蔬菜薄膜儲(chǔ)藏裝置研究

彭三河 (長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州434023)

蔬菜薄膜儲(chǔ)藏裝置研究

彭三河
(長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊州434023)

介紹了硅酮薄膜儲(chǔ)藏裝置的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)與普通儲(chǔ)藏裝置的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果顯示硅酮薄膜儲(chǔ)藏裝置具有利用里面產(chǎn)品產(chǎn)生的氣體來(lái)保持和改變?nèi)萜鲀?nèi)空氣成分的能力，從而使蔬菜能更長(zhǎng)久地進(jìn)行儲(chǔ)藏。

硅酮薄膜；蔬菜;儲(chǔ)藏裝置

用于儲(chǔ)藏新鮮農(nóng)產(chǎn)品的設(shè)備，應(yīng)該能夠提供較高的相對(duì)濕度、適宜的氣體組成和低溫。但現(xiàn)有儲(chǔ)藏設(shè)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(chǔ)藏裝置在儲(chǔ)藏蔬菜時(shí)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(huì)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(nèi)的氣體組成，這種裝置對(duì)于實(shí)現(xiàn)蔬菜的長(zhǎng)期儲(chǔ)藏提供了可能性[1,2]。為此，筆者設(shè)計(jì)了一種硅酮薄膜儲(chǔ)藏裝置，并利用此裝置進(jìn)行了儲(chǔ)藏胡蘿卜、豇豆、芹菜和黃瓜的試驗(yàn)，而且還對(duì)這些蔬菜在硅酮薄膜儲(chǔ)藏裝置和普通的密封儲(chǔ)藏裝置中的儲(chǔ)藏情況進(jìn)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(nèi)CO2濃度的關(guān)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(yàn)所用儲(chǔ)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對(duì)CO2的透氣率為1 752 L/(d·m2)，對(duì)CO2和O2的選擇透氣比是5.5[3,4],對(duì)乙烯的透氣率比對(duì)氧氣的性能高2.2倍。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，每平方米該硅酮薄膜每天可排出的CO2最大量與容器內(nèi)CO2濃度的關(guān)系如圖1。

1.溫度計(jì)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(chǔ)藏胡蘿卜的硅酮薄膜裝置Figure 2 Silicone thin-film equipment for carrot storage

1.有機(jī)玻璃；2.干濕球溫度計(jì)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(chǔ)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(yàn)方法

(1)硅酮薄膜裝置儲(chǔ)藏胡蘿卜試驗(yàn) 用來(lái)儲(chǔ)藏胡蘿卜的硅酮薄膜裝置總體結(jié)構(gòu)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(jìn)物料并密封嚴(yán)實(shí)后放入冷藏室內(nèi)。裝置內(nèi)盛放蔬菜的容器為3 個(gè)0.51 m×0.61 m×0.41 m的木籠子。木籠子在試驗(yàn)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(jì)170.0 kg。裝置內(nèi)和冷藏室里的溫度、相對(duì)濕度和氣體成分每星期檢查1次。其中溫度測(cè)量精確至0.1℃，相對(duì)濕度通過(guò)測(cè)量干濕球溫度得出，氣體成分通過(guò)用氣相色譜儀分析取樣來(lái)測(cè)定。試驗(yàn)持續(xù)365 d。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，檢查胡蘿卜最終的重量和品質(zhì)。

(2)硅酮薄膜裝置與密封膠合板箱儲(chǔ)藏芹菜、黃瓜和豇豆的對(duì)比試驗(yàn) 用來(lái)儲(chǔ)藏芹菜、黃瓜和豇豆的硅酮薄膜裝置總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。其正面蒙上聚乙烯薄膜，開(kāi)有一個(gè)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(jī)玻璃。放入蔬菜后并密封嚴(yán)實(shí)后放入冷藏室內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)在裝置內(nèi)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(yàn)對(duì)比用的容器為3個(gè)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(yàn)前先將膠合板箱在水中浸泡8 h，然后分別在3個(gè)膠合板箱中裝上與硅酮薄膜裝置對(duì)應(yīng)的相同重量的3種蔬菜并密封嚴(yán)實(shí)后放在同一冷藏室中。

2種裝置和冷藏室內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度、氣體樣品也是每星期測(cè)量1次，精確度和收集數(shù)據(jù)的方法如前所述。在整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)，始終對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行目查。儲(chǔ)藏113 d后，檢查各種蔬菜最后的重量和品質(zhì)。

圖4 胡蘿卜儲(chǔ)藏期內(nèi)的環(huán)境溫度Figure 4 The ambient temperature during storage of carrots

1.3 薄膜用量的計(jì)算

每噸物料每天放出的熱量，可由每千克物料每小時(shí)呼吸產(chǎn)生的二氧化碳的毫克數(shù)乘以系數(shù)220計(jì)算而得[5]。根據(jù)Fonseca等[5]的介紹，每噸胡蘿卜、芹菜、黃瓜及豇豆在0oC時(shí)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(jīng)計(jì)算可得，170.0 kg胡蘿卜每天產(chǎn)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(chǎn)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(chǔ)藏時(shí)儲(chǔ)藏裝置內(nèi)應(yīng)保持的二氧化碳濃度為3%，根據(jù)圖1，硅酮薄膜每天應(yīng)排除的二氧化碳量為51 000 mL/m2。因此，理論上來(lái)算，儲(chǔ)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(chǔ)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(jié)果與分析

2.1 胡蘿卜的儲(chǔ)藏情況

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

表1 胡蘿卜重量的月?lián)p失情況Table 1 The monthly weight loss of carrot

在硅酮薄膜裝置中測(cè)得的二氧化碳、氧氣、氮?dú)獾钠骄w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?dú)飧鳛?1%和79%。硅酮薄膜裝置內(nèi)測(cè)得的二氧化碳濃度比設(shè)計(jì)時(shí)考慮的3%的濃度要小得多，估計(jì)這是由以下2個(gè)原因所引起的：(1)實(shí)際所用的硅酮薄膜面積(0.74 m2)比理論上計(jì)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(yàn)期間，硅酮薄膜裝置中的二氧化碳濃度和相對(duì)濕度均高于標(biāo)準(zhǔn)冷藏室環(huán)境要求，這有助于胡蘿卜的長(zhǎng)久儲(chǔ)藏。

試驗(yàn)結(jié)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(lái)檢查，第一籠(在裝置內(nèi)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(dòng)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象而導(dǎo)致自由水形成的緣故。自由水的存在證實(shí)了薄膜裝置內(nèi)的相對(duì)濕度確實(shí)接近飽和，應(yīng)該采取措施以避免產(chǎn)品與自由水的接觸。

2.2 芹菜、黃瓜與豇豆的儲(chǔ)藏情況

試驗(yàn)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(cè)到的相對(duì)濕度為：硅酮薄膜裝置內(nèi)接近飽和，冷藏室內(nèi)為88%。在冷藏室里作對(duì)比用的密封膠合板箱中的觀測(cè)值與此相似。

表2 2種儲(chǔ)藏方式下3種蔬菜重量的月?lián)p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?dú)獾捏w積百分比分別為0.3%、20.7%和79%。測(cè)得的二氧化碳濃度低于設(shè)計(jì)時(shí)考慮的3%的濃度，可能是由于下述3個(gè)原因造成：(1)用于粘貼硅酮薄膜的膠布處有滲漏；(2)實(shí)際使用的薄膜面積(0.11 m2)比理論上計(jì)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(yàn)結(jié)束后2種儲(chǔ)藏方式下3種蔬菜重量的月?lián)p失情況如表2所示。儲(chǔ)藏113 d后在硅酮薄膜裝置中芹菜有大約30%的清理?yè)p失，而在對(duì)比用的密封膠合板箱中的清理?yè)p失是100%；豇豆在硅酮薄膜裝置中只有5～10%的清理?yè)p失，在密封膠合板箱中的清理?yè)p失是50～70%，且密封膠合板箱中的豇豆大部分發(fā)黃；黃瓜在硅酮薄膜裝置中儲(chǔ)藏情況最好，清理?yè)p失為1%，而在密封膠合板箱中的清理?yè)p失則為5～10%。

3 小結(jié)

綜上所述，本研究所設(shè)計(jì)的透氣薄膜儲(chǔ)藏裝置可適用于多種蔬菜。通過(guò)理論計(jì)算，在容器外蒙上一適當(dāng)面積的硅酮薄膜，利用其產(chǎn)生的氣體來(lái)保持和改變?nèi)萜鲀?nèi)氣體成分，在現(xiàn)有常規(guī)冷藏室內(nèi)可使蔬菜更長(zhǎng)久地進(jìn)行儲(chǔ)藏。

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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(nóng)業(yè)機(jī)械的教學(xué)與研究.

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

TH12;TS255.3

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1673-1409(2010)04-S068-03