船用多品種果蔬氣調保鮮技術應用研究

周華華，晉 朝，郭曉光，孫雙雙

（天津森羅科技股份有限公司，天津300409）

船用多品種果蔬氣調保鮮技術應用研究

周華華，晉 朝，郭曉光，孫雙雙

（天津森羅科技股份有限公司，天津300409）

通過介紹果蔬保鮮技術及船用果蔬保鮮應用現狀，為滿足遠洋航行自持力45～60 d的需求，提出了船用多品種果蔬氣調保鮮技術，將開環氣體調制技術、PID精確溫度控制技術、等焓加濕技術等融合創新，設計了保鮮專家系統以及庫房安全保護裝置，解決了多品種果蔬混貯保鮮周期短、保鮮品質差、自動化程度低及安全性差等問題。

船用；多品種；果蔬保鮮；氣調；保鮮效果

0 引言

果蔬保鮮的實質是創造一定的外部條件，使果蔬最低限度地消耗自身能量，維持正常健康的生命活動。其中，影響果蔬貯藏效果的因素有自身因素、環境因素和人為因素3個方面。因此，要實現較長的果蔬保鮮期，應避免機械損傷、減少微生物的侵害、降低果蔬的呼吸強度，從而實現果蔬較好的貯藏[1]。

目前，成熟的果蔬貯藏保鮮技術主要有冷藏保鮮、冰溫保鮮和氣調保鮮三大類，其中氣調保鮮是目前世界上較先進的一種保鮮技術，保鮮時間長[2]；冷藏保鮮是果蔬保鮮貯藏的主要方式，也是果蔬保鮮的基礎。冷藏可以降低病原菌的發生率和果實的腐爛率，還可以減緩果品的呼吸代謝過程，從而達到阻止衰敗、延長貯藏期的目的[3-4]；冰溫保鮮是繼冷藏與冷凍之后的新興保鮮技術。冰溫貯藏具有不破壞細胞、最大限度地抑制酶的活性及有害微生物的活動、最大限度地抑制呼吸作用、延長保鮮期等特點，還可以在一定程度上提高果蔬的品質[5-6]。

氣調保鮮（Controlled atmosphere）始于20世紀50年代，是在傳統冷藏保鮮基礎上發展起來的現代化保鮮技術、氣調貯藏是調節控制果蔬產品貯藏環境中氣體成分的貯藏方法，在果蔬采后貯藏中有著廣泛的應用，通過氣調設備精確控制貯藏環境中的氮、氧、二氧化碳和濕度，使果蔬呼吸作用降低、營養物質消耗減少，抑制貯藏物的代謝作用和微生物的活動，同時抑制乙烯的產生和乙烯的生理作用，從而使后熟衰老過程減緩，使其更持久地保持新鮮和可食狀態[6-8]。與其他方法相比，氣調保鮮具有延長產品貯藏期限，保持產品原有的形態、色澤、風味、質地和營養的特點[9-15]。

我國船用果蔬保鮮經歷了冷藏、冷藏輔助氣體處理裝置、傳統CA貯藏、MA貯藏的探索和試驗過程，由于船用出海執行遠洋任務時間長、人員多，遠離后方保障基地，一次性裝載果蔬品種多、數量大、多品種混貯，再加上包裝方式簡單、倒運環節多、冷藏溫度不準確、精度控制不高等諸多因素，導致果蔬保鮮期大大縮短，嚴重影響船員的飲食質量[16]。

文章主要介紹果蔬保鮮技術以及船用果蔬保鮮應用現狀，并提出適用于船用環境的多品種果蔬氣調保鮮技術。

1 船用果蔬保鮮現狀分析

1.1 船用果蔬保鮮特點

（1）貯藏品種多。多品種混貯[17]。

（2）數量大、庫容不足。由于船上用于果蔬貯藏的空間小，造成了遠航時果蔬產品的過度貯藏，表現為冷庫內貼地堆積碼放和堆垛間無隙碼放等，造成冷風機或氣調風口堵塞，庫房內氣體循環不暢，果蔬產品的呼吸熱不能被及時帶出、乙烯氣體不能排除，果蔬產品產生機械傷和堆積熱等，加快了果蔬產品的衰敗進程，影響貯藏效率，形成帶的多、扔的多、吃的少的惡性循環。

（3）庫區少、庫房開關頻繁。因烹飪保障需要，每天果蔬庫房開關的次數頻繁，造成果蔬貯藏環境頻繁波動，影響保鮮效果。

2.2 船用果蔬保鮮技術現狀分析

冷藏保鮮技術在我國船舶上已經廣泛應用，對于綠葉蔬菜一般只能貯藏7 d左右，輔助以氣體處理裝置，能夠滿足船用15～30 d的短期貯藏要求，但其技術成熟、設備簡單，且果蔬保鮮時間較短，因此存在溫度參數不精確、溫控精度不高、果蔬混貯交叉感染等問題。

MAP保鮮是用改良的氣體建立氣調系統，通過人工定期更換塑料袋內氣體，達到果蔬較長時間保鮮的氣調方法。MAP保鮮將不同的果蔬品種分隔成不同的氣調單元（塑料袋），實現了氣調參數的相對獨立，解決了混貯帶來的氣調參數相互影響問題，但MAP保鮮需要人工參與，且操作繁瑣，難以實現自動化等缺陷。

氣調保鮮（CA）是目前世界上比較先進且較為成熟的保鮮技術，氣調保鮮庫也已經在船用環境下做了初步嘗試。早期的CA基本為套用陸用氣調庫的技術工藝及模式，貯藏效果不佳，同樣存在溫度不準確、溫控精度不高的問題，還存在氣調參數不準確、操作安全性和方便性問題。

2 船用多品種果蔬氣調保鮮技術

2.1 船用多品種果蔬保鮮系統原理

基于上述冷藏保鮮、冰溫保鮮、傳統氣調保鮮和MAP保鮮存在的一些問題，并結合船用果蔬貯藏的特點及遠洋航行自持力45～60 d的需求，天津森羅科技股份有限公司采用“多貯藏單元、小氣調空間”的設計理念，自主研發了船用多品種果蔬氣調保鮮技術。

該系統主要由制氮模塊、溫度和濕度控制模塊、保鮮專家系統、氣調單元及庫房安全保護裝置等構成。該系統可以實現為多品種果蔬單獨提供氣調空間，既能滿足多品種果蔬同時氣調貯藏，又能使其處于最佳貯藏氣調參數范圍，從控制貯藏空間中氧含量、二氧化碳含量和貯藏溫度、濕度等因素著手，延長果蔬貯藏壽命。該技術很好地解決了船用環境下，多品種混貯保鮮周期短、保鮮品質差、自動化程度低及安全性差等問題。

船用多品種果蔬氣調保鮮系統流程見圖1。

圖1 船用多品種果蔬氣調保鮮系統流程

（1）制氮模塊。為各氣調單元提供潔凈適宜氧含量的氣體，維持各氣調單元內所需的低氧濃度。

（2）溫度和濕度控制模塊。控制調節各氣調單元內的溫度和濕度，使各氣調單元內各果蔬處于最適宜的溫度和濕度范圍內。

（3）保鮮專家系統。能夠根據各氣調單元內存放果蔬品種自動生成適宜的氣調保鮮參數以及溫度、濕度，解決了氣調參數不準確等問題；同時具有顯示、操作和信息查詢功能，可以查詢果蔬的裝載量，根據果蔬取放數量進行數據更新，以及剩余果蔬數量統計功能，極大地方便了船員的操作，保證了合理的膳食計劃。

（4）氣調單元。采用“多貯藏單元、小氣調空間”的設計理念，為不同果蔬單獨提供貯藏空間，對貯藏空間單獨氣調，實現多品種果蔬混貯，避免了交叉感染。

（5）庫房安全保護裝置。該裝置具有低氧報警功能，當庫房環境氧含量低于氧安全值時，發出聲光報警，并輸出增氧信號，警示工作人員禁止入內，很好地保證了人員的安全。

2.2 船用多品種果蔬保鮮工藝特點

（1）開環氣體調制技術。開環氣體調制技術是使用氣調設備調制出合格氣體，從而建立起氮氣、氧氣、二氧化碳、乙烯等氣體含量適宜的氣調貯藏環境方法。該技術具有氣體調節精度高、設備簡單等特點，實現CA，MAP，MA和冷藏保鮮工藝的轉換。

（2）PID精確溫度控制技術。溫控精度是影響保鮮品質的關鍵因素，提高溫控精度能夠減弱果蔬呼吸活動、減緩微生物的繁殖、減少蔬菜表面的結露、降低果蔬干耗；采用比例積分微分技術（PID技術）精確控制制冷機組和蒸發器的蒸發量，實現氣調單元內溫度的精確控制，溫控精度可達±0.5℃，提高了系統的保鮮效果。

（3）等焓加濕技術。采用等焓加濕技術，間接地對進入果蔬貯藏空間內的氣體進行加濕處理。該技術有效規避了超聲波、高壓霧化等加濕方式造成果蔬表面水的凝結，解決了果蔬的腐爛變質問題。

（4）保鮮專家系統。保鮮專家系統根據存放的果蔬品種能夠自動生成氣調參數，與檢測控制系統配套使用，自動維持氣調單元內的氣調參數。這不僅減少了艦船上操作人員對保鮮專業人員的依賴，為實現船用果蔬保鮮科學管理提供了設備支持。

（5）新型柜式圍護結構和新型貨架結構。考慮到艦船特殊的使用環境，采用新型柜式庫體結構和帶風道的不銹鋼貨架結構設計，方便人員從外部取放果蔬，避免了船舶搖擺時周轉箱的移動，減少了對果蔬擠壓，保證了柜內良好的通風。

2.3 船用多品種果蔬保鮮技術優勢

（1）與傳統CA相比，采用氣體調制技術實現了氣調參數的精確控制，延長果蔬保鮮周期，對于較難貯藏的葉面菜可以實現60 d貯藏，滿足遠洋航行的要求。

（2）與MAP相比，系統為全自動控制，避免了大量的人工反復操作，操作人員只需在觸摸屏上選擇裝入果蔬種類，系統便自動生成氣調參數。特別是保鮮專家系統的設計，大大降低了對操作人員技術能力的要求，方便用戶的操作使用。

（3）具有庫內氧含量檢測及安全保護報警功能，確保使用安全性。

（4）該氣調單元具有CA，MA和冷藏保鮮功能，適應不同艦船環境對不同保鮮工藝的需要，為船用保鮮設備的標準化、系列化打下了基礎。

（5）系統設備簡單，無需使用乙烯脫除裝置和二氧化碳脫除裝置即可實現氣調單元內氣體的調節，可靠性高，節省設備空間，增大了果蔬裝載量。

（6）根據用戶的特殊需要，每臺氣調單元也可不帶制冷機組，實現由冷庫統一控溫，能耗低，同時也可滿足果蔬氣調保鮮參數使用需求。

2.4 船用多品種果蔬保鮮技術的應用效果

天津森羅科技股份有限公司采用該技術對較難貯藏的青幫小油菜和油麥菜等多種蔬菜進行了氣調保鮮試驗，并與冷藏保鮮進行了對比。完成多品種果蔬產品氣調保鮮試驗，果蔬保鮮時間可達到45～60 d以上的使用需求，經60 d試驗，蔬菜可食用率為87.3%。試驗進行30 d后，蔬菜的可食用率明顯優于冷藏保鮮效果；50 d時可食用率是冷藏保鮮的2.2倍。目前，該技術已成功應用于巡航救助船、綜合勘察船等，貯藏效果理想。

3 結論與展望

氣調保鮮（CA）是調節控制果蔬產品貯藏環境中氣體成分的貯藏方法，除控制貯藏環境的溫度、濕度外，還同時控制氣體條件，形成有利于保持果蔬品質的綜合環境。天津森羅科技股份有限公司設計開發的多品種果蔬氣調保鮮系統，不僅符合自動化、智能化、簡單化以及安全性等設計要求，同時還具有精度高、穩定性好、可靠性高等優點。船用多品種果蔬氣調保鮮技術有效避免了果蔬混貯造成的冷害、氣體傷害、交叉感染以及帶來的安全隱患等問題，相信該技術在船用果蔬保鮮領域具有廣闊的應用前景和重要的應用價值，它將徹底解決船用果蔬產品長期保鮮的難題，大幅度提升我國船用保鮮設備的水平。

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Study on Controlled Atmosphere Technology of Marine Multispecies Fruits and Vegetables

ZHOU Huahua，JIN Zhao，GUO Xiaoguang，SUN Shuangshuang
（Tianjin CNRO Science&Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300409，China）

This paper introduces fruits and vegetables preservation and application in marine.In order to satisfied 45～60 days of endurance for oceangoing voyage，put forward the technology of controlled atmosphere of multispecies fruits and vegetables in marine，which integration innovation of gas modulation technology by open cycle，PID accurate temperature control technology，isoenthalpy humidify technology，etc.and design expert system for keeping fresh，warehouse safety protection device. Solve the problems of multispecies preservation of period short，lower quality，lowdegree of automation，poor safety，etc.

marine；multispecies；fruits and vegetables preservation；CA；preservation effect

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.015

1671-9646（2017）03a-0051-03

2017-02-14

天津市科技計劃項目（14ZCZDNC00020）。

周華華（1984—），女，碩士，工程師，研究方向為低氧氣調技術及果蔬氣調保鮮技術。