蔬菜薄膜儲藏裝置研究

彭三河 (長江大學機械工程學院，湖北 荊州434023)

蔬菜薄膜儲藏裝置研究

彭三河
(長江大學機械工程學院，湖北 荊州434023)

介紹了硅酮薄膜儲藏裝置的基本結構，通過與普通儲藏裝置的對比試驗，結果顯示硅酮薄膜儲藏裝置具有利用里面產品產生的氣體來保持和改變容器內空氣成分的能力，從而使蔬菜能更長久地進行儲藏。

硅酮薄膜；蔬菜;儲藏裝置

用于儲藏新鮮農產品的設備，應該能夠提供較高的相對濕度、適宜的氣體組成和低溫。但現有儲藏設備均不能滿足上述全部條件。雖然目前市面上使用的充氣儲藏裝置在儲藏蔬菜時也提供一定的氣體組成，但這種裝置成本昂貴，而并且其氣體組成不可能會適合所有的蔬菜。而使用硅酮薄膜可以改變裝有生物材料的容器內的氣體組成，這種裝置對于實現蔬菜的長期儲藏提供了可能性[1,2]。為此，筆者設計了一種硅酮薄膜儲藏裝置，并利用此裝置進行了儲藏胡蘿卜、豇豆、芹菜和黃瓜的試驗，而且還對這些蔬菜在硅酮薄膜儲藏裝置和普通的密封儲藏裝置中的儲藏情況進行了比較。

1 材料與方法

1.1 薄膜的選擇

圖1 每平方米硅酮薄膜每天可排出的CO2最大量與容器內CO2濃度的關系Figure 1 The relationship between the maximum amount of CO2 emitted from per m2 Silicone membrance and CO2 concentration in container in a day

試驗所用儲藏裝置是一種裝著具有選擇透氣性能硅酮薄膜的密封容器，其所用硅酮薄膜在1個標準大氣壓下對CO2的透氣率為1 752 L/(d·m2)，對CO2和O2的選擇透氣比是5.5[3,4],對乙烯的透氣率比對氧氣的性能高2.2倍。經試驗測定，每平方米該硅酮薄膜每天可排出的CO2最大量與容器內CO2濃度的關系如圖1。

1.溫度計與熱電偶；2.聚乙烯薄膜；3.氣體取樣孔；4.硅酮薄膜；5.熱電偶；6.框架 7.墊塊圖2 儲藏胡蘿卜的硅酮薄膜裝置Figure 2 Silicone thin-film equipment for carrot storage

1.有機玻璃；2.干濕球溫度計和熱電偶；3.熱電偶；4.第一籠；5.第二籠；6.氣體取樣孔；7.硅酮薄膜；8.第三籠；9.聚乙烯薄膜圖3 儲藏芹菜、黃瓜和豇豆的的硅酮薄膜裝置Figure 3 Silicone thin-film equipment for celery,cucumber and cowpea storage

1.2 試驗方法

(1)硅酮薄膜裝置儲藏胡蘿卜試驗 用來儲藏胡蘿卜的硅酮薄膜裝置總體結構如圖2所示。其正面蒙上1.09 m×0.68 m的硅酮薄膜，其他五面蒙上0.05 mm厚的聚乙烯薄膜，裝進物料并密封嚴實后放入冷藏室內。裝置內盛放蔬菜的容器為3 個0.51 m×0.61 m×0.41 m的木籠子。木籠子在試驗前先浸透水，然后盛裝胡蘿卜。上、中、下三層木籠子分別盛裝胡蘿卜49.0、62.0、59.0 kg ，共計170.0 kg。裝置內和冷藏室里的溫度、相對濕度和氣體成分每星期檢查1次。其中溫度測量精確至0.1℃，相對濕度通過測量干濕球溫度得出，氣體成分通過用氣相色譜儀分析取樣來測定。試驗持續365 d。試驗結束時，檢查胡蘿卜最終的重量和品質。

(2)硅酮薄膜裝置與密封膠合板箱儲藏芹菜、黃瓜和豇豆的對比試驗 用來儲藏芹菜、黃瓜和豇豆的硅酮薄膜裝置總體結構如圖3所示。其正面蒙上聚乙烯薄膜，開有一個0.11 m2(0.873 m×0.126 m)大的硅酮薄膜窗口，其他五面均為透明的有機玻璃。放入蔬菜后并密封嚴實后放入冷藏室內。試驗時在裝置內的上、中、下三層木籠子分別盛裝6.60 kg芹菜、20.00 kg黃瓜和15.00 kg豇豆。

作為試驗對比用的容器為3個以19 mm厚的膠合板制作而成的0.41 m×0.48 m×0.31 m 的密封膠合板箱，試驗前先將膠合板箱在水中浸泡8 h，然后分別在3個膠合板箱中裝上與硅酮薄膜裝置對應的相同重量的3種蔬菜并密封嚴實后放在同一冷藏室中。

2種裝置和冷藏室內的溫度、相對濕度、氣體樣品也是每星期測量1次，精確度和收集數據的方法如前所述。在整個儲藏期內，始終對產品的質量進行目查。儲藏113 d后，檢查各種蔬菜最后的重量和品質。

圖4 胡蘿卜儲藏期內的環境溫度Figure 4 The ambient temperature during storage of carrots

1.3 薄膜用量的計算

每噸物料每天放出的熱量，可由每千克物料每小時呼吸產生的二氧化碳的毫克數乘以系數220計算而得[5]。根據Fonseca等[5]的介紹，每噸胡蘿卜、芹菜、黃瓜及豇豆在0oC時每天放出的熱量額定值分別為3 300、1 600、3 300及1 200英熱單位(1英熱單位=1 055.06 J)。經計算可得，170.0 kg胡蘿卜每天產生的CO2的總體積為24×170.0×3 300÷(220×1.977)=30 956 mL，6.60 kg芹菜、20.00 kg黃瓜及15.00 kg豇豆每天產生的CO2的體積分別為583 mL、3 642 mL、993 mL ,三者的總體積為5 218 mL。而儲藏時儲藏裝置內應保持的二氧化碳濃度為3%，根據圖1，硅酮薄膜每天應排除的二氧化碳量為51 000 mL/m2。因此，理論上來算，儲藏胡蘿卜的硅酮薄膜裝置需要的薄膜面積為30 956÷51 000=0.6 m2；儲藏芹菜、黃瓜及豇豆的硅酮薄膜裝置需要的薄膜面積為5 218÷51 000=0.1 m2。

2 結果與分析

2.1 胡蘿卜的儲藏情況

冷藏室和硅酮薄膜裝置內的干濕球溫度波動情況見圖4。由圖4可見，試驗期間二者的平均溫度均為16 ℃。可見，觀測到的儲藏環境溫度是在胡蘿卜儲藏要求所允許的范圍內變化的。試驗期間，冷藏室的平均相對濕度為89%，而硅酮薄膜裝置中的相應值則接近飽和(99%)。已知這樣高的相對濕度對于避免胡蘿卜脫水變干是有利的[2]。

表1 胡蘿卜重量的月損失情況Table 1 The monthly weight loss of carrot

在硅酮薄膜裝置中測得的二氧化碳、氧氣、氮氣的平均體積百分比分別為0.2%、20%、79.8%。冷藏室中的氣體組成與此相似，氧氣和氮氣各為21%和79%。硅酮薄膜裝置內測得的二氧化碳濃度比設計時考慮的3%的濃度要小得多，估計這是由以下2個原因所引起的：(1)實際所用的硅酮薄膜面積(0.74 m2)比理論上計算的面積(0.6 m2)要大；(2)蒙在薄膜裝置上的聚乙烯薄膜有某些與硅酮薄膜具有相類似的滲透特性。

試驗期間，硅酮薄膜裝置中的二氧化碳濃度和相對濕度均高于標準冷藏室環境要求，這有助于胡蘿卜的長久儲藏。

試驗結束后胡蘿卜的重量損失情況如表1所示。從氣味、顏色和外觀來檢查，第一籠(在裝置內上層)的胡蘿卜保存得最好，而下面兩籠的胡蘿卜則帶有一些黑斑，位于底部的第三籠損失最大。這是由于隨著溫度的波動出現冷凝現象而導致自由水形成的緣故。自由水的存在證實了薄膜裝置內的相對濕度確實接近飽和，應該采取措施以避免產品與自由水的接觸。

2.2 芹菜、黃瓜與豇豆的儲藏情況

試驗期間冷藏室里和硅酮薄膜裝置中的溫度均保持在平均2.5 ℃，觀測到的相對濕度為：硅酮薄膜裝置內接近飽和，冷藏室內為88%。在冷藏室里作對比用的密封膠合板箱中的觀測值與此相似。

表2 2種儲藏方式下3種蔬菜重量的月損失情況Table 2 The monthly weight loss of 3 vegetables under 2 storage ways

硅酮薄膜裝置中的二氧化碳、氧氣和氮氣的體積百分比分別為0.3%、20.7%和79%。測得的二氧化碳濃度低于設計時考慮的3%的濃度，可能是由于下述3個原因造成：(1)用于粘貼硅酮薄膜的膠布處有滲漏；(2)實際使用的薄膜面積(0.11 m2)比理論上計算的面積(0.1 m2)要大；(3)裝置前面的聚乙烯塑料薄膜也能滲出二氧化碳。

試驗結束后2種儲藏方式下3種蔬菜重量的月損失情況如表2所示。儲藏113 d后在硅酮薄膜裝置中芹菜有大約30%的清理損失，而在對比用的密封膠合板箱中的清理損失是100%；豇豆在硅酮薄膜裝置中只有5～10%的清理損失，在密封膠合板箱中的清理損失是50～70%，且密封膠合板箱中的豇豆大部分發黃；黃瓜在硅酮薄膜裝置中儲藏情況最好，清理損失為1%，而在密封膠合板箱中的清理損失則為5～10%。

3 小結

綜上所述，本研究所設計的透氣薄膜儲藏裝置可適用于多種蔬菜。通過理論計算，在容器外蒙上一適當面積的硅酮薄膜，利用其產生的氣體來保持和改變容器內氣體成分，在現有常規冷藏室內可使蔬菜更長久地進行儲藏。

[1]劉 穎,鄔志敏,李云飛,等.果蔬氣調貯藏國內外研究進展[J].食品與發酵工業,2006,( 4):94～97.

[2]龔吉軍,譚興和,夏延斌，等.鮮黃花菜小袋包裝氣調保藏技術[J].湖南農業大學學報(自然科學版),2003，(1):57～60.

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2010-10-08

彭三河(1963-)，男，湖北紅安人，副教授，主要從事農業機械的教學與研究.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2010.04.020

TH12;TS255.3

A

1673-1409(2010)04-S068-03