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气调库及气调库设备 [2006-10-31]来源:www.chinazedo.com
1、气调设备的选用和安装调试

    (1)制氮降氧设备

    利用制氮机产生的95%--98%纯度的氮气,置换(稀释)气调库中的气体,降低库内氧气浓度,在小型气调库内也可以用于排除过量的二氧化碳、乙烯或其它气体。

    目前气调库使用的制氮机分碳分子筛物理吸附式和中空纤维膜分离式两种,都以空气为原料。前者利用双塔中的碳分子筛对氧、氮分子的不同的吸附速率,通过加压吸附氧,减压解析氧,不断地在双塔中变压切换制氮,后者是利用高分子材料制成的中空纤维膜,具有结构简单、容易操作、制氮速度快、无易损运动部件、体积小、重量轻、噪音低等一系列优点,是一种新型高效的制氮设备。

    常见的中空纤维膜制氮机由配套的空压机、储气罐、膜制氮机三部分组成。制氮机的核心部件是中空纤维膜组。它由上万根乃至数十万根直径在50--500μm的中空纤维并列成束,两端浸固环氧树脂,形成膜滤芯,放入一外壳内。当压缩空气通过空心纤维时,由于氧、水蒸气透过膜的速率快,形成富氧排到大气中,而大部分氮气由于透过膜的速率慢,而留在膜内,形成较高纯度的成品气,其纯度可利用纯度控制阀调节,纯度越高,流量越小。空压机的供气压力一般在1.0--1.2Mpa,含油量低于5PPm。制氮机本身有三级过滤系统,经过过滤后的压缩空气要求含油量低于0.01PPm,灰尘颗粒小于0.01μm。

    一座气调库选用多大的制氮机,首先要考虑满足库中最大的气调间的降氧要求,即在果品进库后,1--3天的时间内达到气调参数的要求,同时也要兼顾全库的间数和总容量。

    目前,制氮机向气调间充氮一般采取开式置换(稀释)方式,将95%--97%纯度的氮气从气调间的上部进气口打入,被置换的气体从与进气口成对角线布置的排气口排出到大气中,整个过程是一个不断稀释的动态过程,库内的氧含量呈自然对数级下降,直至降至规定的指标。

    还有一种称为脱氧制氮的降氧设备,它的原理与分子筛制氮类似,所不同的是利用真空脱附和闭式循环,本身不配大空压机,节省电能。此种设备不像前两种设备有明确的产氮气量的指标,而只标明能适应多大的库容。由于运行时真空度接近-0.1Mpa,不但要求真空泵要有很高的技术水平,对整个机器系统,包括阀门等部件的密封性要求也很高,设备比中空纤维膜制氮机要大,价格也较贵,运行中电能虽然省了一些,但要经常更换昂贵的专用真空泵用油,整个运行费用也不低。由于在闭式循环中,脱去了部分氧气,抽出的库气比排入的体积要大一些,容易使气调库形成负压,对库房气密要求较严。

    (2)二氧化碳脱除机

    水果在气调过程中,一般要求二氧化碳的浓度控制在1--5%的范围内。水果的呼吸作用将提高库内二氧化碳的浓度,浓度过高将导致二氧化碳中毒,并产生一系列不良症状,最终腐烂变质。这时必须使用二氧化碳脱除机(又称洗涤器)将库内多余的二氧化碳脱除掉,达到气调参数要求的最佳范围。

    现在国内外生产的二氧化碳脱除机,均采用活性炭作为吸附剂。活性炭用木质果壳或煤为原料,经干馏炭化、活化等工艺,具有非常发达的微孔。含高二氧化碳的库气用风机抽入活性炭罐内吸附,经过数分钟吸附饱和后,用空气脱附再生。如此循环使用,脱附的二氧化碳气体送入大气中。现代的二氧化碳脱除机,用可编程序控制器PLC对吸附和再生进行自动控制。如果脱除机有两个活性炭罐,可使两者的吸附和再生交替进行。活性炭吸附二氧化碳的量是温度的函数,并与二氧化碳的浓度成正比。通常以0℃,3%的二氧化碳浓度为标准,用其在24小时内的吸附量作为主要经济技术指标。

    二氧化碳脱除机的选型,必须满足整个气调库脱除二氧化碳的要求,在气调库为0--2℃温度条件下,多数水果二氧化碳的释放量为3--10mg/kg·h左右,一座千t库24小时二氧化碳释放量为72--240kg,可按最大二氧化碳释放量来选择机型。

    二氧化碳脱除机一般采用电控气动三通阀来控制活性炭罐程序的切换,需要配用小型空压机作气动源,机上装有保护及运行定时控制装置,并装有计算机控制接口,可对整个气调库的各气调间实现自动连续巡回脱除作业。为此,跟制冷调节站相似,气调库也安装有气调调节站,调节站分为进气和回气两个自动或手动阀门组,自动阀门采用电控气动阀来控制二氧化碳脱除机的进回气;手动阀用来控制制氮机的进排气。

    大中型气调库的输送管道较长,一股采用UPVC塑料管粘接,口径在70--110mm之间,安装二氧化碳脱除机时,输气管道应向气调库倾斜1--3°,以防冷凝水流回脱除机,污染活性炭,降低性能,甚至失效。脱除机在长期的工作过程中,气动阀要动作几十万次,压缩空气应保证是清洁的。

    在一些小型库和试验装置中,也有用消石灰等化学方法脱除二氧化碳,这些脱除剂是不能再生的。

    (3)乙烯脱除装置

    乙烯(C2H4)是果品本身新陈代谢的产物,外部环境中烟囱排放的烟雾,汽车尾气,某些工厂的废气中也含有一定数量的乙烯。它是一种能促进水果呼吸,加快成熟衰老的植物激素。对乙烯非常敏感的果品,如猕猴桃、香蕉等,必须把贮藏条件下的乙烯浓度脱至阈值以下,一般达0.02PPm的水平;苹果、梨等采用低乙烯气调贮藏,贮藏效果会大大提高;对乙烯不敏感的果品,气调贮藏不必安装乙烯脱除装置,

    脱乙烯的方法常用高锰酸钾作为强氧化剂,以氧化铝,分子筛等多孔性材料做载体,制成一次性使用的复合材料,放入库内,包装箱或闭路循环系统中,将乙烯脱除。

    随着气调技术的发展,近年来又研制出基于高温催化原理的高效除乙烯装置。乙烯在250℃的高温中与催化剂的作用下能生成二氧化碳和水。氧化反应是在一个从外到里能形成15℃--250℃温度梯度的电热装置内进行的。它能

    (2)脱除量是在0℃库温,二氧化碳浓度为3%时测得。使除乙烯装置的进、出口温度不高于15℃,而装置中心的氧化温度可达250℃。同样,这种新型乙烯脱除装置一般也采用闭环系统。

    (4)自动控制设备

    气调库在整个贮藏期内都必须精确测量和控制各间库的气体成分。某间库房,测出氧超标,就应开启制氮机,充氮降氧,直到氮含量达到工艺参数设定值。如果二氧化碳超标,就应打开这间库的出回气阀门,开启二氧化碳脱除机脱除二氧化碳,直至库内二氧化碳达到设定值。为了提高气调库运行管理的自动化程度,目前国内外气调设备生产企业都设计制造出相应的自动控制设备,使上述工作大部分实现了自动化。用一台计算机可控制30左右间气调间,每间气调间都可以按果品的品种设定各自的气调参数,并进行自动巡回检测,每间库,每天至少要采样检测六次以上。由于采用较大容量的采样泵,气样的输送距离可达100m。开发出气调库计算机专用软件,对于超过设定值的气调间,自动开启调节站的出回气阀门和脱除机,定时或定量地进行二氧化碳脱除。也可利用显示器监控整个气调工艺流程,用鼠标进行控制,所有设定和实时测定的氧、二氧化碳、温度、湿度等数据都具有显示储存、查询、报警、打印等功能。数据采集可以按配置设备的要求进行,也可按照设定的周期进行,查询功能可按用户的要求按一定时间间隔刷新,为整个气调库的安全经济运行提供了可靠的科学依据。

 气调库湿度控制设备 查看通道:气调库加湿机

    4、相关测试仪器

    (1)奥氏(0RSAT)气体分析仪

    可用于氧气和二氧化碳浓度的检测。其检测原理是:取一定量(体积)的被测气体,用两种不同的液态吸收剂分别吸收其中的氧和二氧化碳,根据气体量(体积)的变化,求出被测气体中氧和二氧化碳的浓度。

    奥氏仪是一种原始型手工检测仪,需携带笨重易碎各种液瓶、量筒和多种试剂,操作麻烦,精度受人为影响较大,现在已很少采用了。

    (2)氧电极氧气测试仪

    氧电极的工作原理是基于极谱电极原理(Polarographicelectrode)。由一定浓度电解质溶液中的电流—电压曲线证实,在-0.5-- -0.8范围内,电流与氧的浓度成正比。氧电极传感器以铂为阴极(氧检定极),阳极为铅或银,聚四氟乙烯薄膜将阴极端与电解质隔开。氧的渗透量与薄膜内外的气体分压成正比。此传感器亦称氧电池,是一种电化学扩散限制型金属电池。这种传感器制成的氧气测试仪,分辨率高达0.1%,测试精度为0.2%。仪器出厂前用含氧量为4%左右的高精度标准气进行标校,使用中用空气进行标准校对(21.0%)。传感器的寿命在两年以上。

    (3)红外二氧化碳测试仪

    由于二氧化碳分子的高度对称性,在两种拉伸振动间产生耦合作用,结果使得拉伸振动在特定波长上可发生强烈的红外吸收。当一定强度的红外光通过一定浓度的待测混合气体时,入射强度与透过后的剩余强度差与二氧化碳浓度有一定关系。基于此原理制成二氧化碳传感器称为二氧化碳红外传感器。用这种传感器生产的二氧化碳测试仪,分辨率可达0.1%,测试精度可达0.2%,出厂时用标准二氧化碳浓度气体进行标校,使用时用空气进行标校(空气中含二氧化碳为300ppm),这时仪器的输出显示应调整为0.0%。传感器的寿命为10年。

        (4)乙烯测试仪

    乙烯浓度的测盘量要求达到0.01ppm,只能选择性能良好的气相色谱仪,并与温控器、载气源、辅助气源、信号放大器、积分器及记录仪合成一个分析系统,才能完成气体分析,并得到直观的图像数据。气相色谱用的检测器多达几十种,气调库使用气相色谱仪常采用氢焰离子化检测器。气样用注射器采集并注入色谱仪中的气化室中。所得到的色谱图必须和已知的纯样品的色谱图相比较后才能得到精确的结果,气相色谱仪是一种精密的分析仪器,应由专业人员操作。

    5、气调贮藏指标的确定

    气调库和气调设备是气调的硬件,气调工艺参数则属于软件,没有可靠的参数是不可能达到气调的预期效果的,严重的还会使果品品质下降,甚至烂果烂菜,造成严重的经济损失。各种果品气调储藏要求的温度、湿度、氧、二氧化碳、乙烯的浓度各不相同,为获得最佳的数据,农、林、商、贸等科研部门、大专院校及气调贮藏单位都进行了大量的研究,由于果品品种繁多,产地各异,每一品种都需要用几种气调参数试验贮存。在长期的气调贮存过程中进行比较、筛选,工作量很大。为此国内外厂商都研制出各种形式气调试验设备,这种设备,可大可小,可土可洋,应本着科学适用原则选用。

    6.气调库的管理

    气调库不仅在贮藏条件、库房结构和设备配置等方面不同于普通果疏冷藏厍,对运行管理方面也要严格得多。不单表现在贮藏阶段,而且还涉及到果蔬采后处理的全过程,运行管理的任一环节如果出现差错,都会影响气调贮藏的整体优势和最终效果。运行管理工作的优劣直接关系到果蔬的贮藏质量,还关系到库房建筑结构和人身安全。

    搞好气调库的运行管理,关键在于管理和操作人员的素质。气调库的管理人员必须具有良好的专业技术素质、高度的责任心及组织管理才干和从事经营的能力,

    (1)适时采摘

    把握好果蔬的成熟度和最适采收期,对它的气调贮藏至关重要。采摘过早,成熟度不够,不仅影响食用品质,还会影响贮藏。这是由于过早采摘,果蔬内糖生成量较少,不耐贮藏;未成熟采后水分蒸发快,贮藏中失水多,而且果蔬体内抗病机制尚未健全,在贮藏中易发生生理病害;采摘过迟,果蔬已完全成熟,虽然其风味、质地和营养已达到较完美程度,食用性好,但它的生理代谢已进入后成熟期,内源乙烯被激发生成,内存的营养物质消耗加快,这些因素都降低了其耐贮性。同样,它的抗病性也在下降,易在贮藏中发生病害。

    果蔬的最佳采摘期,可以通过色泽、果形、口感香味等感观测定;硬度、重量、含水量等物理测定;含糖量,含酸量及淀粉含量等化学测定和观察果蔬生长期内的气象、施肥等方面的情况进行综合评定。有条件的还可以测定果蔬的呼吸强度,作为成熟度的指标。

    采收时最好选择阴天或晴天的上、下午。雨天、雾天、晴天有露水的早晚和气温高的中午都不宜采收。采收时要注意轻摘轻放,不能暴晒和雨淋。

    (2)及时入库

    受果蔬收获期集中的限制,入库时工作量很大,必须做好周密的计划和安排,做到采收后及时入库。入库前先进行空库降温,果蔬经清洗、筛选、分装后入库。采用空库降温,可预先将围护结构的蓄热排除,加速果蔬田间热的散发并尽快降低果蔬温度及呼吸热的产生。

    在气调间进行空库降温和入库后的预冷降温时,应注意保持库内外的压力平衡,不能封库降温,只能关门降温。尤其是入库后的降温,一定要等果蔬温度和库温达到并基本稳定在贮藏温度时才能封库,在降温时就急于封库,会在围护结构两侧产生压差,对结构安全造成威胁。

    当库内温度基本稳定后,应速封库降氧,进行调气作业。一般来讲气调间的降氧速度越快越好,考虑到在降氧的同时,也应使二氧化碳的浓度升到最佳植。而二氧化碳浓度的增加靠果蔬自身的呼吸,所以不必将库内氧的浓度一下子降到最佳植,而应高出2--3个百分点,再利用果蔬的呼吸消耗掉这部分氧气。

    (3)加强贮期管理

    从降氧结束到出库前的整个时期,称为气调状态的稳定期。这个阶段的主要任务是维持库内贮藏参数的在基本稳定,包括温湿度和气体成分;主要目标是使所贮果蔬长期保持最佳气调贮藏状态。

    为维持库内贮藏参数的稳定,必须管理好制冷设备、加湿设备、气调设备及管道阀门,各种控制设备;气调库的密封性,气调袋、平衡安全阀也都应保持良好状态。建立气调库的使用管理制度,设备和系统的操作规程就显得十分必要。操作人员应经常巡视设备和库房,检查和了解设备的运行情况和库内贮藏参数的变化情况,作好设备的运转记录和温湿度、气体成分的记录,绘成图表,这样可以直观地了解库内贮藏参数的变化情况,及时发现和纠正设备的各种异常状态。制冷机、各种配套的空压机的润滑油、各种过滤器、阀门管道的密封部位,电动机的启动和保护装置、传感器、仪表及各水封部位都是应重点检查的地方。各种易损易耗的零部件应按设备使用说明书的规定,定期检查更换。

    果蔬从入库到出库,始终做好整个贮藏期果蔬的质量监测也是非常重要的,每间气调库(间)都应有样品果蔬箱,放在库门或技术走廊观察窗门能看见和伸手可拿的地方,一般半个月抽样检查一次,包括硬度、糖份、含水量、形态等主要指标。在每年春季,库外气温上升时,果蔬也到了气调贮藏的后期,抽样检查的时间间隔应适当缩短。由于观察窗门处的隔热效果较差,样品果蔬的贮藏质量比库内大批果蔬的质量稍差,样品没有问题,库内大批果蔬一般就不会有问题。需要特别指出,整个贮期必须严格监视果蔬的冻、病害的发生。

    (4)贮后的管理

    包括果蔬出库、分级挑选包装、发运,以及货架期的质量监测。气调间里的果蔬在出库前一天应解除气密状态,停止气调设备的运行。采取自然换气的方法,使气调间的气体恢复到空气成分,但仍要维持气调间的温湿度,操作人员才能入库作业。由于果蔬入库时时间都比较紧迫,来不及仔细挑选分级,出库时则必须严格的挑选分级,将各种伤残病次果挑出,分级包装发运。

    果蔬出库后,应随机取样进行货架期的观察和监测。质量监测要在比较稳定的温湿度下进行,这样才能排除外界因素的影响,在同等条件下比较出不同贮藏期和不同品种之间货架期的差别。没有恒温恒湿条件,在常温下也可以做,但可比性较差。

    (5)气调库及设备的年检大修

    气调库及设备经一个贮季后(一般都在半年以上),必须进行年检大修,管理人员应制定出详细的检修计划。气密破损的部位在修复后应重新进行气密性试验。各种机器设备、管道阀门、控制仪器仪表、电气部件等均应按说明书的要求进行年检大修。经试运转后,应恢复到原有的性能,为下一贮季做好准备。

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