关于舰船应用气调保鲜冷藏单元的研究

何 磊，柴镇江，施晓波

(1．海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海 200129；2. 沪东中华造船(集团)有限公司，上海 200129)

关于舰船应用气调保鲜冷藏单元的研究

何 磊1，柴镇江1，施晓波2

(1．海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海 200129；2. 沪东中华造船(集团)有限公司，上海 200129)

通过对舰船气调保鲜系统原理和气调保鲜冷藏单元组成的阐述，分析了气调保鲜冷藏单元相比传统的果蔬保鲜组合冷库具有保鲜效果好、安装简单、适用性强和使用可靠等优势。指出了在舰船上使用气调保鲜冷藏单元要注意的事项，认为舰船上应用气调保鲜冷藏单元具有一定的现实意义。

果蔬；气调；冷藏单元；适用性；安全保障

0 引言

随着我国海军从黄海海军向蓝海海军的战略转变，海军舰艇在海上执行任务的单次时间越来越长，不论是巡逻、护渔、演习训练以及亚丁湾护航，都对舰艇的自持力和续航力提出了很高的要求。而舰艇除了在设备上应满足自持力和续航力的要求外，舰艇上工作的官兵是否也能在长期的海上生活工作中保持良好的身体素质变的尤为重要。

新鲜的果蔬可提供人体必需的多种维生素、矿物质、膳食纤维等，可维持人体内的酸碱平衡，促进新陈代谢。如果人长期吃不到新鲜的果蔬会影响人体的健康，导致贫血、溃疡、精神不振等情况。对于长期远离陆地在海上执行各种任务的海军舰艇来说，缺少新鲜果蔬是一个非常棘手的问题，主要是由于果蔬相对其他食品肉类来说贮藏时间短(冷库环境下一般不超过一周)，又不能在低温下冷冻，加上舰艇上的果蔬贮藏环境存在空间小、混合贮藏导致催熟腐烂等问题。海军官兵经常是在出海一周后就开始面临长期吃不到新鲜果蔬，进而直接影响到海军官兵的身体健康，这对舰艇长时间执行任务产生了非常不利的影响。因此如何提高舰艇上果蔬贮藏保鲜能力，实现海军官兵能够长期吃到新鲜优质果蔬，从而保证海军官兵在长距离、长时间连续航行和执行任务过程中依然能保证身体健康和体能，是现阶段迫切需要解决的问题。

1 舰船果蔬保鲜

1.1 传统果蔬保鲜方式

目前，舰船果蔬保鲜主要是依靠在低温冷藏蔬菜库内配备臭氧发生器和乙烯脱除保鲜装置，其原理是由臭氧发生器产生臭氧离子来对库内进行杀菌，减少导致果蔬腐烂变质的细菌；由乙烯脱除装置来对库内空气进行过滤，将果蔬在贮藏中释放的催熟剂乙烯进行脱除转化，减缓果蔬的成熟速度。利用这个方法虽然可对果蔬保鲜期有一定的延长，但效果有限，根据调研发现一般能将果蔬的贮藏时限延长至15d左右，而类似于亚丁湾护航这样超过一个月才补给一次的任务来说，这种方法不能满足需求。

1.2 气调保鲜冷藏单元

1.2.1 气调保鲜冷藏概述

气调冷藏保鲜是利用陆用大型气调冷藏库的成熟技术，在冷藏的基础上，增加了气体成分调节，通过对贮藏环境中温度、湿度、氮气、二氧化碳、氧气浓度和乙烯浓度等条件的有效控制，抑制果蔬呼吸作用，延缓其新陈代谢过程，通常气调贮藏比普通冷藏可延长贮藏期2～3倍。该技术已经在民用市场被广泛利用，被证明是现在最先进的果蔬保鲜贮藏方法。目前舰船上的气调调节方式主要是充氮降氧加上乙烯脱除，其原理是将制氮机产生的氮气，强制性的充入冷藏库内来置换空气，或在二氧化碳含量高时，用以置换二氧化碳，以达到快速降氧和控制适量二氧化碳，并同时定时进行乙烯脱除处理。气调保鲜原理框架图见图 1。

这种调节方式可将冷藏库内的氧气浓度控制在1%～5%，二氧化碳浓度控制在3%～10%，这样可有效抑制果蔬的呼吸作用和微生物的生长繁殖，也间接影响其蒸发，并且可延缓叶绿素的分解，对水果还有保硬效果。控制适当高的二氧化碳含量，可减缓呼吸。同时二氧化碳是乙烯作用的竞争性抑制剂，提高气调库内的二氧化碳含量，会使水果的内源乙烯合成速度减缓[1]。

图1 气调保鲜原理框架图

1.2.2 气调保鲜冷藏单元的组成

气调保鲜冷藏单元将气调保鲜设备、冷藏设备和气密冷库三大设备整合为一体，外形可根据舰船总体设计进行定制，作为一个分段或者舱室直接吊装。保鲜冷藏单元分为三个大小不一的舱室，分别用于放置设备、贮藏蔬菜和贮藏水果。保鲜冷藏单元一般包含制冷设备、制氮设备、二氧化碳脱除设备、乙烯脱除设备、湿度调节装置等。所有的设备均可自动运行和手动调节。其中气调保鲜设备、冷藏设备及电控机柜全部集成于设备舱，单元控制采用PLC控制方式，可通过库外监控方式监视和控制气调冷藏单元的运行状态。典型的气调保鲜冷藏单元布置见图2。

图2 气调保鲜冷藏单元典型布置图

2 气调保鲜冷藏单元在舰船上使用的优势

该单元由于采用了陆用气调冷藏库的成熟技术，在保鲜原理上和可靠性上都是具有先天优势，然后根据舰船使用环境进行适应性的改进，并结合现在造船业比较流行的模块化生产程序，配合壳舾涂一体化作业，相对于传统的单一组合式冷库具有以下优势。

2.1 保鲜效果好

相对于之前单一组合式冷库，其通过改变贮藏环境气体成分、相对湿度，最大程度的创造果蔬贮藏最佳环境，其效果变现主要在以下几个方面：气调贮藏单元营造的低氧环境(一般氧含量降低至1%～5%)，而适当的二氧化碳浓度可有效抑制果蔬呼吸作用，减少果蔬中营养物质的损耗，同时抑制病原菌的滋生繁殖，控制某些生理病害的发生；清除贮藏环境气体中的乙烯，以抑制其对果蔬的催熟作用，延缓后熟和衰老过程；增加环境气体中的相对湿度，以降低果蔬的蒸腾作用，从而达到果蔬长期贮藏保鲜的目的。所以，经气调贮藏保鲜的果蔬具有以下特点：1）很好的保持果蔬原有的形、色、香味；2）果实硬度高于普通冷藏环境；3）贮藏时间延长(经大量试验得出该单元可保证大多数果蔬的贮藏期在40d以上，包括较难贮藏的生菜、青菜，其中青菜贮藏到50d时还有80%以上的可食用率。而萝卜、蒜苗、花菜等贮藏期可达90d具有95%以上的可食用率)；4）果实腐烂率低、自然损耗(失水率)低；5）延长货架期（货架期为果蔬在解除气调状态后仍具有的一段很长时间的“滞后效应”或休眠期。其对舰船远航的使用是有积极作用的，官兵可根据需要定期从单元内取出定量的果蔬食用而不担心出库后果蔬很快腐烂变质）；6）适于长期运输贮藏(可根据需要由都具有气调保鲜冷藏单元的补给舰为作战舰艇补充新鲜果蔬)。

2.2 舰船适用性好

1）由于作战舰船空间有限，相对于民用船舶和陆用冷库来说空间都非常紧张，该单元灵活的设备布局以及可根据舰船总体设计重新设计的库体为舰船设计和施工带来了极大的便利。单元冷库的所有配套设备如制冷系统、泄水系统、冷却水系统、通风系统、电控系统及冷库附件均安装于同一单元上，以完整产品出厂，因此具有安装方便迅速，只要接通电源、泄水、冷却水和通风接口即可投入运行[2]。

2）气调库相对于传统组合式冷库对库体本身的密性要求高，主要是为保证库内气体成份浓度长时间内稳定，并防止氮气泄漏。气调库气密测试主要采用正压测试法。目前关于舰船上气调库气密标准没有明确规定，一般参考我国行业标准《气调冷藏库设计规范》中的相关要求[3]。

传统组合式冷库库体一般采用现场装配式结构，由预制不锈钢绝热复合板(彩钢板+聚氨酯泡沫+防潮胶合板+不锈钢板)、冷库门、地漏及其他附件现场组装而成。但由于预制不锈钢绝热复合板的接缝处均采用企口连接和硅胶密封，处理不好很易泄漏，加上舰船的震动本来就比普通船大，长期的震动必定会使接缝间隙越来越大，保证不了气密性。另外，普通冷库门也难以达到气密要求。而单元冷库库体外是用钢板焊接成的一个钢性围壁，先对此钢性围壁做密性试验，合格后再在钢围壁内部装配库板结构。所以单元冷库的密性是靠库体外钢围壁来保证的，这样很好的解决了不锈钢绝热复合板接缝处的泄漏问题，同时又采用了具有弹性材料密封的专用气调库气密门，并对库体上所有对外接口做好密封措施，这样可以大大改进库体气密性[4]。另外，单元冷库实船安装时是整体固定在船体基座上，因此它的强度更大，刚性更好，可更好适应不同现场安装情况与舰船航行时带来的各种不利因素。

所以以单元或者模块的形式在生产厂家全部做好再吊装上船也从工艺上保证了其冷藏保鲜的效果(传统组合式冷库由于在造船现场进行拼装，难免密封性受到影响，进而直接导致冷藏效果大打折扣)。

3 气调保鲜冷藏单元在舰船上使用的注意点

由于气调保鲜是一种新的果蔬贮藏概念，其在设计和使用上与传统的冷库是有本质区别的，总结下来气调保鲜冷藏单元在舰船上使用还需注意以下几点。

3.1 与常规冷藏库共同使用

气调保鲜冷藏单元虽是根据常规冷藏库发展而来的，但其更主要的目的是针对长时间的果蔬贮藏，而由于其内外部要求尽可能的隔绝并尽可能的避免打开，所以其应和常规冷库共同协调使用才能达到保鲜效果和使用便利性的统一。

3.2 减少库门打开次数

气调保鲜冷藏单元必须具有良好的气密性。由于其保鲜原理是依靠调节库内气体成分来达到保鲜的目的，并在果蔬贮藏期间较长时间，来维持设定的指标，所以减免库内外气体的交换对单元保鲜效果起到了有较大的影响，从理论上来讲打开库门次数越少，保鲜效果就越好。所以在该单元的使用上应该和传统组合式冷库有所区别，根据食品常规冷藏保鲜的规律，一般建议一周左右打开一次取出定量的果蔬放置于常规冷库内食用，并应快进快出。

3.3 安全保障

3.3.1 库体安全

由于单元的库体是密闭的，当库内外温度升降变化时，其内部压力也会随之变化，从而导致库内外有一定的压差，故在设计气调保鲜冷藏单元时应布置安全阀和气压调节装置，以使内外压差控制在一个较为安全的范围内。为避免安全阀或气压调节装置失灵，库体内还应设有微压差双向安全保险开关，当库内压力超过设定值时，系统将发出声光报警，设备自动停机；

3.3.2 人员安全

气调库内含氧量一般在5%以下，如此低的含氧环境将威胁进库操作人员的生命安全，必须在进库前用增氧风机吹入常氧空气，只有当库内含氧量增至15%以上才能入库操作。因此，应在库门旁设置安全操作控制盒及安全警示灯，当舰员需进入库内作业时，在安全操作控制盒上打开增氧风机，待安全警示灯灭，表明库内增氧完成，库内含氧量已≥15%，人员可入库操作。若舰员未按规定操作，即安全警示灯未灭就将库门打开，此时系统将发出声光报警，设备自动停机。

4 结论

气调保鲜技术最早应用于民用，所以其在民用市场上应用非常广泛，从大型的陆用气调保鲜贮藏库建设到跨国生鲜食品海上进出口贸易都能见到气调保鲜设备的身影，其作为现代生鲜食物冷链建设中重要的部分已成为广大人民生活中不可缺少的一部分。将该成熟技术引入用来解决海军官兵在长期海上生活中无法吃到新鲜果蔬的问题具有现实意义。

[1] 尉迟斌, 卢士迅, 周祖毅. 实用制冷与空调工程手册[M]. 北京:机械工业出版社, 2001.

[2] 王强生, 张中明. 船用伙食冷库[J]. 机电设备,2006（6）：3-4.

[3] 中华人民共和国商务部. 气调冷藏库设计规范[M].北京: 中国计划出版社, 2009.

[4] 赵磊, 张慧. 气调保鲜库在现代船舶上的运用[J].船舶, 2008(8)：6-8.

瓦锡兰为中国政府公务船提供推进设备解决方案

瓦锡兰作为船舶行业领先的解决方案和服务提供商，已与中国交通进出口总公司签订了为四艘新造海洋救助船提供主推进系统的合同。这批船正在广州中船黄埔造船有限公司建造，并计划于2014年年底交船。该订单作为同期22艘船的一系列合同中的一部分，于2013年第二季度签署。

完整的瓦锡兰推进解决方案包括9缸瓦锡兰32主机、瓦锡兰可调距螺旋桨（CPP）、齿轮箱、轴带发电机和瓦锡兰Lipstronic 7000推进控制系统。为了满足客户的要求以及船只运行的规定，瓦锡兰对整体的方案已经进行了优化。因为执行海洋救助作业往往是在复杂的海域和恶劣的天气情况下进行的，可靠性和安全性是赢得该合同最优先被考虑的因素。除了在为最苛刻的作业条件而开发的设备解决方案方面具有杰出的业绩记录之外，瓦锡兰在支持特种用途船方面有超过50年的经验。

“我们很荣幸被选为这些船的推进设备供应商。这些船将在恶劣的自然环境下运行，这意味着效率和可靠性是至关重要的。瓦锡兰的完全集成推进系统解决方案的设计正是针对最苛刻的需求而设计的。我们不仅利用瓦锡兰广泛的商业专长和经验来支持这种能力，而且也从业界最全面的服务网络中汲取经验。”瓦锡兰船舶动力部销售副总裁Aaron Bresnahan先生说道。

这些船将隶属于中国交通运输部救助打捞局，瓦锡兰为中国救助打捞局供应设备已有超过15年的历史。瓦锡兰也是欧洲第一家就深化相互协作水平，促进双方交流与沟通建立长期机制，与中国交通运输部签订谅解备忘录的企业。

Research on Using Controlled Atmosphere Refrigeration Unit on Naval Vessel

HE Lei1, CHAI Zhen-jiang1, SHI Xiao-bo2
(1. Navy Representatives Office at Hudong-Zhonghua Shipbuilding Co. Ltd., Shanghai 200129, China; 2. Hudong-zhonghua Shipbuilding Co. Ltd.., Shanghai 200129, China )

Through expatiating the composing of controlled atmosphere refrigeration unit and the principle of marine controlled atmosphere system, this paper analyses the advantages of controlled atmosphere refrigeration unit compared with traditional Pre-fab cold store of fruits and vegetables, such as good freshness, easy fixing, high applicability, reliable using and etc. Meanwhile, the paper points out some attentions about using controlled atmosphere refrigeration unit on naval vessel, which has practical significance to a certain extent.

fruits and vegetables; controlled atmosphere; refrigeration unit; applicability; safety control

U666

A

何磊 1982-， ，工程师。主要从事航船机电工程工作。