气调贮藏原理及调节方式

1.气调贮藏的原理

气调贮藏（Controlled Atmosphere）简称C.A.，是指在特定气体环境中的冷藏方法。气调贮藏目前主要应用于果蔬的保鲜。

果蔬贮藏是活体贮藏。果蔬采摘后，仍保持着旺盛的生命活动，进行着各种生理活动，但已不能从母体和光合作用中得到物质和能量来补偿生理活动的消耗，只能消耗自身营养物质，从而引起果蔬质量、重量和形状的变化，使果蔬逐渐由成熟走向后熟和衰老。造成这些变化的主要因素是果蔬的吸呼作用、蒸发作用和微生物的作用。

低温贮藏可以减弱果蔬的呼吸作用，减少水分的蒸发，抑制微生物的生长繁殖，有利于果蔬的贮藏保鲜。但若辅以贮藏环境中气体成分的调节，则会有更好的效果。正常大气中氧含量为20.9%（体积分数），二氧化碳含量为0.03%。气调贮藏是在低温贮藏的基础上，调节贮藏环境中氧、二氧化碳的含量，及一些特殊气体（如乙烯、一氧化碳）的含量，以达到更好地贮藏果蔬的目的。如贮藏环境中低氧含量，可以有效地抑制果蔬的呼吸作用和微生物的生长繁殖，也间接影响其蒸发，并且可以延缓叶绿素的分解，对水果还有保硬效果。适当高的二氧化碳含量，可以减缓呼吸，对呼吸跃变型果蔬有推迟呼吸跃变启动的效应，同时二氧化碳是乙烯作用的竞争性抑制剂，提高贮藏环境中的二氧化碳含量，会使水果的内源乙烯合成速度减缓。乙烯是一种果蔬催熟剂，能激发呼吸强度上升，加快果蔬成熟过程的发展和完成，控制或减少乙烯含量，对推迟果蔬后熟是十分有利的。气调贮藏可以根据不同果蔬对乙烯的敏感程度，把贮藏环境中的乙烯含量控制在一定限度内。

果蔬的气调贮藏是目前果蔬贮藏最先进的方法之一，具有保鲜效果好，贮藏损失少，保鲜期长，对果蔬无任何污染的特点。

2.气调调节的方式

气调贮藏的关键之一，是调节和控制贮藏环境中的各种气体的含量，其中最常见的是降氧和升高二氧化碳。气体调节的方法很多，按调节方法和设备不同可以有不同的分类。

（1）按调节方法分类

1）自然降氧（Modified Atmosphere，MA）。即靠果蔬自身的呼吸作用，来改变贮藏环境中的氧和二氧化碳的含量。其特点是工艺简单，不需要专门的气调设备。但降氧时间长，贮藏环境中的气体成分不能较快地达到一定的配比，影响果蔬气调效果。

2）机械降氧。利用一些机械设备，如制氮机、真空泵等实现快速降氧，使果蔬短时间内进入气调环境，贮藏过程中，也易将气体成分调节和控制在相对稳定的状态。

①充氮降氧。将制氮机产生的氮气，强制性地充入贮藏环境来置换空气，或在二氧化碳含量过高时，用以置换二氧化碳，以达到快速降氧和控制适量二氧化碳的目的。

②最佳气体成分置换。人为地将氧、二氧化碳、氮等气体，按最佳气体成分指标要求，配制成混合气体，向贮藏环境中充入。充入前，先对贮藏环境抽真空。这种气调方式贮藏效果最好，但成本高。

③减压气调。通过真空泵将贮藏环境中一部分气体抽出，同时将外界空气减压加湿后输入。贮藏期间，抽气和输气装置连续运行，保证果蔬贮藏在一个低压环境中。它不同于常规改变气体成分的气调方式，因为它不是通过降低氧含量来形成低氧环境，而是靠降低气体密度来产生低氧环境。虽然降氧方式不同，但降氧效果是相同的，只要控制和调节贮藏环境的真空度，就可以得到不同的低氧含量。减压贮藏对设施的强度和密闭性要求较高。

（2）按不同气调设备分类

1）塑料薄膜帐气调。这是一种利用塑料薄膜对氧和二氧化碳有不同渗透性和对水透过率低的原理，来实现气调和减少水分蒸发的贮藏方法。塑料薄膜一般选用0.12mm厚的无毒聚氯乙烯薄膜或0.075～0.2mm厚的聚乙烯薄膜。由于塑料薄膜对气体有选择性渗透，可使塑料帐内气体成分自然地形成气调贮藏状态。对需要快速降氧的薄膜帐，封帐后用机械降氧机快速实现气调条件。但需注意，因果蔬呼吸作用的存在，帐内二氧化碳含量会不断升高，所以应定期用专门仪器进行气体检测，以便及时调整气体配比。(www.xing528.com)

2）硅窗气调。这种气调方式是根据不同果蔬及贮藏要求的温湿度条件，选择面积不同的硅橡胶织物膜，热合于用聚乙烯或聚氯乙烯制作的贮藏帐上，作为气体交换的窗口，简称硅窗。

硅橡胶织物膜是由聚甲基硅氧烷为基料，涂覆于织物上而成。它对氧和二氧化碳具有良好的透气性和适当的透气比，不但可以自动排出贮藏帐内的二氧化碳、乙烯和其他有害气体，防止贮藏果蔬中毒，而且还有适当的氧气透过率，避免果蔬发生无氧呼吸。选用合适的硅窗面积制作的塑料帐，其气体成分可自动衡定在氧含量（体积分数）3%～5%，二氧化碳含量（体积分数）3%～5%。

硅窗面积的确定，可用下列公式进行计算：

式中 A——硅窗面积（m²）；

m——果蔬质量（kg）；

——标准大气压下果蔬呼出二氧化碳的强度（L/kg）；

——标准大气压下果蔬呼出氧的强度（L/kg）；

——标准大气压下硅膜渗透二氧化碳的能力（L/m²）；

——标准大气压下硅膜渗透氧的能力（L/m²）；

——帐内二氧化碳的分压（%）。

在实际使用中，和难以精确测定，因此需在特定贮藏条件下，进行不同硅窗面积的实验筛选，以得到最佳的硅窗面积。

3）催化燃烧降氧气调。这种气调方式采用催化燃烧降氧机，以工业汽油、液化石油气等为燃料，与从贮藏环境中引出的空气混合，进行催化燃烧反应。以液化石油气为例的反应式如下：

由反应式可见，空气中的氮气不参予反应，式中的水蒸气可通过冷凝的方法排除，反应后的无氧气体再返回贮藏环境中。如此循环，直至将贮藏环境中的含氧量降到要求值。但是，这种燃烧降氧的方法及果蔬的呼吸作用，会使贮藏环境中二氧化碳含量升高，这时可以结合使用二氧化碳脱除机降低二氧化碳含量，以免造成果蔬中毒。

4）充氮气降氧气调。这种气调方法是从贮藏环境中，用真空泵抽出空气，然后充入氮气。这样的抽气、充气过程交替进行，以使贮藏环境中氧气含量降到要求值。所用氮气可以有两个来源：一种利用制氧厂生产的氮气或液氮钢瓶充氮；另一种用碳分子筛制氮机制氮。后者一般用于大型气调库。