重要资料： 第四章农产品贮藏技术.doc

第四章农产品贮藏技术当前农产品贮藏领域中多种技术并存，常温贮藏技术仍广泛应用，如粮食、北方的蔬果和南方冬季的柑桔、红薯等；能够人工控制温度的机械冷藏得到很大的发展，而理、化结合的综合性技术措施显示出更好的效果和更高的应用价值，其中较为突出的是常规技术分别与辐射保藏、化学保藏、涂膜保藏等的结合。对大多数农产品而言，适合的低温举足轻重，但在选择某产品的贮藏技术时，首先应该确定该产品的采后用途和需要的贮藏期。农产品收获后必经清理、挑选、分级、保鲜处理、包装、装卸、运输、贮藏、陈列、销售等一系列环节。国外多将上述过程称为“采后处理”，国内则常称为“农产品商品化”。国内外的经验完全证明，只有科学地合理地进行农产品的采后商品化，才能降低腐败率，提高上市产品的品质和价格，促进农民增收和农业产业链的良性循环。事实上，上述的商品化环节，有时或有些是贮藏的前处理环节，旨在增进贮藏效果。有时或有些是贮藏后的处理环节，是为了进一步的改善贮藏后的产品品质，满足流通与货架陈列的需要 。由此看来，一般的说法“贮藏”，实际是广义的，不单指“贮藏”，而是含从采后到餐桌的贮运保鲜全过程。本章主要讨论常温贮藏、低温贮藏、气调贮藏、减压贮藏、辐射保藏、化学保藏等的原理，各种设施的结构特点，主要设备、性能与应用方面的内容，也将述及技术领域中特色明显，应用价值较高的研究成果与创新思路。第一节常温贮藏 常温贮藏是生产实践中历史悠久的农产品简易保藏方式，它具有下述主要特点：贮藏场所因地制宜，结构简单，建造容易，费用低廉；不能人为控制温度，只能尽量利用自然温度的变化来调节贮藏环境内的温度，因而效果和使用上均受限制；形式多样，规格不一。下述几种常温贮藏形式在我国比较多见，有一定代表性。一 窖藏 (一) 窖型及其特点基于气候、地理条件的差别，窖的形式多样，有一定代表性的是棚窖(图4-1)、井窖(图4-2)和窑窖(图4-3)。图4-14-3显示，各种窖的窖身均深入地下，其中只有棚窖部分在地上，这种窖型适合于较温暧和地下水位较浅的地区。棚窖是从地面竖直向下打坑，窑窖则沿山体按水平方向开凿，井窖则是先打井，达一定深度后再按水平方向向四周开挖成窖(四川南充地窖与此类似)。井窖、地窖主体部分横截面呈圆形，在一定贮量范围内，直径可大可小；而棚窖、窑窖的横截面呈长方形，宽度、高度一般参考图示并结合具体情况作适当调整，长度一般不限。窖的修建应把握以下几方面。图4-1 沈阳棚窖示意图图4-2山西井窖示意图图4-3 山西窑窖示意图 1 由于各种窖型均为地下建筑，所以应保证其坚固、安全、尤其是容积较大时，应根据土质特点和土层结构力学原理进行计算。2 决定窖深度时，应考虑地下水位高低，通风换气效果和管理的方便性。3北方冬、春季严寒，窖的修建要有利于防止冷空气影响，有利于保温。4 南方气温高，窖的修建要利于窖内降温，增大冷空气的影响，防止窖温回升过快。5 各种窖型均不需或仅需少量建筑材料，以土层为窖壁。(二) 窖藏的理论依据与窖的性能 在四季的交替中，气温和土温均发生各不相同的规律性的变化，从秋到冬，气温下降快，降幅大，土温下降慢降幅较小，因此土温较气温稳定，且随入土深度增大土温变化越小，整个低温阶段，土温高于气温；冬尽春来，气温明显回升，变化大，而土温则缓慢回升变化小，进入春季后，土温低于气温。 从前所述可知，各种贮藏窖均主要受土温的影响，因而温度较为稳定，变化较小，适合于北方地区多种果蔬的贮藏，但应根据不同果蔬对温度的要求进行合理的调节。南方采用窖藏最大的弊端是入贮之初窖温下降缓慢，加之产品自身田间热与呼吸热积累，使窖内降温进一步变慢。南充地窖贮藏甜橙时，入贮初期，窖温较高，果实代谢旺盛，引起果实品质下降和微生物活动加剧。开春以后窖温随气温上升而更加偏离贮藏适温，生产实践中正是入贮阶段和来年春末阶段是南充地窖腐烂高发期。 各种贮藏窖以土层为窖壁。所以保湿性较好，有利于新鲜果蔬、薯类的贮藏，同时窖内还可积累一定的CO2,产生自发气调的作用，有利于延缓衰老和抑制病原菌的活动。二 通风贮藏 通风贮藏是利用通风贮藏库来保藏农产品的专门技术。应用比较广泛。通风贮藏库建造时，设置了较为完善的隔热层和通风系统，可以利用气温的变化，根据库内产品的需要，以通风换气方式，获得相对适宜和稳定的温度。其温度调节效果比窖藏更为明显，且操作较方便，可长期使用，但其仍然受制于自然冷源，难以实现控温的自如与恒定。(一) 通风贮藏库的类型 根据通风贮藏库在地层中的位置，可将其分为地上式、地下式和半地下式三种类型。显然地上式主要受气温影响，秋季易降温，比较适于南方。地下式主要受地温影响，温度较稳定，比较适于寒冷地区。半地下式两者特性兼而有之，需作具体分析。从通风贮藏库内部平面结构区分，主要有分列式(图4-4) 和联结式(图4-5) 两种类型。它们的共同点是均设有中央走廊，寒风通进中央走廊，不直接吹入贮藏室，中央走廊也可用作分级、包装、预贮和进行某些理化处理的场所。在温暖地区，则不设中央走廊，每个库均设向外开启的库门，门内再设缓冲间。图4-4分列式通风贮藏库平面示意图 图4-5联接式通风贮藏库平面示意图按分列式的要求，中央走廊两侧平行修建的库房互不相连，相邻的两个库房有间隙可在墙上开通风口，而联结式相邻两库房共用一道侧墙，比之前者，通风效果较差。(二)建造通风库的基本要求通风库应建在地势较高，地层较干燥，春季地下水位低于库底1m以上，环境开阔，通风良好，交通方便的地方。通风库平面通常为长方形，长度与宽度可按实际情况确定，库内高度宜在4m以上，以利于空气畅通。我国各地所建果蔬通风库库容多在100200t，粮食通风库多在？通风贮藏库库身延长方向应根据最低气温和冬季风向而定。一般而言，寒冷地区应南北方向延长，以减小寒风直接吹袭面，防止库温过低；温暖地区应东西方向延长，以减小阳光直射面，增大冬季迎风面。 (三) 通风贮藏库的隔热结构 通风贮藏库与外界发生热交换的房顶、墙面、门、窗、及通风设施均应进行良好的隔热处理，才能较长期地维持温度相对稳定。1 隔热材料的种类与性能材料的隔热性能一般用热阻率(R)或导热系数()来表示,=1/R。表4 1所列为常用材料的热阻率。表41 各种材料的隔热性能材料名称 导热系数 w/( mk)热阻率 (mk)/w材料名称导热系数w/(mk)热阻率 (mk)/w聚氨脂泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料膨胀珍珠岩加气混凝土泡沫混凝土软木板油毛毡芦苇创花铝瓦楞板 0.023 0.041 0.0430.0350.0470.0930.1400.1630.186 0.058 0.058 0.058 0.058 0.067 43.48 24.39 23.2628.5721.2810.757.146.135.38 17.24 17.24 17.24 17.24 14.93 锯末 炉渣 木料 砖 玻璃 干土 干沙 水 冰 雪秸草杆 0.105 0.209 0.209 0.790 0.790 0.291 0.872 0.582 2.326 0.4650.070 9.52 4.78 4.78 1.27 1.27 3.44 1.15 1.72 0.43 2.15 14.29 从表4-1可知，许多常用的天然物料，建筑材料都有一定的隔热性能，而聚氨酯泡沫塑料等合成材料的隔热性能则非常好。在通风贮藏库设计中，隔热材料的选择需考虑材料的热阻率、来源、耐用性和所需费用等多个方面，实践中，常将几种材料配合使用。 根据测算与经验，通风贮藏库墙体的隔热能力相当于7.6cm厚的软木板的隔热能力即可。即是说7.6cm厚软木板的热阻为1.31m2k/w，如墙体各层材料的总热阻值达到1.31m2k/w,就符合库房的隔热要求。例如：某通风贮藏库的墙体为两层砖墙中间填充13cm厚炉渣层，外墙厚37cm内墙厚24cm，则：外墙热阻R11.270.47(m2k/w)内墙热阻R21.270.30(m2k/w)炉渣层热阻R34.780.62(m2k/w)库墙总热阻RR1+R2+R3=0.47+0.30+0.62=1.39(m2k/w)因为R1.31，所以此库墙隔热能力达到要求。库顶因日照时间长，照射面积大，故库房顶的隔热能力应比库墙提高25%，要求达到1.64 m2k/w以上。2 库墙的建造 库墙的常见形式是夹层墙，内外为砖墙中间夹层填入干燥的稻壳、炉渣等，应分层填紧密，以防下沉。夹层内的两个墙面上，还应涂沥清，挂油毡等，防止外部水气进入夹层时，填充材料受潮隔热能力下降。另外还可在库墙内侧铺贴软木板，聚酰胺泡沫塑料板等高性能隔热材料，并对其作防潮处理。3 库顶的建造(1)人字型库顶在人字形屋顶架内，下部设天花板，天花板上铺放质轻高效的保温材料，如蛭石、锯末、谷壳等。地上式和半地下式通风贮藏库多用人字形库顶。(2)平顶大型通风贮藏库多采用平顶，平顶夹层中填充隔热材料。(3)拱形顶用砖或混凝土砌成拱形顶，顶上覆土，多为地下式通风贮藏库采用。4 库门一般用二层木板中间填充锯末、谷壳、软木板、泡沫塑料等做成，库门两表面用金属薄板隔汽。库门须与门框紧密闭合，防止漏冷。(四) 通风系统设置 通风系统一般由进、排气窗或进、排气筒组成。通过进排气系统向库内引入冷空气，发生冷、热气流对流，热气流上升由排气装置排出，从而使库内降温。1进、排口设置原则 进、排气口的设置对通风降温效果影响极大，一般应按下述原则进行： (1)进、排气口的气压差越大，气流交换速度越快，降温效果越好，因此进气口一般开设于库的下部或基部，排气口则开设于库的上部或顶部。为了进一步改善气流循环，应设法增大进、排气口的垂直距离，尽量提高气压差，因此生产上常在库顶安置高于库顶的排气筒，而在库底以下开设地下风道，虽增加了修建费用，但却有效地加快了库内气流运动的速度，降温效果更好。图4-6所示即为有地下风道和排气筒的的通风贮藏库。 图4-6设地下通风道的地上式通风贮藏库示意图(2)气窗数量 对某一库房，在总的通风面积不变时，气口面积较小，数量较多；反之面积较大则数量越少，前者的通风效能较好。气口的面积适于在25cm25cm40cm40cm之间。气口应合理地分散设置以使全库通风均匀。真正要对某一库房的通风量和通风面积进行计算，涉及的因素很多，但经验表明，500t以下的贮藏库，每50t产品的通风面积应不小于0.5m2。在自然通风条件下，每1000m3的库容进、排气口的总面积可按6m2计算。(3) 在温暖地区，由于要充分利用冬季自然低温对库内降温，故进气窗和地下通风道的喇叭口应正对冬季主导风向，且要保证气流来路上无障碍，气流在地下风道中畅通无阻。2 通风持续的时间一般在进行通风降温时，当库内、外温度基本达到均衡，即可停止通风。也可根据库内容积按下式计算； T(4-1)式中T- 通风持续的时间，min; V-通风贮藏库的容积, m3; A-进气口面积，m2 ; C-通风时的气流速度，m/min。经时间T后，基本上将库内空气更换了一次。第二节低温贮藏 低温贮藏是一个广义的概念，从食品贮藏角度考虑，常常把用人为方式获得的一定的低温环境，称为冷藏，习惯所指就是机械冷藏。常规的机械冷藏温度可在零上十几度到零下35间变动，包含了冷却贮藏与冷冻贮藏。但果蔬与粮油籽粒多不能进行冷冻贮藏，所以本节主要讨论冷却贮藏。寒冷地区利用天然冰块缓慢融解吸热形成的低温环境保藏食物已有漫长的历史，此即为有关书籍所称之“冰藏”，由于无能源消耗，将其纳入常温贮藏范畴。为了使食品低温贮藏的品质得到进一步的提高，减少失水、氧化、褐变、冷害、冻害等不良生理变化，在低温生物学理论研究的新成果和食品冷藏冷冻技术升级与突破的支撑下，形成了新的食品冷藏理念，如冰温保藏、湿冷保藏、微冻保藏和玻璃化保藏等，同时技术上日臻成熟并逐步形成独立、完整的技术体系。机械制冷技术是获得恒定低温的主要方式，自从其向世以来的100多年间，食品已经成为其最为主要的应用领域。一常规机械冷藏(一) 机械制冷的原理与设备1 机械制冷的原理在机械冷藏库中配备安装制冷设备，通过制冷设备的工作，使制冷剂循环不已地发生气态-液态互变，不断吸收库内热量并将其传递到库外，从而使库内降温，并维持所需要的恒定低温。图4-8为制冷系统示意图。 图4-8单级制冷系统示意图2制冷设备(1) 制冷压缩机：目前广泛应用的是压缩式制冷机，按其机械结构可分为活塞式和旋转式，前者更常用。压缩机是制冷系统的心脏。当来自蒸发器的低压气态制冷剂被抽吸进入气缸后，通过压缩成为高压气体，经排气阀送入冷凝器。此抽吸、压缩、排气过程由压缩机重复不断地进行，使低压气态制冷剂成为高温高压气体。 (2) 冷凝器和贮液器：高温高压的气态制冷剂在冷凝器中与水或空气进行热交换，温度降低而液化，再流入贮液器中贮存。(3) 蒸发器：是高压制冷剂释压气化吸热完成热交换的设备。被吸热降温的物质可以是空气、水或浓盐液，再以它们为冷媒去降低库内温度。(4) 节流阀和膨胀阀：两者作用均为控制制冷剂流量,同时也是压力变化的转折点。节流阀为手控阀门，膨胀阀带有温度感应部件而具有自动节流的作用。3 制冷剂 在常温常压下为液态，加压时易于液化，当由液态释压转变为气态时吸收周围环境的热量而产生制冷作用的一类物质被称为制冷剂。制冷剂应具下述特点：沸点低，气化潜热大；临界压力小，易于液化；无毒、无刺激性；不易燃烧、爆炸；对金属无腐蚀作用，漏气容易觉查；来源广价格较低。事实上，无一种物质同时具备上述特征，应用时根据具体情况选择。 果蔬冷藏库过去较多地使用氨和氟利昂系列中压制冷剂，大型库则主要用氨，现出于环保考虑, 含氯的制冷剂已被淘汰，目前开发了HFC-134a等过渡性制冷剂，基于人类的可持续发展考虑，NH3、CO2、碳氢化合物等天然工质又重新受到重视。 表4-2 不同冷藏设施所用制冷剂的替代情况制冷用途原制冷剂替代制冷剂大型离心式CFC-11 (氯氟化合物)HFC-123(氢氟化合物)冷水机组CFC -12 (氯氟化合物)，500HFC134(氢氟化合物)HCFC -22(氢氟氯化合物)HFC混合制冷剂冷库和低温冷冻冷藏机组CFC -12 (氯氟化合物)HFC134a(氢氟化合物)HCFC -22(氢氯氟化合物)，502HCFC-22, HFC或HCFC混合制冷剂NH3(天然工质) NH3 (天然工质)HFC134(氢氟化合物)冰箱冷柜CFC -12 (氯氟化合物)R600a；(碳氢化合物)及其混合物制冷剂HCFC混合制冷剂(二)机械冷藏库的建设机械冷藏库目前是农产品贮藏上最重要的永久性设施，修建时要考虑的问题很多，但基于建库目的，库温的稳定和能耗的大小无疑是最关键的技术经济指标。二者与隔热结构设置是否合理关系最为密切。1冷库围护结构的热工计算简介 围护结构指库体外围及其隔热层。当库温低于外温时，库外的热量将通过围护结构传到库内使库温升高，要阻止这一热传递，必须有一定厚度某种隔热物质层。在热工学计算中，围护结构最重要的技术经济指标就是传热系数k或热绝缘系数M(k1/M)，围护结构设计计算时，并非要求K值越小越好，隔热层越厚越好，K应根据具体情况合理取值，比较简便的方法是依据单位面积耗冷量控制指标计算相应的K值。当库内温度要求在-3010范围时，可直接利用下述经验公式进行计算； K0.69780.0083t (4-3)式中 K-围护结构的传热系数,w/(m2.K)； t-库外温度与库内温度之差, 。求出K值后，隔热层厚度可按下式计算(+) (4-4)式中-隔热层材料的厚度，m； -所用隔热材料的导热系数，w/(mk)； K-围护结构的传热系数,w/(m2K)；1,2，,n-各层建筑材料的导热系数，w/(mk)；1,2,n-各层建筑材料的厚度，m； a1, a2-围护结构外表面与内表面的放热系数,w/(m2k)，a1与a2参考表43取值。表43冷库围护结构的a1和a2(厚度1m)结构部位和工作条件a1或a2 w/（m2k）屋面及外墙的外表面，无防风设施时外墙外部紧邻其它建筑物或有防风设施时外墙及屋顶内表面，内墙表面1.冻结间有强力通风装置2.冷藏间有冷风机3.库房内无强力通风装置冷库内楼板上下的表面冷库地坪为土壤时23.311.620.117.48.18.18.1例：某工程确定采用双层砖墙中填充软木板隔热，内、外砖墙分别厚25cm、37cm，据查库外温度为30，库内设计温度为0，试确定围护结构传热系数并计算软木板的厚度。解：K0.69780.0083(30-0)0.4488w/（m2.k）如库外无防风设施，库内无强力通风装置，查表得a1取值23.3，a2取值8.1。查得砖的导热系数为0.79w/(mk)；软木砖导热系数0.058w/（mk，则隔热层软木板厚度0.058（+）0.074(m)软木板厚度应7.4cm冷库的总耗冷量也是冷库设计中的重要参数。它主要由围护结构的耗冷量，贮藏产品的耗冷量，冷库进行通风换气的耗冷量和冷库运行操作过程中的耗冷量组成，具体计算方法请参考有关书籍。2冷库围护结构的防潮隔气 隔热层必须保持干燥，否则性能将大大降低。隔热层受潮是因为库内外蒸气压的差异。在大多数情况下，冷库库内温度总是低于库外温度，库外水蒸气分压就会大于库内水蒸气分压；水蒸气就会通过外墙向低压则渗透，在此过程中，如果围护结构内部某区域温度达到或低于露点，水蒸气就在此处凝结或凝固，使隔热层受潮。科学的防潮应以专门的计算为基础，有关内容请参阅其它文献。在作防潮设计时，下述方面应予以重视。 围护结构高温则应布置密实的材料，低温侧应布置热阻率及蒸汽渗透系数大的材料，尽量使水蒸气难进易出。 温暖地区，由于常年库外温度高于库内温度，因此应在隔热层的高温侧布置防潮层，低温侧则采用透湿性好的材料；在寒冷地区，隔热层的双侧均应设置防潮层。同时对冷库的屋顶、地面、墙角也要做好严格的防水工作。 (三) 机械冷藏库的应用与管理在采用机械冷藏时，温度并非越低越好，并且即便是同一种产品，所需要的低温也可能会有明显的差别，表4-4和4-5分别列举了一些果、蔬的冷藏条件，在实际应用中应根据品种、产地、成熟度、采后预处理方法、贮藏期长短等情况综合考虑并调整。表44水果的最适贮藏条件，贮藏期与特性值（美国农业手册No，66、1968）种类最适条件贮藏期冻结温度()含水率(%)温度（）相对湿度(%)桔柠檬苹果西洋梨桃杏李油桃樱桃欧洲型葡萄美洲型葡萄柿杨梅甜瓜西瓜绿果香蕉黄果香蕉番木瓜菠萝3.38.9014.415.6-1.14.4-1.1-0.6-0.60-0.600.600.60-1.1-0.6-1.10.6-0.60-1.102.24.47.210.04.410.013.314.413.314.47.27.212.8859085908590909095909090959090959095859090958590859080859095858590859038周812周16周38月27月24周12周24周24周23周36月28周34月57天15天37天23周24天13周24周-1.3-0.8-1.4-1.5-1.6-0.9-1.0-0.8-0.9-1.8-2.2-1.3-2.2-0.8-1.2-0.9-0.9-0.8-0.9-1.1 87.2 87.289.384.182.789.185.485.781.880.481.681.978.289.992.092.692.674.890.885.3表45蔬菜的最适贮藏条件，贮藏期与特性值（美国农业手册No.66，1968）种类最适条件贮藏期冻结温度()含水率（%）温度（）相对湿度(%)绿熟番茄完熟番茄黄瓜茄子青椒秋葵青豌豆扁豆甘薯花椰菜花茎甘蓝白菜莴苣菠菜芹菜荷兰芹洋葱蒜胡萝卜南瓜春收马铃薯秋收马铃薯蘑菇12.821.17.210.07.210.07.210.07.210.07.210.004.47.20000000000010.012.810.03.34.408590859090959090959095909590959095909590959095959095909595657065709095707590909013周47天1014天1周23周710天13周710天48天1014天35周2月23周1014天23月12月18月67月45月23月23月58月34天-0.6-0.5 -0.5 -0.8 -0.7-1.8-0.6-0.7-0.6-0.6-0.8-0.2-0.3-0.5-1.1-0.8-0.8-1.4-0.8-0.6-0.6-0.9 98.094.1 96.1 92.7 92.4 89.8 74.3 88.9 73.9 89.9 84.995.094.892.793.785.187.561.388.290.581,277.891.11 冷库温度管理冷藏库内温度应均匀和稳定，果蔬机械冷藏时，库温变化情况复杂，日常的温度管理中，须重点考虑以下方面：外温高低与变化情况；库内空气的流通情况；产品的初温与库温的差别；产品种类与贮藏量；产品的包装情况、堆码方式。2冷库的湿度管理机械冷藏库中常出现湿度波动和湿度偏低的情况，主要原因是蒸发管“结霜”。蒸发管的温度比库温要低1015且总是在0以下，不可避免地导致其表面因水分凝固而结霜，霜层的加厚则会使库内湿度越来越低。如果要缩小库温与蒸发管的温差，需要把蒸发管的散热面积扩大许多倍，这在实际生产中难以做到，比较简便的措施是定期用水冲融除去霜层，冲霜后，库内明水增多，水分的蒸发又使库内湿度增高，同时蒸发管下轮的结霜又开始了。对于果蔬冷藏库而言，湿度的波动对产品很不利，完全解决这一问题也较为困难。生产上曾经采用库内地面撒水的简单办法，现在有的冷藏库设置喷雾装置，将水喷成极其细小的雾滴，雾滴快速气化而加湿，更好的方法是安装恒湿加湿装置。 冷库使用中如库房开门时间不当，通风换气时间不当，开门过于频繁，导致外界热空气涌入将会使湿度波动，这是管理上必须特别重视的问题。3 产品仓贮技术 冷藏库货物进出应按照标准货件才能实现快装快运安全高效的机械化操作，因此各种农产品都应该采用适合于产品特性，有利于保鲜同时又能方便装卸、运输操作的内外包装。国内外实践证明，上述方式是提高农产品上市质量，延长货架期，有效地减少采后损失的成功途径，具体内容见第七节。产品在库内应按一定方式堆码，不应随意散放。货垛堆码不能过高以保证稳固，且货件平面放置应呈品字型以利垛内通风。垛顶距离库内天棚应达0.8m，垛间留有足够的通道，垛离墙面应为0.3m。冷库每天货物进出量控制在库容的10%30%。果蔬冷库还必须设有预冷间。在冷库日常管理方面还应执行分类贮藏的原则，高峰型果实与非高峰型果实必须分开，贮藏适温不同的产品、强烈散发挥发性成分的产品、有包装与无包装的产品也应分别贮藏。由于果蔬在贮藏期中释放出CO2、乙烯等代谢产物，因此应适时进行库内通风换气，通风换气应选择在凌晨时段气温较低时进行，同时应开动制冷机械，以减轻库内温湿度的过急变化。二水果蔬菜湿冷保藏(一)湿冷保藏系统(Humicool Preservation System)的原理该系统是专门针对果蔬的保鲜要求而研究开发的。其基本工作原理是:通过机械制冰蓄积冷量, 获得0冰水,使冰水与库内空气在换热器中传热传质,得到接近冰点温度的高湿空气(含湿量90%96%)，低温高湿空气在库内流动,直接吹拂产品使其快速降温并保持所需要的低温。配合以3灭菌控制微生物的生长繁殖,为果蔬保鲜创造良好环境。（二）湿冷保藏系统的特点1满足大多数果蔬产品对温度的要求，降温均匀快速湿冷保鲜库中温度0，适合于原产于热、亚热带及温带的多种果蔬，冷却介质是接近0的高湿空气,根据具体产品的特征和对温、湿度的要求,控制风速、风量就可使产品在规定时间内达到贮存适温，不会发生低温伤害。 2减小压缩机配套动力和制冷剂用量，同时解决了果蔬采后热负荷高峰期降温缓慢的问题果蔬常规冷库为了排除入库初期产品大量的田间热和呼吸热,必须加大动力配套, 由此增大了固定资产投入。湿冷系统通过在用电低谷期大量制冰而蓄冷，无需增大动力配套，蓄积冷量充分可以满足热负荷高峰期的需要。3湿冷系统无结霜现象，库房内部保持高湿环境湿冷库房内部无冷却管,因此不存在结霜问题。高湿空气按设定流速在库内流动,降温快速、均衡,所以湿冷系统内湿度高，温度均匀，从根本上克服了常规冷库的湿度管理难点。4湿冷系统在通风时结合臭氧充入有效地控制了病害发生臭氧是一种高效杀菌剂,其氧化还原电位高,反应快,氧化过程时间短,不在环境中蓄积,其杀菌力是氯剂的1.5倍,可迅速杀灭微生物和病毒,自身半衰期短,分解产物为2。5不积累24等果蔬代谢产物24、25、3等挥发性成分具有刺激呼吸、诱导成熟及其它的不利影响，臭氧可将其彻底氧化分解生成C2。(三) 湿冷保藏系统的应用前景从90年代起,我国开始了湿冷保鲜的研究,其中中国农业大学和解放军总后勤部军需装备研究所对湿冷系统及其应用作了较为深入的研究,成果显著。湿冷系统用于龙眼、杨桃、荔枝等保鲜效果十分理想，非常适合于新鲜果蔬、花卉的保鲜,它特别有优势的是在采后预冷和短期高鲜度保存方面。不仅适合那些表面积大、含水丰富、组织柔嫩、对低温敏感,采收于炎热夏季的各种植物产品,而且在鲜肉、鲜水产品上也可开发应用。 因此,大力宣传生鲜食品保鲜的意义和湿冷系统的技术先进性,应用经济性,并积极深入地开展相关研究十分必要。三 食品的冰温保藏冰温保藏(Controlled Ice-temperature Storage)萌生于人类采掘自然冰贮存食物。在冰温技术界定的0组织冰点这一狭窄区域，食品因其水分不结冰而保持鲜活特征，因此不存在解冻问题。由于这一技术要求的最低品温就是组织的冰点，故应用冰温技术时，升降温过程都很快。生物细胞中溶解了糖、有机酸、盐类、多糖、氨基酸、肽类、可溶性蛋白质等许多成分，因而细胞液不同于纯水，冰点一般在0.52.5之间，这是冰温保藏生理机制的重要方面，也是冰温保藏的基础。同时可溶性蛋白质等具有良好的持水性，不利于水的结晶，生物细胞含有多种结构复杂的天然高分子物质及其它们的复合物，这些物质的存在使水分子的移动和接近受到一定阻碍。一些果蔬在低温下自由基清除系统仍具有较高的活力，能有效地防止膜脂过氧化和MDA积累，保护膜结构不受损伤。以上各方面的综合使生物细胞表现出一定的抗冻效应，使其在冰温区保藏成为可能。冰温域是生物组织不冻结并保持活体特征的最低温度区域，利用冰温进行食品保藏最早在日本兴起，至今已在多种果蔬和虾、蟹等水产品上实现了商业应用，标志着冰温贮藏技术的成功。国内从90年代起陸续开展了葡萄、水蜜桃，草莓、毛豆、冬枣、新鲜猪肉等食品的冰温保鲜研究，均取得显著效果。同时冰温下，低温对化学反应的抑制作用更强，食品品质的保持优于冷藏，显示了冰温魅力。但应注意与一般果蔬贮藏不同，冰温贮藏适合于耐寒性较强、成熟度高、可溶性固形物含量高的产品。冰温贮藏后还可改善果蔬品质使风味变好，且冰温抑制微生物效果突出，这些优势急待利用。但由于冰温区十分狭窄，需严格控制，温度过高过低则失去冰温意义，虽然冰温域与01区间差别很小，但它却是组织结冰与否的临界区间，温度稍微失控，组织就开始结冰，因此冰温保藏在技术上要求非常严格，配套设施的研制开发非常必要。四常规冷冻贮藏(一) 常规冷冻贮藏原理1生物组织的冻结过程采用1820左右的低温使食品冻结并在-18下保藏被认为是食品安全有效的保存方法。在低温环境中，组织随之降温，当其达到一较低温度点过冷点时，组织尚未结冰，此时由于生物组织释放潜热温度出现回升，达到组织冰点时细胞间隙纯水首先结晶，其后冰晶生长，使细胞内水分逐渐外渗，细胞液浓度越来越高，原生质渐渐脱水，冰晶体积增大，这一结冰过程对细胞造成伤害。2常规冷冻保藏原理食品在-1820低温下冻结并保藏，由于温度很低，食品中各种化学和生物化学反应缓慢而减弱，使食品品质变化速度大大降低；同时在此远离各类微生物生长温度范围的温度区间，污染食品的微生物的生长发育也被强烈抑制，使微生物引发的食品败坏得以避免，冻藏食品因而又具有较高的安全性。(二) 常规冻结对产品质量的影响1原生质脱水与解冻流液细胞间隙纯水形成冰晶后，随着冰晶长大细胞原生质逐渐脱水，使蛋白质变性凝聚，原生质脱水到一定程度细胞发生质壁分离；同时冰晶的膨胀压力和机械作用会损伤细胞膜，破坏细胞结构。这两方面的危害在组织解冻时才明显表现出来，冰晶融化成水，但原生质由于结构与功能的破坏丧失持水力，不能回吸水分致使细胞汁液流失，使原有的质地、风味与营养特征丧失。2氧化变色变味冻结贮藏一般时间较长，同时冻藏中温度变动难以避免，对酶的结构与活性会产生影响；食品中的生物化学反应虽然十分缓慢，但依然存在，如蛋白质的缓慢变性、酪氨酸氧化、美拉德反应等。冻藏中脂肪酸氧化酸败对产品品质影响较大，如直接冻结的菜豆-20贮藏10d后已有明显异臭，其TBA值、乙醇、乙醛含量均有增加。多种类胡萝卜色素的变色均是氧化作用引起。 上述变化导致了冷冻保藏食品的褐变、黑变、褪色和异味产生。3变干在冻结食品贮藏环境体系中，食品与环境空气及冷冻装置之间常常存在温度差，因而产生水蒸气压差导致水分子的扩散、迁移，使食品逐渐失水产生干耗，严重时食品组织结构会遭到破坏。(三) 常规冻结保藏技术的应用冻结保藏技术已在生鲜肉禽、调理食品、方便食品生产中得到商业化应用，但大多数新鲜果蔬不适宜直接采用冷冻技术，而必须通过热烫、预煮等预处理，灭酶和致死细胞，再进行低温冻结和贮藏，此处理过程即是果蔬的速冻加工，应属加工学范畴，而与新鲜果蔬的保鲜贮藏有本质区别。新鲜果蔬中只有少数生长在寒冷地区且自身耐寒力特别强的品种，如菠菜、香菜、油菜等可以在其组织冰点以下的低温环境中冻结贮藏，且缓慢解冻后能恢复鲜活状态。据研究，菠菜能耐受9的低温，但影响菠菜冻藏获得成功的因素很多，就冻藏技术而言，必须掌握入库后迅速冻结、保持稳定的冻结状态、保持菜体静止避免振动、采用合理的解冻温度等关键技术。第三节气调贮藏 气调(Controlled Atmosphere)贮藏，又称CA贮藏，是在机械冷藏的基础上，较为准确地控制贮藏环境中的适宜的O2和C O2浓度以满足产品的生理需求，取得比单纯控制温度更好的贮藏效果。 早在19世纪早期，法国学者J.E、Berad发现采后果实具有呼吸作用，果实的成熟必须有氧。其后各国有关果实采后成熟机制的研究进展不够明显，直至19161920年，英国科学家F.kidd和E.west在前人的基础上对CA贮藏进行了系统的研究，其研究成果被用于商业，在英国建成了第一个苹果气调库。二战以后，许多欧美国家在加快研究步伐的同时，迅速把气调技术应用于商业性贮藏，配套的气调设施陆续开发投入应用，气调贮藏技术水平不断提高，现已实现了机械化和自动化。一 气调贮藏的原理 根据呼吸总反应式，采后果蔬在生命活动中要消耗O2释放CO2，因此，在一定范围内降低O2，升高CO2就会抑制果蔬的呼吸作用，延长贮藏寿命，这是气调贮藏的实质。由于生物体的组成高度复杂，不同的生理代谢包含了互相关联的多个反应，所以无论是降低O2或是升高CO2，都会影响到许多反应环节，产生多重效应。(一) O2 的作用 有关高O2对植物组织的作用尚不了解，但只要环境中O2浓度低于大气水平的就必定产生抑制呼吸的作用。在生理生化方面，O2浓度降低会产生以下主要效应：降低呼吸强度，减少底物的氧化消耗；减少乙烯的生成量；减少维生素C的氧化破坏；延缓叶绿素的降解；改善不饱和脂肪酸间的比例；延缓原果胶的降解；抑制酶促褐变。对于高峰型果实，低O2可推迟呼吸高峰的出现并降低CO2峰值。 国内外许多研究指出，当O2从21%下降7%时，对呼吸会产生明显的抑制作用，同时，引起大多数果蔬无氧呼吸的O2临界浓度为2%2.5%。在调节O2浓度时，须注意不同果蔬对O2的敏感性和对低O2的耐受性。环境中O2浓度的降低对好氧性微生物的活动不利。(二) CO2的作用 CO2浓度升高对呼吸产生抑制作用，同时在生理生化方面导致如下主要效应：抑制成熟过程中的合成反应，如蛋白质、色素的合成；抑制琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶等呼吸相关酶的活性；降低呼吸强度，延缓呼吸高峰的出现；延缓原果胶降解；抑制乙烯的形成，并是乙烯作用的竞争性抑制剂；明显影响早采果蔬的叶绿素稳定性；减少挥发性成分的生成。 CO2生理效应取决于不同果蔬对CO2的敏感性，大量实验表明，在过高的CO2浓度下，将导致CO2中毒生理病害，许多果蔬在CO215%时，就会出现变色、风味恶化、不能正常成熟等症状。但短时间的高CO2处理，往往产生明显的保鲜效应。有人用25%35% CO2处理脱粒菜豆，有效的防止了运输途中的腐烂，且无中毒现象发生。(三) 温度 在农产品保鲜中，温度是不可替代的基本因素。温度具有主导性作用，但温度与O2、CO2、RH、C2H4之间的相互作用才是引起农产品生理变化的准确原因。1贮藏适温不同的产品种类，有其可以忍受的最低温度。在此温度以上，存在着一个狭窄的温度区间，对农产品新陈代谢的抑制和品质的保持最为有利，这一温度区间就是贮藏适温。2环境因素之间的拮抗与增效效应温度、O2、CO2、C2H4等因子之间本来是相互联系和制约的，在贮藏上，这些因子组合的变化、会表现出拮抗或增效作用。 拮抗：一种有利因素的作用被另一不利因素削弱，或一种不利因子的危害可为另一有利因素所减轻。例如，当苹果内部开始产生内源乙烯的时候，将其转移到适宜的低温环境中去，内源乙烯的产生即受到抑制。 增效：一种有利因素的作用，会因另一有利因素的协同而增强。如在贮温适宜的时候配合低O2或在O2和CO2配比满足果蔬生理要求的前提下，再提供适宜低温，均会有效地增强单一因子的作用，更好地保持果蔬品质、延长贮期。3稳定的贮温贮温忽高忽低的变化会对果蔬生理机能产生异常刺激，尤其是在接近0的温度区域，刺激作用更加显著。气调贮藏由于兼顾了温度、O2和CO2三个主要因素，可以产生综合效应，在相同条件下，气调贮藏温度可以比冷藏提高1左右。二 气调贮藏库的基本结构气调贮藏库的基本结构包括：气密性围护结构；机械制冷系统；气体调节系统。气密性围护结构在机械冷库围护结构的基础上增设气密层，满足更高的气密性要求。气体调节系统由气密层、调气系统、气体检测仪器仪表组成。三 气调贮藏库与主要调气设备简介(一)气调贮藏库的类型与特点1 普通气调库在机械制冷基础上，依靠果蔬自身的呼吸降低密闭环境中的O2和升高CO2，此过程耗时较长，库房必须具有高度气密性，不宜频繁开启，适合于一次性整进整出的产品。如图49所示。 图4-9普通型气调贮藏库示意图2 机械气调库(1)冲气式气调库在机械制冷系统控温的基础上，利用N2发生器产生一定浓度的O2和CO2的混合气体，经冷却后持续送入库内，见图410。此法有利于前期快速降O2和升高CO2并较为准确地控制库内气体指标，对库的气密性要求相对不太高，贮期管理方便，但运行费用高。 图4-10 冲气式气调贮藏库示意图(2)再循环式气调库此库在冲气式气调库基础上改进而成。配备循环式气体发生器，不断地对库内空气进行处理，消耗其中的O2，再将处理后的气体输送进库，见图411。此法能在入贮初期快速降O2和升高CO2，也降低了对库房气密性的要求，贮期管理方便。 图4-11再循环式气调贮藏库示意图(二) 气密层与调气系统组成世界各国气调贮藏库的隔热层与气密层大致有二种类型。一是使用预制夹层板，两面分别用金属板，板间夹层为10cm厚聚苯乙烯泡沫塑料，具有良好的隔热隔气作用，气密程度高。预制成一定规格的板材，直接进行铺设，接缝用高质量填缝剂封闭。另一种是使用隔热与气密性兼具的材料做成隔热隔气层，比如硬质聚氨酯泡沫塑料，可预制成板材，也可现场喷涂成型，后一种方法更得到重视和应用。气调库无须达到绝对地气密，在一定条件下，只要1d之中换气量不超过库内气体的1/50即达到要求。由于气调库内气压实际上经常变动，为了防止内外气体大量交换和保护库体，气调库还须配备调压气袋或采用其它调节措施。 现代化的气调贮藏库调气系统由调气设备与气体分析检测仪器组成。1 N2发生器N2发生器分为燃烧式和非燃烧式。燃烧式N2发生器的工作原理是: 将气态或液态燃料以适当比例与空气混合，引入反应室燃烧，产生的混合气体经冷却塔冷却，即可输入封闭库房。可使空气中的O2降至4%以下，CO2达到10%，如CO2浓度过高，可经CO2脱除机处理。非燃烧式N2发生器是利用分子筛吸附法除去空气中的O2。2 CO2脱除机CO2脱除机的工作原理是以活性炭吸附混合气体中的CO2，当活性炭被CO2饱和后，再用新鲜空气吹扫，使CO2解吸附，活性炭再生。这是一种简单常用的方法。3乙烯脱除设备解决乙烯在气调库内的积累是气调贮藏技术领域中的一个重要课题，因为乙烯是一种微量气体，用吸附法等收效不大。传统的方法是以吸附了饱和KMnO4溶液的载体置于库内氧化乙烯，但对乙烯的控制比较粗放，目前控制乙烯尚无理想设备，可供参考的措施是：(1)将含乙烯的混合气体通入燃烧式N2发生器氧化破坏乙烯。(2)在库内安装紫外线照射器4气体检测仪器 分别用于库内O2、CO2、C2H4浓度的检测，以便进行调控。O2的测定如CY-7、OX-4系列测氧仪，CO2测定如：TCC-2型CO2测定仪，CH-2型氧和二氧化碳测定仪。乙烯的测定采用气相色谱仪。四 气调贮藏库的管理(一) 气调贮藏库对进库原料的要求不同种类、品种、产地、成熟度的果蔬对气调贮藏的适应性有很大的差别，同时气调贮藏的主要目的是长期保藏产品，尤其是对那些在一定的温度下结合气体条件的改善能显