中国气调保鲜技术的应用与发展

吴　齐

摘要气调保鲜技术是当今世界上最先进的果蔬保鲜技术,发达国家已普遍运用,在中国的应用与发展尚处于初级阶段。阐述了制约气调保鲜技术在中国应用与发展的主要因素有技术问题、投资问题和成本问题,并对气调保鲜技术的市场前景进行了展望,以期促进此技术在中国的发展。

关键词气调保鲜;应用;发展;中国

中图分类号 S609+.3 文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)15-0350-03

保鲜贮运是制约果蔬生产种植、市场交易、产业发展的瓶颈所在,由于缺乏果蔬保鲜贮运能力,我国果蔬采收时的年自然损失达1 800亿元。气调保鲜技术的应用与发展是具有方向性的朝阳产业,有利于改变我国果蔬生产中长期存在的“旺季烂、淡季断”状况,可以显著增加果蔬附加值,扩大果蔬的对外出口,有效提高农业物质技术装备水平。现就气调保鲜技术的应用概况、存在问题和市场前景作出介绍、分析和展望。

1气调保鲜方式及应用概况

1.1气调保鲜方式

果蔬保鲜方式的发展经历了3个阶段:一是自然保鲜方式,如土窖贮藏、通风库等简易方法;二是机械冷藏保鲜方式,如高温冷库、冷藏集装箱;三是气调冷藏保鲜方式,这是当今世界最先进的保鲜方式,业界称之为21世纪的果蔬保鲜技术。气调保鲜考虑到影响采后果蔬呼吸作用的2个最主要因素:贮藏环境的温度和贮藏环境中气体组成成分的浓度。气调保鲜通过对环境温度、氧气浓度、二氧化碳浓度的合理配比及调控,可以在维持果蔬正常生理活动的前提下,最大限度地抑制果蔬的呼吸作用,延缓其组织代谢,使之处于近休眠状态,从而实现果蔬的长期保鲜贮藏,实现果蔬市场的反季节销售。

与传统的冷藏保鲜相比,气调保鲜具有保鲜品质好、贮藏时间长、工作能耗较低等多方面优点,可以延长果蔬贮藏时间5~10倍,还能保鲜贮藏一些因低温冷害不宜冷藏的热带、亚热带果蔬品种。关于果蔬的长期贮藏保鲜,目前还没有一致的说法,笔者认为:应该是对有较高保鲜附加值的果蔬品种保鲜3个月以上,对有一般保鲜附加值的果蔬品种保鲜6个月以上,保鲜效果应基本保持果蔬入藏前的原质、原状、原味,保鲜贮藏损失率为5%~10%,能自然延长果蔬脱藏后的货架期(为冷藏的3倍时间)。

气调保鲜贮藏的工作载体不是单一的设备产品,而是集结构、气调、制冷、加湿、灭菌、自动控制以及远程监控等为一体的产品总成,具有组装式特点,用于再生产,提高果蔬附加值,称之为气调保鲜技术装备较恰当。气调保鲜技术装备目前主要有气调库和气调集装箱两大类产品,气调库用于固定贮藏,气调集装箱用于保鲜运输。气调库一般以200~400t贮藏容量为1个完整的工作单元,在围护结构内将多个工作单元现场拼装,组成所需的总贮藏吨位容量。气调集装箱可采用6.1m或12.2m国际标准集装箱外形尺寸和框架结构,箱体内分设备间和贮藏间,构成独立的工作体。由于是多变量控制,气调保鲜技术装备的控制系统为多输入、多输出的计算机控制系统,通常采用单片机或PLC,系统要求能够使用有线网络和无线通讯,用户可以通过系统的菜单人工操作,现场查看工作模式、各项工况,装备制造商可以对产品的使用状况实施远程监视、记录、分析和调控。

1.2国内外应用情况

20世纪60年代,发达国家开始研发和应用气调保鲜技术装备,70年代气调保鲜技术的应用趋于广泛,80年代大规模出现气调库。经过近50年的发展,现今欧美发达国家已经基本普及使用气调库贮藏保鲜果蔬,平均贮藏比重达到果蔬产量的60%,新建果蔬保鲜库几乎都是气调库,原有的果蔬冷藏库也在陆续改造成气调库。气调集装箱方面,意大利是较早研制推出运输用气调保鲜箱的国家,美国、德国、英国相继开发出气调集装箱也有多年。80年代初,国外开始利用气调集装箱进行陆上和海上长途保鲜运输,一些水果出口大国使用气调集装箱远程海运果蔬,扩大其在国际果蔬市场上的占有份额。但尚未有资料显示气调集装箱在国际市场上大批量推出,国际保鲜海运的主要方式还是冷藏。

20世纪80年代,我国曾引进过示范性气调库,当时背景条件下,未进行普及推广。90年代,国内开始研究气调保鲜技术的应用,1994年,中国农业科学院建成我国第1个果蔬气调库,贮藏容量100t。15年过去了,气调保鲜技术在我国的应用发展缓慢而艰难,完全自主研制开发的大型气调库(万吨容量以上)几乎没有,已建成的气调库大多是国外引进或者是在主要设备引进基础上做配套改装。目前,气调保鲜技术装备所涉及的相关设备,国内已经完全有能力自我配套,但专业从事气调保鲜技术并能够承建气调库的企业很少,主要是北京、天津和山东烟台的少数企业,气调集装箱只有个别企业试制出,国内市场仍一片空白。我国已建成的气调库大都分布在果蔬产源地,如陕西、山东、河北、河南、新疆等省区,东南沿海经济发达地区不多,长江三角洲几乎还没有商用气调库。实际上,大中城市周边的农产品批发大市场建气调库,经济条件要好,更贴近消费。

与发达国家相比,中国果蔬产业最薄弱之处就是产后的保鲜贮藏(产后加工通常也离不开保鲜贮藏),贮藏量与产量之比,发达国家平均达到80%,而我国只有20%。果蔬产后进入气调保鲜贮藏的比重则更低,许多文献和资料报道,国内气调贮藏的果蔬量不到果蔬总产量的1%,用国家农产品保鲜技术研究中心人士提到的有关数字来推测,已建成的包括已改造成的果蔬气调库中,大概仅有20%属于真正意义上的气调库,也就是说,剔除那些自发气调(Modified Atmosphere)贮藏、塑料薄膜大帐气调贮藏等,实际上采取机械气调(Contrlled Atm osphere)贮藏的果蔬量只占到果蔬产量1%的0.2%,即2‰。因此,我国气调保鲜技术的应用与发展尚处于初级阶段。

2应用发展存在的主要问题

保鲜贮藏和保鲜运输是制约农产品生产种植、市场交易、产业发展的瓶颈。气调保鲜及其技术装备是符合国家产业政策导向且具发展方向性的朝阳产业,但其在中国的应用与发展缓慢的原因主要是以下几方面。

2.1技术问题

气调保鲜技术装备给人感觉不复杂,制冷加空气分离,再配以自动控制,所以有人将气调保鲜看成是冷藏基础上做些气体改良。然而,另一方面,国内自主开发的气调保鲜技术装备在使用中出现保鲜效果不佳,甚至保鲜失败的案例却不少,这又引起人们对气调保鲜技术的疑问,有技术不成熟、产品不实用等说法。气调保鲜技术不属于“高、精、尖”范畴,但对比发达国家已经普及运用,我国的应用中问题不断,说明国内运用气调保鲜的过程中存在着技术问题。

由于抑制不同种类、不同品种的果蔬呼吸作用的气体成分浓度参数有所不同,而果蔬贮藏环境中气体成分的浓度配比又始终处在动态变化之中,气调保鲜面对的技术问题远比冷藏保鲜复杂。从冷藏保鲜到气调保鲜绝不是简单的技术改良,而是具有一定深度的技术进步、技术发展。开发气调保鲜技术装备需要多学科知识,涉及果蔬生理生化、结构设计、空气分离、制冷、加湿、灭菌、计算机控制及远程监控等多项技术。虽然,所涉各项技术均属于成熟技术的应用,不存在所谓科技攻关的难题,但要将多项技术有机结合在一起,共同实施、实现保鲜,是有难度的,重点在综合技术能力。

气调保鲜技术装备的制作开发是一典型的理论指导实际案例,其理论基础为果蔬生理生化。上述各项技术中,只有果蔬生理生化直接关系到果蔬保鲜,其他各项技术只是用来实施、实现保鲜的手段。因而,果蔬生理生化应处于技术主导地位,为产品设计提出总体技术要求,并指导其他各项技术的实施。倘若对果蔬生理生化不熟悉、不重视,不做深入分析和思考,即使产品制作出来,种种问题也会接踵而来,造成保鲜损失、产品损失,毕竟气调保鲜技术装备是以保鲜为前提的产品。当然,仅仅熟知果蔬生理生化是不够的,还必须同时熟悉掌握其他各项技术,否则,无法起到正确的、可行的指导作用。

温度和气体组成成分的浓度是影响果蔬呼吸作用的主要因素,失水和菌害则是影响果蔬保鲜质量的重要因素。气调保鲜要解决这四大问题,并最终落实在系统的控制实施过程之中。控制实施过程是在果蔬生理生化研究基础上集其他所有技术相互磨合的结晶,并将其作为系统应用软件写入计算机芯片。拆卸、解剖引进装备,可以了解到结构上的特点和尺寸,但控制过程的实施仍然不易弄清和把握。也正因此,在无法得到国外相应技术软件的情况下,国内企业自主开发气调保鲜技术装备,结构上可能相似相近,而控制实施过程肯定有所不同,因为企业各自对果蔬生理生化的研究、理解、运用会有不同。因此,技术问题可以归结为综合技术能力、果蔬生理生化及控制实施过程。

2.2投资问题

学科常以研究为主题,技术常以制造作舞台。气调保鲜技术装备则是跨学科、多技术的运用与结合,尤其是果蔬种类、品种在生理生化性质上存在着或大或小的差异,使得气调保鲜的控制实施过程内涵丰富,开发气调保鲜技术装备伴有持续性的技术研发,需要一定的人力资源条件和技术研究条件。于是,产生了其他的投资问题:一方面无论是制造业投资还是经营业投资,国内讲究拿来主义,不愿涉足带有技术研发性质的产品项目;另一方面,多数产品技术型企业包括制冷技术企业,一般只是在某个技术领域或某个单项技术上具有专长、优势,不具备跨学科、多技术的综合研发能力。

资本雄厚的成功企业理应求投资这样的科技产品新项目。不过,中国绝大多数成功企业有着跳跃性的发展经历和商业经验,斐然业绩容易使人淡忘机遇的由来,以至形成了机遇投资、机遇发展的惯性思维,“短、平、快”几乎成了唯一正确的商业投资理念。技术综合性、技术研发性为当今世界上科技产品推陈出新的主要特征,但这仍然是我国科技产品自主创新中的一处软肋。百年一遇的世界金融危机扩散影响到国内实体经济,从中不难看到,产能闲置、关门倒闭的大多是严重依赖国际市场需求或产品缺乏技术深度的企业。近几年,国内创业风险投资如雨后春笋般涌现,但风险投资总是将“技术是否成熟,产品是否成熟”作为投资与否的前提。所有的都成熟了,投资就没有风险了。自20世纪中期美国兴起创业投资基金到现今风靡全球的PE私企股权投资,投资目标均围绕技术、产品尚未完全成熟但具有发展前景的高科技产品和新兴产业项目。

我国强调大力发展农业,以工业技术改造农业,提高农业物质技术装备水平,气调保鲜技术的应用与发展当在此列。政府有能力打破国内科技产品自主创新中的投资僵局,但现在政府不应作为市场主体的说法演变成政府不应直接投资企业,国有资本只能从企业退出而不宜进入。从凯恩斯年代到现时西方经济,不再仅仅是宏观经济受国家干预、国家调节,甚至出现了国家直接注资,插手企业经营,这并非因金融危机而偶然发生,马克思早就揭示过传统资本主义经济模式的弊端,完全赖于企业自发的市场经济也在与时蜕变。我国科技产品自主创新中,政府直接投资可能比扶持更具责任、更有实效。

2.3成本问题

成本问题来自与冷藏保鲜技术装备的比较,气调保鲜技术装备造价高于冷藏保鲜技术装备造价。由于配置设备及构件材料不同,国内市场价格较为混杂,就小吨位型的国产果蔬保鲜技术装备来说,通常的价格范围大致是:国产自建冷藏库造价3 000~4 000元/t容量(包括土建),国产自建气调库造价7 000~9 000元/t容量(包括土建);国产冷藏集装箱售价34~40万元/只(带发电机组),国产气调集装箱售价46~52万元/只(带发电机组)。现在完全从国外引进气调库,价格都在1.5万元/t容量以上,甚至近2万元/t容量。上述国产气调集装箱的价格是根据国内个别企业的产品开发和试用情况,推测今后国内市场上所应有的价格范围。

果蔬保鲜既涉及生产行为又涉及经营行为,装备制造企业要有产品生产利润,市场用户要有使用效益,因而气调保鲜技术装备的成本分别有生产成本和使用成本。生产成本高低乃至市场价格高低,对市场用户并不构成实质性问题。当气调保鲜技术装备可以显著延长果蔬贮藏时间,用其保鲜果蔬确实可以带来较高的保鲜附加值时,市场用户只要简单测算得出产品使用可产生的商业收益及投资回收期,即可作出购买判断。另一方面,生产成本关系到产品市场价位,关系到产品销售利润,生产企业会不断努力降低产品的生产成本,特别是努力降低设备配套成本,追求规模经济。

真正的成本问题是产品的使用成本,用户于此敏感,国家要求“节能减排”。气调保鲜技术装备的运行是以空气作“原料”,不使用任何防腐剂、保鲜剂,产品的生产和使用过程中几乎没有环境污染。但气调保鲜同冷藏保鲜一样,属于连续工作模式,使用耗电大,使用成本应该是更加注重、更加投入的问题。在产品制造角度,降低气调保鲜技术装备的使用成本可以从2个方面考虑:一是结构设计上做改进,提高气调保鲜技术装备的气密性,降低使用能耗。结构设计上还要考虑气体、冷风、水雾的均匀分布及合理流动,减少不必要的电耗。二是系统设计上作文章,连续工作模式是高能耗的主因,设计合理的、适用的控制系统能够改良连续工作模式,有效降低工作电耗。

3气调保鲜的市场前景

中国是世界上最大的果蔬生产国,2007年,果蔬总产量达到7.4亿吨,其中,水果产量约1.8亿吨,占世界水果总产量的比重约30%;蔬菜产量约5.6亿吨,占世界蔬菜总产量的比重约50%。但我国绝大部分果蔬是采后以初级产品形式产地鲜销,附加值低,缺乏产后处理能力,产后加工比重仅10%,产后贮藏比重不足20%,果蔬采收时平均损耗25%~30%。中国也是世界上果蔬出口大国,水果出口量居世界第1位,蔬菜出口量居世界第4位,但鲜冷藏果蔬出口量占产量的比重低。2007年,我国鲜冷藏水果出口量约230万吨(全年1~11月份累计出口量214.16万吨,按月均出口量19.47万吨作估算),占水果产量比重逾1%;鲜冷藏蔬菜出口量约410万吨,占蔬菜产量比重不到1%。除贸易壁垒、绿色标准外,保鲜贮运能力是制约中国扩大果蔬出口的最重要原因。

长期以来,我国果蔬生产一直被“旺季烂、淡季断”的现实困扰着,如果按果蔬采收时平均25%的损失率,自然产值平均1 000元/t(1元/kg)计算,2007年,国内果蔬采收时的损失高达1.85亿吨,自然产值损失高达1 850亿元,中国是一人口大国、农产品消费大国,气调保鲜在国内有着巨大的市场空间和广阔的发展前景。国家有关部门曾规划到2010年国内农产品的产后处理率要达到产时的45%~55%。果蔬贮藏率应该从20%提高到30%~36%,增幅10%~16%。如果以2010年后我国果蔬年总产量为7亿吨作估算,将新增0.7~1.1亿吨的果蔬需要保鲜贮藏,按冷藏库造价3 000元/t容量计算,新增市场份额2 100~3 300亿元。如果我国气调保鲜贮藏的比重能提高到发达国家平均水平60%的1/10,即6%,每年有4 200万吨果蔬要进入气调保鲜贮藏,按气调库造价7 000元/t容量,需配套的气调保鲜技术装备价值2 940亿元。

气调保鲜技术应用的范围极为广阔,不仅是果蔬,鲜花、茶叶、中药材、苗木、种子及粮食等植物类种可以采用气调保鲜、气调贮藏,肉禽、海鲜以及淡水产品等也有着极为诱人的气调保鲜贮藏研究前景。气调保鲜技术装备的开发也不会仅仅停留在气调库、气调集装箱这两大类产品上,今后有可能进一步研发出食品超市所用的气调储藏柜以及家庭所用的气调冰箱,届时,果蔬的贮藏、运输、销售、消费等环节就能始终处于气调保鲜过程中,形成完整的果蔬气调保鲜市场营运链。此外,气调保鲜技术装备还有着潜在的军用前途,作为配套装备,有利于野战的机动灵活性,有利于提高边防守备、远洋巡航的生活质量。

近两年,国内气调保鲜领域正悄然发生变化,欣欣迹象连连出现:一是对气调保鲜关注的市场人士增多,气调保鲜可能带来的种种商机让不少果蔬种植主开始争取立项,筹建气调保鲜库,不少果蔬经营主在果蔬箱装上标注“气调保鲜”,宣传果蔬保鲜新概念;二是一些拟投资转型以及欲进入高新技术领域的企业,包括有上市公司在内,将气调保鲜纳入其视野,或者是已经出资收购股权,投资介入从事气调保鲜技术的企业,或者是正在进行项目可行性调研及论证;三是地方政府开始重视气调保鲜,不少地方财政拨出专项资金尝试开展气调保鲜技术的应用,在国外引进的基础上组织人力、财力研究自制,相关政府部门也在积极研究政策,考虑如何扶持和推广。目前,国内已研制出应用各种塑料薄膜进行简易气调贮藏的应用系统,已达到实用阶段,并继续向自动化气调保鲜贮藏方向发展。不久的将来,气调保鲜技术在中国的应用与发展就会步入崭新的阶段。

4参考文献

[1] 杨艳芬,王则金.我国果蔬气调贮藏保鲜技术的研究进展[J].福建农机,2003(2):18-19.

[2] 中国国家统计局.2008年中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2008.

[3] 张意轩.中国蔬菜产量世界第一[N].人民日报(海外版),2008-11-25(1).

[4] 吴齐.气调保鲜技术在我国的应用及前景展望[J].农业展望,2009(4):40-43.

[5] 李颖,王红育.复合气调保鲜包装(MAP)在果蔬保鲜中的应用[J].农技服务,2008(1):120-121.

[6] 李莹.果蔬气调贮藏的优质及发展前景[J].食品工程,2006(2):8-10.

[7] 李萍,韩涛,李丽萍,等.化学结合物理技术在果蔬贮藏中的研究与应用[J].食品工业科技,2007(9):236-240.

[8] 郝晓玲,王如福.高新技术在果蔬贮藏中的应用[J].食品研究与开发,2003(4):107-108.