¿Qué es el almacenamiento en atmósfera controlada?
La historia del desarrollo de la tecnología de almacenamiento en atmósfera controlada es relativamente corta (1819 ~ 1820). J.E. Berard descubrió que las frutas no pueden madurar en un ambiente gaseoso donde se bombea oxígeno. Después de 1870, el estadounidense B. Nyse almacenó con éxito grandes cantidades de manzanas en frigoríficos cerrados. Entre 1916 y 1920, una investigación realizada por los británicos F. Kidd y C. West demostró que estar en un ambiente con poco oxígeno y alto dióxido de carbono puede ralentizar la germinación de las semillas e inhibir la respiración de la fruta, extendiendo así el período de almacenamiento. A principios de la década de 1940, R.M. Smock de la Universidad de Cornell en los Estados Unidos propuso sistemáticamente los indicadores técnicos y los métodos de construcción de almacenes para el almacenamiento en atmósfera controlada de manzanas, y propuso formalmente el almacenamiento en atmósfera controlada (CA), sentando las bases para el almacenamiento en atmósfera controlada moderno. En aquella época se utilizaba ampliamente la modulación espontánea de la atmósfera (AM), que aumentaba el dióxido de carbono y reducía la concentración de oxígeno a través de la respiración del propio fruto. Después de la década de 1950, Estados Unidos, Canadá, Italia, Países Bajos, Suecia, Alemania y Japón desarrollaron envases de atmósfera modificada.
Ya en 1502, China escribió en las "Ilustraciones convenientes" que "Se toman peras, castañas, naranjas y otras frutas de dos jarras de piedra, y se quitan cinco centímetros de barro. Se colocan sobre las frutas". Los brotes de soja cubiertos de tierra todavía saben como nuevos después de muchos años. En realidad, se trata de medidas biológicas de control de la atmósfera con la función de reducir rápidamente el oxígeno. El moderno experimento de almacenamiento de lichis en atmósfera controlada comenzó en 1956. Se construyó un almacén de almacenamiento en atmósfera controlada simulada. 1977. En la década de 1980, se desarrollaron varios tipos de almacenamiento de frutas en atmósfera controlada en Dalian, Guangzhou, Beijing y otros lugares. En 1987, la capacidad de almacenamiento en atmósfera controlada había alcanzado las 14.000 toneladas.
Puntos técnicos
El almacenamiento en atmósfera controlada es adecuado principalmente para manzanas y peras con períodos de almacenamiento prolongados, seguidos de plátanos y lichis.
El almacenamiento en atmósfera controlada debe basarse en las características de la variedad, con la cosecha en el momento adecuado. buena calidad, sin plagas ni enfermedades, y sin daños mecánicos. La temperatura de almacenamiento varía según las especies y variedades de árboles. La temperatura de las manzanas y las peras es generalmente de 0 ± 0,5 ℃. Alcanzan la temperatura predeterminada lo antes posible. Se deben tomar medidas de preparación antes del almacenamiento. La temperatura del almacenamiento en atmósfera controlada también debe reducirse o ligeramente por debajo de la temperatura predeterminada, y la composición del gas en el entorno de almacenamiento debe controlarse estrictamente. las manzanas generalmente requieren de 2 a 3% de oxígeno. 3 ~ 5% de dióxido de carbono. Diferentes especies de árboles, variedades e incluso la misma especie requieren diferentes proporciones de oxígeno a carbono en diferentes regiones, diferentes años y diferentes condiciones de temperatura (ver tabla). Al mismo tiempo, la composición del gas también está relacionada con otras condiciones de almacenamiento, por ejemplo, del 3 al 5 % de dióxido de carbono a 0 °C, si está a 5 °C, debe ser apropiadamente superior al 3 al 5 %.
Modo de atmósfera controlada
El almacenamiento temprano en atmósfera controlada es una atmósfera controlada espontánea, es decir, el almacenamiento en frío original se sella y se transforma, y luego la película plástica se convierte en una atmósfera pequeña, conveniente y. Luego se instalaron ventanas de aire acondicionado con película de caucho de silicona para el almacenamiento de envases pequeños de la película y
bolsas de plástico para el almacenamiento de envases pequeños.
>Desde la década de 1940 hasta la de 1950, la gente descubrió que las películas de plástico tenían cierto grado de transpirabilidad, podían absorber oxígeno y dependían de la respiración de las frutas en la bolsa para liberar dióxido de carbono y agua, reduciendo el contenido de oxígeno. en la bolsa y aumentando el dióxido de carbono Con la ayuda de la cierta permeabilidad de la película al oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno y su impermeabilidad al agua, la composición del gas y la humedad alcanzan o están cerca de los indicadores establecidos, lo cual es. Adecuado para conservar manzanas, plátanos, peras, melocotones, caquis y naranjas (Figura 1). Sin embargo, diferentes frutas tienen diferentes requisitos para la transpirabilidad y el rendimiento de las películas plásticas. La permeabilidad al agua está relacionada con la diferencia de presión parcial de varios componentes del gas en su interior. y fuera de la bolsa, y también está relacionado con su tipo, estructura, densidad, método de formación de la película (soplado o calandrado), espesor de la película, perforaciones en la película y si se combina con otros materiales para formar una película. Generalmente, en la estructura de la membrana, el área cristalina es más pequeña que el área amorfa. Por lo tanto, dentro de una determinada área de la membrana, cuanto mayor es el área cristalina, peor es la permeabilidad.
El PVC es menos transpirable que el polietileno y tiene un espesor menor que el PVC fino. Generalmente, se selecciona una película de 0,02 ~ 0,07 mm según el tipo de fruta.
Figura 1 Los envases pequeños de plástico pueden almacenar frutas, y la capacidad puede ser una sola fruta, como cítricos (0,02 mm), o una bolsa de 1 ~ 5 kg (Figura 1) y artículos pequeños, como manzanas y peras (0,07 mm) para un fácil almacenamiento. La temperatura de almacenamiento se puede dividir en 0 ~ 5 ℃, 5 ~ 10 ℃, 10 ~ 15 ℃. Según la situación específica y las características de la variedad.
Los beneficios económicos de almacenar fruta en pequeños envases de plástico son importantes, pero también existen limitaciones. Se pueden producir daños por dióxido de carbono o intoxicación por alcohol en la bolsa debido a una película plástica irregular.
Figura 2 Almacenamiento en carpa de plástico
Uso 1. Parte superior de la cuenta; 2. Pequeño orificio para muestreo de gas; 3. Manguito de succión; 4. Parte inferior de la cuenta; 5. Se utiliza una película de plástico (0,1 ~ 0,2 mm) como material de sellado y cierre para el almacenamiento del manguito inflable. Según la forma de regular el aire, se puede dividir en dos tipos: reducción rápida de oxígeno y control espontáneo del aire. Cómo hacer y utilizar una carpa grande (Figura 2). La capacidad de una carpa grande generalmente puede variar entre 2500 y 25000 kg. Las frutas almacenadas se pueden esparcir y apilar, o se pueden apilar en cajas o cestas (Figura 3). . El método de reducción rápida de oxígeno tiene los mismos requisitos que el almacenamiento en atmósfera controlada. Necesita utilizar un generador de nitrógeno para la distribución de gas, poner cal viva en la cuenta para eliminar el dióxido de carbono y llenar el aire con oxígeno. En una atmósfera espontánea y controlable, la película plástica utilizada puede ser más delgada. La reducción de oxígeno se basa principalmente en la respiración de la propia fruta para absorber oxígeno y liberar dióxido de carbono, de modo que el gas en la tienda alcance o se acerque a los indicadores de diseño.
Figura 3 Ventana de aire acondicionado de caucho de silicona
En una carpa sellada hecha de película plástica, se abre una ventana de película de caucho de silicona de un área determinada en la bolsa ajustando el gas. Selección de la película de silicona La transmitancia permite que la composición del gas en tiendas y bolsas alcance los indicadores de gas esperados.
El caucho de silicona es un adhesivo especial de polímero semiinorgánico con -Si-O-Si- como enlace principal. Es el material más transpirable entre los materiales poliméricos. La permeabilidad del dióxido de carbono es 100 veces mayor que la del polietileno y 300 veces mayor que la del PVC. La transpirabilidad de la membrana depende de la estructura de la cadena molecular del polímero y de la atracción entre las cadenas. El gas penetra la membrana de caucho de silicona por la "diferencia de presión del aire" en ambos lados, es decir, se adsorbe en la superficie del lado de alta presión, luego se disuelve en la membrana, se difunde en la membrana y finalmente se desorbe y escapa. en el lado de baja presión. El coeficiente de permeabilidad del gas en una membrana de caucho de silicona es el producto del coeficiente de difusión por el número de disolución. Por tanto, la cantidad de gas que pasa a través de la membrana de caucho de silicona sólo depende de su disolución y difusión en la membrana, y no depende de su diámetro molecular.
En 1957, K. Kamermeyer descubrió que el caucho de silicona tiene una excelente permeabilidad y selectividad, lo que atrajo la atención de varios países. En 1968, el P. Marcelino francés utilizó por primera vez con éxito ventanas de aire acondicionado con película de caucho de silicona para almacenar manzanas. En 1970, esta tecnología era operada por una empresa química francesa, que vendía bolsas de silicona con ventana en dos especificaciones: AC-500 y AC-1000 (Figura 4). En 1976, mi país comenzó a estudiar el almacenamiento de manzanas en bolsas con ventana y adoptó el método de almacenar manzanas en cuevas con grandes tiendas de campaña con ventanas.
Figura 4 Puntos técnicos clave para la aplicación de ventanas de aire acondicionado de caucho de silicona Además de tener una membrana de caucho de silicona con alta permeabilidad al aire y textura uniforme, la clave es determinar un área de ventana razonable en función de. las características varietales y las condiciones de almacenamiento del fruto. Según el principio de circulación por difusión de gas propuesto por P. Marcellin de Francia, la fórmula para calcular el área de la ventana es:
donde s: área de la ventana de silicio; m: peso de la fruta almacenada Rco2: cantidad de exhalación; dióxido de carbono en fruta almacenada; Pco2: Permeabilidad al dióxido de carbono de la membrana de gel de sílice. Respuesta: Es el coeficiente, calculado a partir de la respiración del fruto y la tasa de transmisión selectiva de la membrana de sílice.
Para determinar el área de la ventana de silicio necesaria por tonelada de fruta, los principales factores que influyen son la intensidad de la respiración, las características de la variedad y la temperatura de almacenamiento. Por tanto, debe existir una temperatura de almacenamiento adecuada. Como manzana 0-4 ℃. Sin embargo, en las primeras etapas del almacenamiento, aumentar la temperatura de almacenamiento dentro de un cierto rango puede aumentar la concentración de dióxido de carbono en la tienda lo más rápido posible, reducir la concentración de oxígeno y estabilizarla durante un período de tiempo, logrando así mejores efectos de conservación. .
El almacenamiento moderno en atmósfera controlada utiliza equipos de atmósfera controlada para ajustar manualmente la composición del gas. La humedad en el almacén se mantiene entre 90 ~ 95%. La hermeticidad del almacén de atmósfera controlada es buena, lo que puede hacer circular el gas en el almacén y eliminar a tiempo los gases volátiles nocivos generados por las frutas almacenadas en el almacén.
La construcción civil del almacén de atmósfera controlada es la misma que la del almacén frigorífico (ver cámara frigorífica).
Según su método de enfriamiento se puede dividir en: tipo de enfriamiento interno (Figura 5). Este sistema de enfriamiento (evaporador) se coloca dentro del almacén climatizado, generalmente encima de un extremo del almacén. Este método de enfriamiento garantiza una temperatura uniforme en el almacén y tiene el mejor efecto. El tipo de refrigeración externa (Figura 6) es un almacén con aire acondicionado y camisa. Las paredes del almacén sellado con aire acondicionado están hechas de metal con buena conductividad térmica y están ubicadas en la cámara frigorífica original. El aire frío soplado por el refrigerador pasa a través de toda la superficie exterior de la pared sellada para enfriar el interior del almacén, pero el efecto de enfriamiento es pobre.
Figura 5
Figura 6 En un almacén de atmósfera controlada, la capacidad de una sola habitación es generalmente inferior a 300 toneladas.
El almacenamiento moderno en atmósfera controlada generalmente utiliza dos capas de placas de acero galvanizado con 10 a 15 cm de poliestireno o espuma de poliuretano intercaladas entre ellas. Primero se fabrican las piezas prefabricadas y luego se ensamblan las paredes y el techo. Esta estructura integra una capa de aislamiento, una capa de aislamiento de vapor y una capa de aislamiento de gas en una sola, que es fácil de construir y también puede prevenir daños de estanqueidad causados por la expansión y contracción térmica.
Existen dos tipos de regulación de gas en la biblioteca de aire acondicionado: una es la de tipo inflable, que utiliza un generador de nitrógeno. Los más utilizados en China incluyen el generador de nitrógeno por combustión de queroseno, el generador de nitrógeno por combustión de propano, el generador de nitrógeno por combustión catalítica y el generador de nitrógeno por tamiz molecular de coque, entre los cuales el generador de nitrógeno por tamiz molecular de coque es el mejor. El gas mixto generado, que es principalmente nitrógeno y contiene sólo una pequeña cantidad de oxígeno y dióxido de carbono, se carga directa y continuamente en el almacenamiento en atmósfera controlada, complementado con otras medidas de ajuste; el otro es el tipo de circulación, que introduce el aire; el almacenamiento en atmósfera controlada en el dispositivo de combustión. El oxígeno del aire se convierte en dióxido de carbono. Cuando el dióxido de carbono excede el indicador predeterminado, el depurador de dióxido de carbono se enciende para que el oxígeno y el dióxido de carbono alcancen el indicador predeterminado. El dióxido de carbono se puede reponer con gas comprimido o hielo seco; para eliminar el dióxido de carbono, a menudo se utilizan removedores de carbón activado. Además, debería existir equipo para eliminar el etileno. Cuando la concentración de etileno en el ambiente de almacenamiento es ≥1 ppm, puede estimular la maduración de la fruta. En el almacenamiento en atmósfera controlada, el etileno debe eliminarse a tiempo o reducirse a la concentración más baja posible. La forma más sencilla de eliminar el etileno es poner en el almacén una cierta cantidad de permanganato de potasio o carbón activado. También se puede remojar la solución saturada de permanganato de potasio en algunos vehículos activos, como alúmina, carbón activado o zeolita, para producir adsorbentes granulares, o introducir el gas en el entorno de almacenamiento en un determinado sistema de circulación, utilizando platino como catalizador. eliminado por combustión oxidativa. Para mantener el equilibrio de presión en el almacén, se pueden utilizar sellos de agua o bolsas flexibles. Equipo para detectar componentes gaseosos en almacenamiento en atmósfera controlada (ver Instrumentos de prueba de almacenamiento).
En la actualidad, el almacenamiento en atmósfera controlada se está desarrollando extremadamente rápido y su alcance de aplicación se expande constantemente. Además de las frutas, también se almacenan otros alimentos en atmósfera controlada. La tecnología de almacenamiento en atmósfera controlada también se enriquece y desarrolla constantemente. Cuando las manzanas, las peras y los plátanos se almacenan en una atmósfera controlada, el proceso de maduración respiratoria se ralentiza y se inhiben una serie de procesos de transformación durante el proceso de maduración. Por lo tanto, en las primeras etapas de almacenamiento, el sabor es generalmente más ligero, el aroma es más ligero y las enfermedades fisiológicas como la hipoxia, el daño por dióxido de carbono, el alcoholismo, etc. , propenso a ocurrir en hipoxia prolongada y ambientes con alto contenido de dióxido de carbono. Para seguir mejorando el efecto de conservación del almacenamiento en atmósfera controlada, en los últimos años: ① ha aparecido el almacenamiento a presión reducida. La presión del aire en el entorno de almacenamiento es tan baja como 76 mm Hg. Actualmente sólo se utiliza en algunos medios de transporte. ②Controla rápidamente la atmósfera. Se requiere completar el almacenamiento en atmósfera controlada dentro de 2 a 3 días para mejorar el efecto de conservación. ③Almacenamiento hipóxico o almacenamiento de oxígeno ultra bajo. Reducir el oxígeno a menos del 1% puede prevenir y curar por completo la enfermedad de la piel del tigre. Pero existe el riesgo de dañar la fruta. ④ Tratamiento con alto contenido de dióxido de carbono en la etapa inicial de almacenamiento. En las primeras etapas de almacenamiento, tratar las manzanas Jinshuai con un 20% de dióxido de carbono y un 2-3% de oxígeno durante 2 semanas puede reducir significativamente la velocidad de ablandamiento. ⑤La capacidad de almacenamiento de etileno es baja. La temperatura de las manzanas en las primeras etapas del salto disminuye inmediatamente después de la cosecha y rápidamente entran en niveles de atmósfera controlados (2-3% de oxígeno y 3-5% de dióxido de carbono). El permanganato de potasio se utiliza para absorber etileno, por lo que siempre está por debajo de 1 ppm. Este método puede almacenar Suga Marshal y otras manzanas durante 7 a 9 meses, y la dureza no disminuirá en más de 65438 ± 00%. Además, puede prevenir y tratar la enfermedad de la piel de tigre, y la fruta tiene una vida útil más larga después de salir del almacén. Pero actualmente el costo es relativamente alto. ⑥Almacenamiento en atmósfera controlada. Abreviado como DCA. La proporción de oxígeno a dióxido de carbono varía durante los diferentes períodos de almacenamiento.