19 2020 1 8 20 图7 60墙板与顶板交接处的处理 21 图7 6板与板之间的拼缝处理之一 22 气调库门气调库门是整间库房气密性的薄弱点早期气密门多为铰链转开式 目前则多为滑移门该小门上一般设观察窗沿门框和人孔门扇周边贴有一圈可充气的橡胶圈或软性橡胶圈 23 观察窗观察窗可以用来观察贮藏的食品情况 冷风机的运行情况 观察窗一般为500cm 500cm双层玻璃真空透明窗 也有便于扩大视野的直径500cm半球形窗 边缘应有防结雾电热丝 见图5 21 我国通常将其设置在靠技术走廊的气调库外墙上 另外也有在气调库门上设置观察窗或可开启式观察门的做法 欧洲有些气调库的观察窗设置在天花板上 24 25 压力安全装置压力安全装置的作用 可以防止库内产生过大的正压和负压 使建筑结构及其气密层免遭破坏 水封型压力安全装置 安全阀 见图5 22在使用中要防止水的冻结和蒸发 必须定期加水 为了减少通过安全阀的气体窜流次数 国内将拟保持的库内外压差定为20mmH2O 即196Pa 国外为25mmH2O 245Pa 28库容积 压力安全装置的敞口面积为6 45 26 27 弹簧式加载止回阀 图5 22b 也可以作为压力保护装置 该阀在25mm水柱压差下动作 不需要像水封那样经常调整 维护选用压力安全装置时要与库房容积成比例气调库在运行期间会出现微量压力失衡 28 图5 22b 29 气囊由气密性好 具有一定抗拉强度的柔性材料 如橡胶布或塑料复合布 制作而成其容积不应小于库内净容积的1 5 当库内温度在设计库温上下波动尚未达到0 5 时 可以通过气调帐缓解压差对围护结构的作用力气调帐吊装在邻近气调库房的过道上或库房的顶上一般将气调帐的进出气口设置在冷风机出风口之前气调帐可以降低气调库出现的微量压力失衡 如图7 65 30 图7 65连接气调库的气囊 31 管道穿透洞的处理 管道进出库房时 除了应做好隔热处理 还应做好气密处理 通常是先预置好穿墙塑料套管 套管与墙洞用聚氨酯发泡密封 穿透件与塑料套管之间应有6mm以上空隙 套管内用硅树脂充填密封 见图7 66 32 图7 66气调库管道穿透洞的处理 33 压力测试要求气调库的气密性 可由气调贮藏货物的要求来确定在GB50274 98 制冷机 空气分离设备安装工程施工及检验规范 中 有关组合 气调 冷库一节中规定 气调冷库在库体安装后 应进行库体气密性试验 试验应符合下列要求 启动鼓风机 当库内压力达到100Pa 10mmH2O 后停机 并开始计时 当试验到10min时库内压力应大于50Pa 5mmH2O 即半压降时间为10min 砌筑式土建库的密封试验也应按此标准执行 34 气凋库的气密性也可以用气密系数表示 7 16 式中 P t分钟后库内压力 Pa P 库内的压力 即库内限压 Pa t 时间 min 气密系数 将式 7 16 变形为对数表达式 则 7 17 35 气凋库的压力测试 试验前封住所有的敞口将库房加压到一