張化南

（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海 200011）

0 引 言

艦船上低溫冷庫基本分為蔬菜庫、水果庫、蛋乳品庫和糧食庫等，自持力一般大于30天。其中蔬菜和水果容易腐爛，新鮮度很難保證。如何延長保鮮時間，為全船人員提供生活保障，為其他艦船補給新鮮果蔬，繼而成為艦船冷藏保鮮技術(shù)的重點。因此，氣調(diào)保鮮技術(shù)近幾年在實船上應(yīng)用迅速發(fā)展。其中，氣調(diào)保鮮庫和MAP氣調(diào)保鮮作為陸用果蔬主要保鮮方式也被引入船舶果蔬保鮮領(lǐng)域。

1 氣調(diào)保鮮庫存在的問題

氣調(diào)保鮮庫是采用改變儲存環(huán)境氣體成份的方法，限制蔬果呼吸作用，延緩蔬果衰敗和變質(zhì)的過程，利用這種保鮮技術(shù)可以滿足冷藏系統(tǒng)對食品儲藏時間的要求，降低由于細菌和微生物對食品的危害，并能保持果品和蔬菜的營養(yǎng)價值，是目前世界上比較先進的貯存方法。氣調(diào)保鮮庫在部分艦船上也已開始應(yīng)用［1］。

但目前氣調(diào)保鮮庫在艦船上應(yīng)用還存在以下問題:

（1）氣調(diào)保鮮庫內(nèi)氣體中的氧濃度≤5%，遠低于人體正常生命所需約21%的氧濃度。氧氣含量在4～6%時，人體將在40 s短時間內(nèi)昏迷不醒、呼吸停止，甚至死亡。所以，當人員需進入庫內(nèi)時，必須先開門通風(fēng)，或攜帶氧氣面罩入庫，從而給人員進出庫搬取食品造成很多不便。并且隨著人員頻繁進出冷庫，造成庫內(nèi)氣體比例失衡，需要重新啟動機組，調(diào)節(jié)冷庫內(nèi)的氣體比例。同時也會引起庫內(nèi)溫度的大幅波動，對庫內(nèi)蔬果的儲存產(chǎn)生不利影響。

（2）艦船上食品貯藏的特點是多品種蔬果混合貯藏。多品種蔬果存放在同一個冷藏庫內(nèi)，它們貯藏溫度要求不同、貯藏氣調(diào)參數(shù)也不同，放入同一個庫內(nèi)會相互干擾，加快腐爛速度。而艦船上的冷庫多以儲存食品的溫度分類，不能以每一種食品單獨設(shè)置小儲存庫。所以只能選擇一種氣體配比成份和一種庫溫，從而將對果蔬的保鮮效果產(chǎn)生不良影響。

（3）氣調(diào)保鮮庫的安全性一直是困擾行業(yè)的難點，一般氣調(diào)保鮮庫會采用組裝件，庫板及其他配件在現(xiàn)場組裝而成，此做法組裝簡便，但庫體氣密性難以滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。目前，氣調(diào)保鮮庫或者采用常規(guī)聚氨酯冷庫板配合船體結(jié)構(gòu)敷設(shè)的型式，或者采用庫體模塊化整體預(yù)埋吊裝的形式。其施工工藝以及人員需經(jīng)常出入庫的特點決定了這種氣調(diào)保鮮庫僅適宜于小型冷庫。

（4）艦船氣調(diào)保鮮庫使蔬果的實際保鮮時間為25～30天，尚難滿足自給力30天以上艦船食品的保鮮要求。

（5）根據(jù)目前船用保鮮庫實際使用狀況調(diào)查，綜合考慮安全性、保鮮時間、使用方便程度等因素，氣調(diào)保鮮庫幾乎已不再使用。

因此，在上述幾方面問題沒有得到很好解決的前提下，筆者不建議在艦船上使用氣調(diào)保鮮庫。近來在某型艦船上采用了MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)，下面對此技術(shù)的應(yīng)用進行分析。

2 MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)的原理、分類與應(yīng)用

2.1 MAP的技術(shù)原理與分類

國際上將通過改變MAP氣調(diào)保鮮包裝袋內(nèi)的氣氛，使食品處在與空氣組成（78.8%、20.96%、0.03%）不同的氣氛環(huán)境中而延長保藏期的包裝技術(shù)，稱為MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)。

氣調(diào)包裝的原理是采用復(fù)合保鮮氣體（即CO2、O2、N2三種氣體按果蔬特性配比混合）對已裝入果蔬的塑料袋或包裝盒內(nèi)的空氣進行置換，改變塑料袋或包裝盒內(nèi)的氣體配比，形成袋內(nèi)或盒內(nèi)的微型氣調(diào)環(huán)境，從而達到降低果蔬呼吸強度，延長果蔬保鮮期、延緩衰敗的目的［2］。

根據(jù)包裝材料包裝后內(nèi)部氣氛的控制程度不同，氣調(diào)包裝技術(shù)可分為CAP（Controlled Atmosphere Packaging）和 MAP（Modified Atmosphere Packaging）兩種。

CAP指在貯藏期間，氣體濃度始終控制在恒定值或恒定范圍內(nèi)的包裝方式，CAP的主要特征是包裝材料對包裝內(nèi)的環(huán)境氣氛狀態(tài)有自動調(diào)節(jié)作用，這要求包裝材料具有合適氣體可選擇透過性，以適應(yīng)內(nèi)裝產(chǎn)品的呼吸作用。表1為幾種適合新鮮果蔬CAP 的包裝膜透氣性能［3］。

表1 幾種適合新鮮果蔬CAP的包裝膜透氣性能

MAP指用改良的氣體建立氣調(diào)系統(tǒng)，在以后貯藏期間不再調(diào)整的包裝方式，MAP適合于呼吸代謝強度較小的產(chǎn)品包裝。MAP包裝材料的選用，必須能控制所選用混合氣體以及所產(chǎn)生水蒸氣的滲透速率。果蔬類產(chǎn)品的MAP通常應(yīng)選用具有較好透氣性能的材料，并注意材料O2/CO2（適宜范圍1∶8至1∶10）。MAP和CAP的不同之處在于對包裝內(nèi)部環(huán)境氣體是否具有自動調(diào)節(jié)作用（或者說包裝內(nèi)部氣體的濃度是否恒定），從這個意義上講，艦船環(huán)境的果蔬充氣包裝屬于MAP范疇。

2.2 MAP在果蔬保鮮中的應(yīng)用

MAP在果蔬保鮮上的主要作用:抑制果蔬上微生物的生長；降低果蔬營養(yǎng)成分的損失，維持果蔬原有的品質(zhì)，延長果蔬的保鮮期；抑制果蔬的呼吸等生理活動，抑制酶促褐變等［4］具體分述如下:

（1）抑制微生物

調(diào)整氣體成分的比例可以對不同微生物產(chǎn)生抑制作用。在試驗中通過配比氣體的方法，對油麥菜、紅圓椒等蔬菜進行了試樣檢測。

（2）維持果蔬品質(zhì)，延長果蔬保鮮期

研究指出，采用MAP保鮮蘆筍，通過控制氧氣的百分比，有效地保存了維生素C和谷胱甘肽的含量，并達到預(yù)期效果。采用MAP保鮮蘋果，能保持蘋果具有較佳的硬度、色澤以及較高的果糖和可溶性固形物含量，并且不影響蘋果的口感和風(fēng)味。采用MAP保鮮獼猴桃，能有效抑制獼猴桃的淀粉降解和可溶性固形物含量上升，并且延緩水溶性果膠的生成，從而延長貯藏期一倍以上。

（3）抑制果蔬生理活動

MAP可以抑制果蔬的呼吸作用，降低乙烯的含量。MAP能夠抑制櫻桃的多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）的活性，降低果肉中乙烯和乙醇的含量，從而減少果實的腐爛和褐變現(xiàn)象發(fā)生。

3 MAP的應(yīng)用優(yōu)勢與需解決的問題

3.1 MAP在現(xiàn)代艦船上的應(yīng)用優(yōu)勢

常規(guī)艦船一般在氣調(diào)冷庫內(nèi)采用乙烯脫除或臭氧保鮮等裝置來延長蔬果保鮮時間，但無論采用何種處理方式，都無法系統(tǒng)地解決不同果蔬的保鮮能力。而MAP技術(shù)在艦船環(huán)境下具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢:

（1）改裝方便

在常規(guī)冷庫的庫內(nèi)調(diào)整貨架，在合適位置安裝氣調(diào)保鮮袋，即可對果蔬進行貯運保鮮，簡化了艦船上食品保鮮措施。

（2）成本低廉

只需普通恒溫冷藏庫保溫和配套的檢測及置換設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的保鮮效果。

（3）適用性強

MAP包裝技術(shù)對庫體氣密性沒有過高要求，對新舊船只都有普遍適用性；同時，MAP包裝技術(shù)能夠在艦船現(xiàn)有條件下實現(xiàn)多品種蔬果的混合貯藏。

（4）滿足船用惡劣條件

船用設(shè)備需要滿足溫度、濕度、振動和鹽霧等各方面指標要求。由于MAP技術(shù)相對獨立，與外部連接較少，所以不僅適合船用惡劣條件，且增強了設(shè)備的穩(wěn)定運營能力，從而延長果蔬保鮮時間。

（5）實現(xiàn)全程氣調(diào)

與冷藏相結(jié)合，便可實現(xiàn)從蔬果采后、入庫、補給到食用全程“冷鏈氣調(diào)”，結(jié)合船用食品運輸管理，為遠洋補給提供保障。

3.2 MAP氣調(diào)保鮮的實船應(yīng)用效果

為了驗證MAP氣調(diào)保鮮在實船上的使用效果，我們結(jié)合一次遠洋航行，對油麥菜、紅圓椒、大蒜、小白菜、芥菜等做了儲藏試驗，試驗結(jié)果證明:蔬菜采用MAP保鮮技術(shù)貯藏30天后品質(zhì)良好，幾乎無腐爛損失。該實驗證實MAP技術(shù)應(yīng)用于艦船具有廣泛實用性，現(xiàn)從以下幾方面分析MAP的實用性［5］:

（1） 從理論上

MAP技術(shù)投資小，且能保證食品保持原汁、原味、原貌并有效避免冷蔬果因保鮮時間短、冷藏條件差而腐爛的諸多不利因素。

（2） 從經(jīng)濟上

通過與常規(guī)冷藏效果的對比，發(fā)現(xiàn)MAP技術(shù)對蔬果的保鮮能力遠優(yōu)于常規(guī)冷藏，從而減少因腐爛變質(zhì)而造成的經(jīng)濟損失，降低了成本；同時，避免因進出氣調(diào)庫而引起的庫內(nèi)氣體比例不平衡問題，從而減少因調(diào)整庫內(nèi)氣體比例而造成的管理成本。

（3）從營養(yǎng)性上

通過與常規(guī)冷藏保鮮的對比試驗，發(fā)現(xiàn)復(fù)合氣調(diào)包裝保鮮蔬菜的營養(yǎng)價值較一般冷藏方式更高，且可減緩維生素C損失。

（4）從安全性上

采用MAP技術(shù)，可避免氣調(diào)庫內(nèi)低溫、低氧條件下，對工作人員生命安全的危害，且無需佩戴氧氣瓶即可入內(nèi)，其適用性強。

綜上所述，MAP方法適合艦船果蔬保鮮的特點，在遠洋果蔬保鮮中具有絕對的優(yōu)勢，且具有可行性，是當前艦船條件下最適宜于遠洋蔬果長期保鮮的方法。

3.3 MAP保鮮法需要解決的問題

MAP貯藏實現(xiàn)了氣調(diào)參數(shù)的相對獨立，將不同的果蔬品種分隔成不同的氣調(diào)單元（塑料袋），解決了混貯帶來氣調(diào)參數(shù)相互影響的問題，防止果蔬腐爛變質(zhì)及病菌的傳播，取得較好的使用效果。但從艦船未來發(fā)展的角度講，MAP還需要解決以下問題:

（1） 結(jié)露問題

采用MAP貯藏時，袋內(nèi)因有果蔬釋放的呼吸熱，其內(nèi)部溫度要比外部高0.5℃～1℃，而且袋內(nèi)的濕度通常較高，經(jīng)常接近飽和。塑料膜正處于冷熱交界處，極易形成冷凝水，加之庫溫波動，內(nèi)外溫差加大，則更容結(jié)露。袋內(nèi)形成的水珠由于溶解有二氧化碳，故呈酸性。這種酸性溶液滴到果品蔬菜上，不僅對果蔬造成傷害，還有利于病菌繁殖。在實際應(yīng)用過程中應(yīng)減小果蔬保鮮袋內(nèi)外的溫差，一是在扎袋之前要充分預(yù)冷，二是要提高庫內(nèi)的溫度控制精度。

（2）氣體傷害與有害氣體的蓄積問題

由于MAP保鮮袋內(nèi)進行的是自發(fā)氣調(diào)的過程，氣體參數(shù)不斷變化，氧氣不斷被消耗、二氧化碳不斷積累，容易造成氣調(diào)參數(shù)的超限。若氧氣濃度太低，果蔬就會產(chǎn)生無氧呼吸，導(dǎo)致袋內(nèi)乙醇、乙醛等揮發(fā)性物質(zhì)積累，產(chǎn)生異味；二氧化碳濃度過高，則也會對某些水果造成傷害。因此，需要在果蔬貯藏過程中定期檢測袋內(nèi)氣體成分，采用放風(fēng)或配氣方法對袋內(nèi)氣體進行置換。

4 氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備的應(yīng)用

為了實現(xiàn)實船上MAP袋內(nèi)氣體置換和袋內(nèi)氣體成分的檢測，需要在艦船上配置小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備。該設(shè)備外形圖以及主要指標分別如圖1和表2所示。

表2 為氣調(diào)保鮮配氣儀的主要指標

圖1 船用氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備外形圖

該設(shè)備采用加固型機柜結(jié)構(gòu)，機柜下部放置空壓機、真空泵、儲氣罐、壓力開關(guān)和過濾器，機柜上部放置氣路控制板和電路接線板，在柜體頂部裝有操作控制面板和進氣壓力顯示面板，面板采用斜坡安裝方式，便于操作人員使用。

小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備可以對MAP袋充氣及檢測氣體成分，也可以在航行中對一些綠葉菜的氣調(diào)保鮮袋充注復(fù)合保鮮氣體，以形成微型氣調(diào)庫，從而達到蔬果保鮮效果。

MAP氣調(diào)貯藏在實際應(yīng)用中取得了良好的保鮮效果，但由于MAP為自發(fā)氣調(diào)方式，氣體成分不斷變化，因此，需要每隔一段時間對復(fù)合氣調(diào)包裝袋內(nèi)的氣體成分進行調(diào)節(jié)，以使袋內(nèi)的氣體成分始終穩(wěn)定在所要求的范圍內(nèi)，保證理想的貯藏效果和減少損失。通過小型船用氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備實現(xiàn)復(fù)合氣調(diào)包裝袋內(nèi)氣體成分的補充及置換，從而進一步加強對氣體參數(shù)的控制，實現(xiàn)更好的保鮮效果。

該裝置按照“通用化、系列化、組合化”的設(shè)計原則，在現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上改進提高，保證產(chǎn)品的可靠性和操作性。配氣采用獨立開發(fā)的脈寬調(diào)制配氣技術(shù)，有效解決了質(zhì)量流量計配氣技術(shù)不適應(yīng)艦船振動環(huán)境和機械式配氣技術(shù)精度太低的缺點。最后，通過對該產(chǎn)品進行振動摸底測試、高低溫貯藏和工作摸底試驗，以及供電耗電、耐電壓擊穿強度、強電主回路絕緣電阻等摸底試驗，對其進行綜合評價和分析。

5 結(jié) 論

在綜述MAP保鮮技術(shù)原理及使用經(jīng)驗以后，今后在系統(tǒng)設(shè)計上還可以進一步優(yōu)化，主要包括以下幾個方面:

（1）提高船用氣調(diào)保鮮配氣檢測設(shè)備的配氣精度，使氣體含量比例始終控制在所需范圍內(nèi)。

（2）根據(jù)不同果蔬的保鮮要求，結(jié)合冷藏鏈的相關(guān)環(huán)節(jié)條件，增強包裝膜透氣性能，細化氣調(diào)保鮮包裝袋的規(guī)格參數(shù)，以滿足系列化的要求。

（3）MAP保鮮技術(shù)需要結(jié)合冷藏系統(tǒng)的精確控溫和其他輔助保鮮手段，共同完成延長食品庫保鮮時間的要求。所以需要完善變頻冷藏、乙烯脫除和臭氧保鮮等相關(guān)技術(shù)，為MAP保鮮技術(shù)“保駕護航”。

MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)在模擬試驗后，不僅延長了果蔬的保鮮時間、降低了果蔬的損耗率，也改善了船員的生活水平；同時，也將為今后MAP氣調(diào)保鮮技術(shù)在現(xiàn)代船舶上的廣泛應(yīng)用和推廣普及打下更加扎實的基礎(chǔ)！

［1］羅伯坤，趙楠.蔬果保鮮技術(shù)在艦船中的應(yīng)用分析［J］.船舶，2009（6）:30-32.

［2］李喜宏.果蔬薄膜保鮮技術(shù)［M］.天津:天津科技書出版社，2003:17-18.

［3］章建浩.食品包裝學(xué)［M］.第3版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2010:22-25.

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