冷库设计安装中的气调库的操作与管理

气调保鲜库是目前世界上最先进的果蔬保鲜设施之一。它既能控制库内的温度、湿度，又能控制库内的氧气、二氧化碳、乙烯等气体的含量，通过控制贮藏环境的气体成份来抑制水果蔬菜的生理活性，使库内的水果蔬菜处于休眠状态。实际应用证明，运用气调保鲜库贮藏保鲜的水果蔬菜，无论是从贮藏保鲜期上，还是从水果蔬菜的保鲜质量上都达到了最佳的效果，这是其它贮藏方式所不可比拟的。

一、气调保鲜库特点

1、在气调库内储藏的水果蔬菜，储藏时间较长，一般比普通冷藏库长0.5-1.0倍，用户可灵活掌握出库时间，捕获销售良机，创造最佳经济效果。

2、出库后的果蔬保持原有的鲜度及脆性，果蔬的水分、VC含量、糖份、酸度、硬度、色泽、重量等与新采摘状态相差无几，果蔬质量高，具有市场竞争力。

3、气调库内储藏的水果蔬菜，在出库后有一个从"休眠"状态向正常状态转化的过程，使水果蔬菜出库后的摆架期可延长21-28天，是普通冷藏库的3-4倍。

4、气调保鲜库创造的是一种低氧环境，可抑制水果蔬菜霉菌的生长有病虫害的发生，使水果蔬菜的重量损失减少至最小。

5、对于一般高温冷库难以储藏的水果蔬菜，如猕猴桃、枣等到均能达到极佳的储藏效果。

二、气调保鲜库主要性能指标

库内温度：-2~15可调。相对湿度：RH75%~95%可调。氧气含量(O2)：1%~10%可调。二氧化碳(CO2)：1%~10%可调。乙烯含量：10PPM以下。库体气密指标(国内)：限定压力10mm水柱，10min后残留水柱高度不少于5mm。库体气密指标(国外)：限定压力25mm水柱，30min后残留水柱高度不少于8mm。

三、气调保鲜库设备

气调库设备主要由以下几个部分组成：

1、制冷设备(氨系统、氟里昂系统及乙二醇系统等)

2、库内加湿设备

3、库内冲霜及制冷机组冷却水设备

4、电气控制设备

5、气调设备(制氮机、二氧化碳脱除机、乙烯脱除机及二氧化硫发生器等)

6、其它设备(气调库门、观察窗安全装置、储气袋等附属设备)。

四、气调保鲜库组装

1、完成库内地坪保温层以下土建工程的施工。

2、完成钢结构工程或外围护结构的组装及施工。

3、完成气调库库体部分的施工。

4、完成±0.000以下土建工程(含地面、保温层、防水隔汽层等)的施工

5、完成气调库库门、安全阀、储气袋、制冷工艺设备、电气系统、给排水系统，气调系统等的安装。

6、完成库内外密封胶及库内气密涂料(高气密要求)的涂布施工。

7、进行库体气密性检漏、正压验收。

8、进行气调库整体工程验收

（1）冷库风幕柜的基本构造 常见的生鲜柜冷库由四大部件组成，即维护结构、制冷系统、控制系统和辅助性建筑，蛋糕柜只包括维护结构、制冷系统和控制系统三大部分。

（2）气调库 也称为气调冷库、气调保鲜库等，它是在冷库的基础上再进一步调节和控制库内气体成分的保鲜设施。气调库需要像冷库那样维持稳定的低温环境，同时维持特定的、不同于普通大气的气体成分。气调库中根据产品的不同需求，O2含量通常低于21%，CO2含量高于1%，气调库比冷库要求更好的密封条件。

一个完整的气调库可分为五部分，即围护结构、制冷系统、气调系统、控制系统和辅助性建筑。气调库的维护结构与冷库有相同部分，如承重和隔热保温结构，不同的是要求更高的气密结构。气密结构时气调库的关键结构要求较高的气密性和完整性。它主要有两种形式，一是与隔热保温结构做成一体，二是在隔热保温结构之外做成独立的气密结构。与保温结构做成一体的常用方法是聚氨酯加气密材料现场发泡喷涂；铝箔、塑料膜等加粘合剂密封；金属板焊接和粘合剂密封等与隔热保湿结构分离的气密结构有夹套的形式和柔性帐体的形式（柔性气调库）。

另外，常规气调库的气密们也非常重要。气调库的气密结构还附有一些压力平衡和安全结构。气调库的制冷系统与一般冷库基本相同，因为气调库气密性强，不方便出入，要求制冷设备有更好的可靠性、无故障运转和更高的安全性。气调库的气调系统与制冷系统同为气调库的关键部分，它的作用是维持气调库内O2和CO2等气体成分的特定比例，主要通过相应的造气、调气设备和测控仪器、仪表进行。

100平米的小型气调库大约需要20万左右

保温：冷库板，冷库门(或者聚氨酯喷涂)

设备：制冷压缩机组，内冷风机或者排管、膨胀阀、制冷剂、电控箱温控器

其他：连接铜管、保温辅料电器：开关、冷库灯、电线电缆

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冷库建设前期注意事项：

一、冷库建设的合理场地

二、冷库建设之电源需求

三、冷库建设之水源需求

四、冷库建设之制冷设备选择

五、冷库建设之保温选择

六、冷库建设之温度需求

七、冷库建设资金之承受能力

八、冷库建设之后产品之销售方向

九、冷库建设之后维护保养

十、冷库建设之冷库管理软件选择

十一、冷库安装技术考虑

气调库适合我国南北方各种水果、花卉等气调保鲜效果明显的果品贮藏。气调库贮藏保鲜期长，经济效益高。如葡萄保鲜7个月，苹果6个月，蒜苔7个月后，品质鲜嫩如初，总损耗不到5%。一般葡萄产地价只有1．5元/公斤，而贮藏到春节前后售价可达6元/公斤。一次性投入建成冷库，使用寿命可达30年，经济效益十分显著。沈阳华汇制冷

气调库又称气调贮藏是当今最先进的果蔬保鲜贮藏方法。它是在冷藏的基础上，增加气体成分调节，通过对贮藏环境中温度、湿度、二氧化碳、氧气浓度和乙烯浓度等条件的控制，抑制果蔬呼吸作用，延缓其新陈代谢过程，更好地保持果蔬新鲜度和商品性，延长果蔬贮藏期和保鲜期（销售货架期）。通常气调贮藏比普通冷藏可延长贮藏期0.5—1倍；气调库内储藏的果蔬，出库后先 从"休眠"状态"苏醒"，这使果蔬出库后保鲜期（销售货架期） 可延长 21~28 天，是普通冷藏库的 3~4 倍。 气调系统的组成：1、脱氧机是目前最为先进的气调库降氧设备，其工作原理是采用压力低于24KPa的风机进行循环脱氧，再使用真空泵解析活化，电机采用变频调速技术。这种技术往往被人们误以为是VSA制氮机。脱氧机与VSA制氮机的最大区别在于，VSA制氮机仍然使用压缩空气为动力源（尽管压力较低），这种含油气源仍然将导致VSA制氮机原料的失效，而脱氧机使用的是无油微压风机，原料不存在油污染的情况，其循环风量是VSA制氮机的5倍以上，这种降氧设备比膜制氮机、PSA制氮机效率高40%，比VSA制氮机高30%，比制氮机节能40%国外现有意大利和德国少数几个公司掌握了脱氧机技术，国内只有天津捷盛公司的脱氧机取得技术上的突破，其降氧能力甚至略高于国外品牌，工艺较为成熟，在大量的气调库中使用。制氮系统制氮机大体上经历了催化燃烧制氮→碳分子筛吸附制氮、中空纤维膜分离制氮、以及真空低压吸附脱氧制氮（即VSA）的发展过程。目前普遍采用碳分子筛、中空纤维膜分离制氮及VSA制氮。2．1 碳分子筛吸附制氮机碳分子筛制氮是采用变压吸附原理制氮，由于氧分子与氮分子的动力学直径不同，氧分子的扩散速度比氮分子快数百倍。而吸附量与压力成正比，利用氧、氮短时间内吸附量差异甚大的特点，由程序控制器按特定的时间程序在两个塔之间进行快速切换，结合加压氧吸附、减压氧解吸的过程，将氧从空气中分离出来。碳分子筛制氮机具有制氮纯度高(可达到99．9%)、设备简单、价格低的特点，但设备中阀门多，切换频繁，每年每只阀门需开关20—40万次，设备噪声大。因此要求保证阀门的质量，否则会影响设备的可靠性。2．2中空纤维膜分离制氮机膜分离制氮是利用氧气与氮气透过中空纤维膜壁的速度差异特点，将氧气从空气中分离出来。中空纤维膜制氮机是目前气调贮藏使用最广泛的设备。它由压缩机、贮罐、冷干机、过滤器、加热器、中空纤维膜及管、阀组成。具有以下特点：(1)设备简单、占地少、易安装；(2)只需开动空压机即可得到富氮空气；(3)浓度可在95%—99%之间调节，使用灵活，能快速启动停车；(4)安全可靠，分离器无运动部件，可连续稳定工作；(5)分离过程无相变、无压力损失、能耗低；(6)易小型化；(7)投资小。2．3真空低压吸附脱氧制氮机制氮机是采用CMS活性碳吸附再生的原理来吸附大气中的O2并向库内注入高纯度氮气。由二个装满CMS活性碳的罐体、泵组、阀件、管路及控制单元组成。具有以下特点：（1）低压（0.8bar)运行，比同性能的PSA及膜制氮机节能80%左右。（2）降氧效果提高30%以上，可将气调库内氧气含量控制在1%以下，甚至可以达到0.3% （3）维护成本低。稳定可靠。设备中的主要活性炭吸附模块寿命长达2-3年以上。（4）与库体止漏系统配合更有效防止气调库气体泄漏。（5） 气调库气体内循环。更有效的节约运行成本。二氧化碳脱除系统主要用于控制气调库中二氧化碳含量。完全依靠果蔬呼吸时所释放的二氧化碳，增加气调库内二氧化碳浓度，适量的二氧化碳对果蔬起保护作用，使贮藏保鲜效果良好。但是，二氧化碳浓度过高，则会对果蔬造成伤害，因此脱除(洗涤)过量的二氧化碳，调节和控制好二氧化碳浓度，对提高果蔬贮藏质量非常重要；通常的二氧化碳脱除装置大体上有4种形式：(1)消石灰脱除装置；(：)水清除装置；(3)活性碳清除装置；(4)硅橡胶膜清除装置。活性碳清除装置是利用活性碳较强的吸附力，对二氧化碳进行吸附，待吸附饱和后鼓入新鲜空气，使活性碳脱附，恢复吸附性能，是当前气调库脱除二氧化碳普遍采用的装置。二氧化碳脱除系统应根据贮藏果蔬的呼吸强度、气调库内气体自由空间体积、气调库的贮藏量、库内要求达到的二氧化碳气体成分的浓度确定脱除机的工作能力。乙烯脱除系统乙烯是果蔬在成熟和后熟过程中自身产生并释放出来的一种气体，是一种促进呼吸、加快后熟的植物激素，对采后贮藏的水果有催熟作用。在对乙烯敏感的水果贮藏中，应将乙烯去除。因此果蔬贮藏中既要设法抑制乙烯产生，又要消除贮藏库内乙烯积累。目前普遍采用且相对有效的方法为高锰酸钾化学除乙烯法和空气氧化去除法。化学除乙烯法是在清洗装置中充填乙烯吸收剂，常用的乙烯吸收剂是将饱和高锰酸钾溶液吸附在碎砖块、蛭石或沸石分子筛等多孔材料上，乙烯与高锰酸钾接触，因氧化而被清除。该方法简单，费用极低，但除乙烯效率低，且高锰酸钾为强氧化剂，会灼伤皮肤。目前，空气氧化去除法是利用乙烯在催化剂和高温条件下与氧气反应生成二氧化碳和水的原理去除乙烯，与高锰酸钾去除法相比其投资费用高，但因具有以下明显优点为人们所接受：(1)除乙烯效率高，可除去库内气体中所含乙烯量的99%，可将贮藏间内乙烯浓度控制在l—5μL/L；(2)减少水果霉变，在去除乙烯同时，能对库内气体进行高温杀菌消毒；(3)一机多用，去除乙烯同时，还能除掉水果释放的芳香气体，减轻这些气体对水果产生催熟作用的不良影响。注：除对乙烯敏感的水果（主要为亚热带、热带水果）：猕猴桃、香蕉等外， 苹果、梨等温带水果不需要乙烯脱出设备。目前较为先进的臭氧除乙烯技术正逐步取代高温催化型乙烯机，这种除乙烯技术最大的优势是在低温状态下工作，不会引起库温的波动，同时耗电仅为500瓦，是高温催化型乙烯机能耗的1/10自动检测控制系统气调库内检测控制系统的主要作用为：对气调库内的温度、湿度、O2、CO2气体进行实时检查测量和显示，以确定是否符合气调技术指标要求，并进行自动(人工)调节，使之处于最佳气调参数状态。在自动化程度较高的现代气调库中，一般采用自动检测控制设备，它由(温度、湿度、O2、CO2)传感器、控制器、计算机及取样管、阀等组成，整个系统全部由一台中央控制计算机实现远距离实时监控，既可以获取各个分库内的O2、CO2、温度、湿度数据，显示运行曲线，自动打印记录和启动或关闭各系统，同时还能根据库内物料情况随时改变控制参数。中央控制计算机采用Windows界面，使用操作人员可以方便直观地获取各方面的信息。制冷系统制冷系统是实现机械制冷所必须的机器、设备及连接这些机器、设备的管道、阀门、控制元件等所组成的封闭循环系统。气调库的制冷系统与普通冷库的制冷系统基本相同。但气调库制冷系统具有更高的可靠性，更高的自动化程度，并在果蔬气调贮藏中长时间维持所要求的库内温度。一般采用氨制冷系统或氟利昂单级压缩直接膨胀供液制冷系统。加湿系统与普通果蔬冷库相比，由于气调贮藏果蔬的贮藏期长，果蔬水分蒸发较高，为抑制果蔬水分蒸发，降低贮藏环境与贮藏果蔬之间的水蒸气分压差，要求气调库贮藏环境中具有最佳的相对湿度，这对于减少果蔬的干耗和保持果蔬的鲜脆有着重要意义。一般库内相对湿度最好能保持在90%—95%之间。常用的气调库加湿方法有以下几种：(1)地面充水加湿；(2)冷风机底盘注水；(3)喷雾加湿；(4)离心雾化加湿；(5)超声雾化加湿。气调库压力平衡系统在气调库建筑结构设计中还必须考虑气调库的安全性。由于气调库是一种密闭式冷库，当库内温度降低时，其气体压力也随之降低，库内外两侧就形成了气压差。

气调库是在传统高温冷藏库的基础上发展起来的，从表面上看它貌似冷藏库，但在建筑结构和使用管理上与高温冷库有着很大区别。主要表现在：

（1）气密性

气密性是气调库的建筑要求区别于冷藏库的一个最主要特点。气调库要求围护结构既要具有保温隔热、防潮，减少与外界的冷热交换外，还要求库体墙壁四周、库门及所有进出管线连接处严格密封，尽可能减少库内外的气体交换。只有这样，才能人为调节库内气体成分，减少或避免外界气体对库内气体成分的干扰。

（2）安全性

由于气调库对围护结构气密性要求较严，故在降温、调气过程中，随着库内温度、压力的变化，会使围护结构的两侧产生压差，从而会破坏气密层，甚至是围护结构发生胀裂或塌陷。为了平衡和减小库内外压差，气调库必须设有安全阀和调气袋。

（3）快进整出

水果进入气调状态的时间越短越好，气调库贮藏要求水果入库速度快，以便尽快装满、封门和调气。贮藏过程中尽可能减少开门次数，频繁开门不仅影响贮藏效果、增加运行成本，还会降低库门的气密性。水果出库时，为保证水果的货架期，最好一次出完或在短期内分批出完。

（4）满库贮藏

除留出必要的通风、检查通道外，库内水果应尽量高堆满装。一方面，由于库内水果越多，库内孔隙相对越少，加之水果呼吸消耗氧气，所以水果进入气调状态的时间越短；另一方面库容积利用系数越大，制冷、调气运行成本可有所下降。

一座完整的气调库由库体结构、气调、制冷和加湿系统构成。

气调库的建筑结构可分为砌筑式（土建）和彩镀夹心板装配式两种。砌筑式气调库的建筑建筑结构基本上与普通冷藏库相同，用传统的建筑保温材料砌筑而成；或者将冷藏库改造而成。在库体的内表面增加一层气密层，气密层直接敷设在围护结构上。这种砌筑式气调库投资合理，但施工周期长。彩镀夹心保温板由于是工厂化生产的库体材料，在施工现场只需进行简单的拼装，建设周期短，投资比砌筑式略高，而气密层施工较砌筑式方便可靠。除砌筑式和装配式之外，还有一种夹套式气调库，一般是在原冷藏库内加装一层气密结构，降温冷藏仍用原有的设施，气调则在这层气密结构内进行。

气调库都应由取得一定资质的专业设计单位进行设计，千吨以上的大中型气调库包括气调间、预冷间、常温穿堂、技术走廊、整理间、制冷和气调机房及控制室、变配电间、泵房及月台等。此外还有办公室、库房、质检室、道路、围墙等辅助设施。

气调保鲜库是在果蔬冷库的基础上发展起来的，一方面与果蔬冷库有许多相似之处，另一方面又与果蔬冷库有较大的区别，主要表现在：

(1)气调保鲜库容积大小。以30～100t为一个开间。

(2)气调保鲜库必须具有良好的气密性。因为要在气调保鲜库内形成要求的气体成分，并在果蔬贮藏期间较长时间地维持设定的指标，减免库内外气体的渗气交换，气调库就必须具有良好的气密性。

(3)气调保鲜库的安全性。由于气调库是一种密闭式冷库，当库内温度升降时，其气体压力也随之变化，常使库内外形成气压差。为此，通常在气调保鲜库上装置有平衡袋和安全阀，以使压力限制在设计的安全范围内。

(4)气调库一般应建成单层建筑。果蔬在库内运输、堆码和贮藏时，地面要承受很大的荷载。较大的气调保鲜库的建筑高度一般在6m左右。 (1)制冷系统：气调保鲜库的制冷设备大多采用活塞式单级压缩制冷系统，以氟利昂R22作制冷剂，库内的冷却方式可以是制冷剂直接蒸发冷却。

(2) 温度传感器的配置：一个设计良好的气调库在运行过程中，可在库内部实现小于0.5℃的温差。 (1)制氮机。目前在气调保鲜库上采用的制氮机主要有两大类型：吸附分离式的碳分子筛制氮机和膜分离式的中空纤维膜制氮机。

(2)二氧化碳脱除机：二氧化碳脱除装置分间断式（通常称的单罐机）和连续式（通常称的双罐机）两种。

(3)乙烯脱除机。脱除乙烯的方法主要有两种：即高锰酸钾氧化法和高温催化分解法。

(4)加湿装置。水气混合加湿、超声波加湿和离心雾化加湿是目前气调库中常见的三种加湿方式。 (1)合理有效的利用空间

(2)快进整出

(3)良好的空气循环

冷库设计中各种冷库的温度要求如下：

不同冷库的设计温度

1.高温冷库（恒温库）：冷藏设计温度为5～15℃。

2.中温冷库（冷藏库）：冷藏设计温度为（5～-5℃）。

3.低温冷库（冷冻库）：冷藏设计温度为-18～-25 ℃。

4.超低温冷库（深冷库）：冷藏设计温度为-45～-60℃。

5.速冻库（急冻库）：冷藏设计温度为-35～-40℃。

6.保鲜库（气调库）：冷藏设计温度为5～-2℃。

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(1)适时采摘把握好果蔬的成熟度和最适采收期，对它的气调储藏至关重要。采摘过早，成熟度不够，不仅影响食用品质，还会影响储藏。这是由于过早采摘，果蔬内糖生成量较少，不耐储藏；未成熟采后水分蒸发快，储藏中失水多，而且果蔬体内抗病机制尚未健全，在储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储性。同样，它的抗病性也在下降，易在储藏中发生病害。

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。

在气调问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，一定要等果蔬温度和库温达到并基本稳定在储藏温度时才能封库，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值，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值，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)合理有效的利用空间气调库的容积利用系数要比普通冷库高，有人将其描述为“高装满堆”，这是气调库建筑设计和运行管理上的一个特点。所谓“高装满堆”是指装入气调库的果蔬应具有较大的装货密度，除留出必要的通风和检查通道外，尽量减少气调库的自由空间。因为，气调库内的自由空间越小，意味着库内的气体存量越少，这样一方面可以适当减小气调设备，另一方面可以加快气调速度，缩短气调时问，减少能耗，并使果蔬尽早进入气调储藏状态。