果蔬氣調庫

氣調庫是在果蔬冷庫的基礎上發展起來的，一方面與果蔬冷庫有許多相似之處，另一方面又與果蔬冷庫有較大的區別，主要表現在：

（1）氣調庫容積大小。在歐美國家，氣調庫貯藏間單間容積通常在50～200t之間，比如英國蘋果氣調庫貯藏單間的容積大約為100t，在歐洲約為200t，但蔬菜氣調庫的單間容積通常在200～500t之間，在北美單間容量更大，一般在600t左右。根據我國目前的情況，以30～100t為一個開間，一個建庫單元最少2間，但一般不超過10間。

（2）氣調庫必須具有良好的氣密性。 這是氣調庫建築結構區別於普通果蔬冷庫的一個最重要的特點。普通冷庫對氣密性幾乎沒有特殊要求，而氣調庫對於氣密性來説至關重要。這是因為要在氣調庫內形成要求的氣體成分，並在果蔬貯藏期間較長時間地維持設定的指標，減免庫內外氣體的滲氣交換，氣調庫就必須具有良好的氣密性。為此，在氣調庫門安裝、氣密層施工過程中，一定要認真細緻，發現可疑部位應及時檢查和補救。對於由磚混結構的土建庫而建造的氣調庫，如出現大面積的突起或脱落，往往是由於維護結構表面不幹燥引起，在施工前，一定要注意維護結構的乾燥性。

氣調庫施工質量驗收的一個重要方面是氣密性試驗。目前廣泛應用的是壓力測試法。它有測試方法簡便，測試儀器簡單，結果直觀等優點。壓力測試法又有正壓法和負壓法之分，通常採用正壓法，以避免採用負壓法測試導致氣密層脱落。迄今，國際上對氣調庫氣密性測試還未形成統一的標準，我國目前也沒有發佈氣調庫氣密測試的國家標準。但採用正壓測試法，統計“半降壓時間”，是國外常用的氣密性試驗標準和結果的表示方式。所謂半降壓時間，是指從計時起，試驗壓力下降到起始壓力的一半時所需要的時間。世界各國現有的氣密標準中，最高的要求是：試驗壓力為294Pa（30mmH2O），半壓降時間等於或超過30min為合格，否則為不合格，此標準只有意大利等少數國家的部分廠商採用。意大利FCE公司近幾年在我國安裝的組合式氣調庫的氣密實驗合格範圍為：庫內加壓至30mmH2O，經30min庫內壓力降至不低於4.4mmH2O為合格。

（3）氣調庫的安全性。在氣調庫的建築設計中還必須考慮氣調庫的安全性。這是由於氣調庫是一種密閉式冷庫，當庫內温度升降時，其氣體壓力也隨之變化，常使庫內外形成氣壓差。據資料介紹，當庫外温度高於庫內温度1℃時，外界大氣將對維護庫板產生40Pa壓力，温差越大，壓力差越大。此外，在氣調設備運行、加濕及氣調庫氣密性試驗過程中，都會在維護結構的兩側形成氣壓差。若不將壓力差及時消除或控制在一定範圍內，將對維護結構產生危害。為此，通常在氣調庫上裝置有平衡袋和安全閥，以使壓力限制在設計的安全範圍內。氣壓平衡袋（簡稱氣調袋）的體積約為庫房容積的0.5%～1.0%，採用質地柔軟不透氣又不易老化的材料製成。國外推薦的安全壓力數值為±190Pa 。所以，每間庫房還應安裝一個氣壓平衡安全閥（簡稱平衡閥），在庫內外壓差大於190Pa時，庫內外的氣體將發生交換，防止庫體結構發生破壞。平衡閥分乾式和水封式兩種，直接與庫體相通。在一般情況下平衡袋起調節作用，只有當平衡袋容量不足以調節庫內壓力變化時，平衡閥才起作用。此外，在一些國家如荷蘭，通過給貯藏室定期充氮氣，使氣調袋一直處於半膨脹狀態，保持恆定的正壓，有助於減少大氣滲漏到貯藏室中。

（4）氣調庫一般應建成單層建築。一般果蔬冷庫根據實際情況，可以建成單層或多層建築物，但對氣調庫來説，幾乎都是建成單層地面建築物。這是因為果蔬在庫內運輸、堆碼和貯藏時，地面要承受很大的荷載，如果採用多層建築，一方面氣密處理比較複雜，另一方面在氣調庫使用過程中容易造成氣密層破壞。較大的氣調庫的建築高度一般在7m左右。

（1）製冷系統。氣調庫的製冷設備大多采用活塞式單級壓縮製冷系統，以氨或氟利昂－22作製冷劑，庫內的冷卻方式可以是製冷劑直接蒸發冷卻，也可採用中間載冷劑的間接冷卻，後者用於氣調庫比前者效果理想。因為中間載冷劑更便於控制供給冷風機的液體温度，僅需在供液管道上裝一個迴流的行程控制三通閥，就能滿足同時實現不同庫房內不同温度的要求。為了減少庫內所貯物品的乾耗，性能良好的氣調庫要求傳熱温差為2～3℃，也就是説氣調庫蒸發温度和貯藏要求温度的差值為2～3℃，這要比普通冷庫小得多。只有控制並達到蒸發温度和貯藏温度之間的較小差值，才能減少蒸發器的結霜，維持庫內要求的較高相對濕度。所以，在氣調庫設計中，相同條件下，通常選用冷風機的傳熱面積都比普通果蔬冷庫冷風機的傳熱面積大，即氣調庫冷風機設計上採用的所謂“大蒸發面積低傳熱温差”方案。

（2）温度傳感器的配置。一個設計良好的氣調庫在運行過程中，可在庫內部實現小於0.5℃的温差。為此,需選用精度大於0.2℃的電子控温儀來控制庫温。温度傳感器的數量和放置位置對氣調庫温度的良好控制也是很重要的。最少的推薦探頭數目為：在50t或以下的貯藏庫中放3個，在100t庫中放4個，在更大的庫內放5個或6個，其中一個探頭應用來監控庫內自由循環的空氣温度，對於吊頂式冷風機，探頭應安裝在從貨物到冷風機入口之間的空間內。其餘的探頭放置在不同位置的果蔬處，以測量果蔬的實際温度。

氣調設備通俗地講，主要包括制氮設備、二氧化碳脱除設備、乙烯脱除設備和加濕設備，其中制氮設備利用率最高，所以顯得更為重要。依據制氮設備的工作原理，可以將其分為三種類型，即吸附分離式制氮類型、膜分離制氮類型和燃燒降氧制氮類型。

（1）制氮機。我國目前在氣調庫上採用的制氮機主要有兩大類型：吸附分離式的碳分子篩制氮機和膜分離式的中空纖維膜制氮機。碳分子篩制氮機與中空纖維膜制氮機比較，前者具有價格較低、配套設備投資較小 、單位產氣能耗較低、更換吸附劑比更換膜組件便宜、兼有脱除乙烯功能等優點，而工藝流程相對複雜、佔地面積較大、噪聲也較大、運轉穩定性不及中空纖維膜制氮機是碳分子篩制氮機的相對弱勢。

（2）二氧化碳脱除機。二氧化碳脱除裝置分間斷式（通常稱的單罐機）和連續式（通常稱的雙罐機）兩種。庫內二氧化碳濃度較高的氣體被抽到吸附裝置中，經活性炭吸附二氧化碳後，再將吸附後的低二氧化碳濃度氣體送回庫房，達到脱除二氧化碳的目的。活性炭吸附二氧化碳的量是温度的函數，並與二氧化碳的濃度成正比。通常以0℃，3%的二氧化碳濃度為標準，用其在24h內的吸附量作為主要經濟技術指標。當工作一段時間後，活性炭因吸附二氧化碳即達到飽和狀態，再不能吸附二氧化碳，這時另外一套循環系統啓動，將新鮮空氣吸入，使被吸附的二氧化碳脱附，並隨空氣排入大氣，如此吸附、脱附交替進行，即可達到脱除庫內多餘二氧化碳脱的目的。

二氧化碳脱機再生後的空氣中含有大量的二氧化碳，必須排至室外。進出氣調庫的進氣和回氣管道必須向庫體方向稍微傾斜，以免冷凝水流到脱除機內，造成活性炭失效。機房內應避免汽油、液化氣等揮發性物質，保持温度1～40℃。

（3）乙烯脱除機。目前被廣泛用來脱除乙烯的方法主要有兩種：即高錳酸鉀氧化法和高温催化分解法。前一方法是用飽和高錳酸鉀水溶液（通常使用濃度為5%～8%）浸濕多孔材料（如膨脹珍珠岩、膨脹蛭石、氧化鋁、分子篩、碎磚塊、泡沫混凝土等），然後將此載體放入庫內、包裝箱內或閉路循環系統中，利用高錳酸鉀的強氧化性將乙烯氧化脱除。這種方法脱除乙烯雖然簡單，但脱除效率低，一般用於小型或簡易貯藏。

在空氣氧化法除乙烯裝置中，其核心部分是特殊催化劑和變温場電熱裝置。所用的催化劑為含有氧化鈣、氧化鋇、氧化鍶的特殊活性銀。變温場電熱裝置可以產生一個從外向內温度逐漸升高的變温度場：即由15℃→80℃→150℃→250℃，從而使除乙烯裝置的氣體進出口温度不高於15℃，但是反應中心的氧化温度可達250℃，這樣既能達到較理想的反應效果，又不給庫房增加明顯的熱負荷。這種乙烯脱除裝置一般採用閉環系統。空氣氧化法除乙烯裝置與高錳酸鉀氧化法除乙烯裝置比較，前者投資費用要高得多，但脱除乙烯的效率很高。有資料介紹通過空氣氧化法除乙烯裝置，可將獼猴桃庫內的乙烯降低到0.02ppm以下，同時這種裝置還兼有脱除其他揮發性有害氣體和消毒殺菌的作用。

（4）加濕裝置。水混合加濕、超聲波加濕和離心霧化加濕是目前氣調庫中常見的三種加濕方式，在0℃以上的温度下使用時，加濕效果均比較好，但在它們在負温條件下使用，都存在如何使加濕用水避免結冰的問題，這一問題目前在生產中尚未很好解決。

（1）合理有效的利用空間。氣調庫的容積利用係數要比普通冷庫高，有人將其描述為“高裝滿堆”，這是氣調庫建築設計和運行管理上的一個特點。所謂“高裝滿堆”是指裝入氣調庫的果蔬應具有較大的裝貨密度，除留出必要的通風和檢查通道外，儘量減少氣調庫的自由空間。因為，氣調庫內的自由空間越小，意味着庫內的氣體存量越少，這樣一方面可以適當減小氣調設備，另一方面可以加快氣調速度，縮短氣調時間，減少能耗，並使果蔬儘早進入氣調貯藏狀態。

（2）快進整出。氣調貯藏要求果蔬入庫速度快，儘快裝滿、封庫並及時調氣，讓果蔬在儘可能短的時間內進入氣調狀態。平時管理中也不能像普通冷庫那樣隨便進出貨物，否則庫內的氣體成分就會經常變動，從而減弱或失去氣調貯藏的作用。果蔬出庫時，最好一次出完或在短期內分批出完。

（3）良好的空氣循環。氣調庫在降温過程中，英國推薦的循環速率範圍為：在果蔬入庫初期，每小時空氣交換次數為30～50倍空庫容積，所以常選用雙速風機或多個軸流風機可以獨立控制的方案。在冷卻階段，風量大一些，冷卻速度快，當温度下降到初值的一半或更小後，空氣交換次數可控制在每小時15～20次。