周　丹，李　爽，哈红霞，田　峰

[松下压缩机(大连)有限公司，辽宁 大连 116033]



·低温与制冷·

香蕉催熟库制冷系统设计及实验研究

周丹，李爽，哈红霞，田峰

[松下压缩机(大连)有限公司，辽宁 大连 116033]

摘要:催熟工艺对香蕉品质有着至关重要的影响。总结了香蕉催熟库温度、湿度、催熟剂浓度等设计参数，针对催熟库规划布局、货物摆放方式、送风方式、制冷系统设计、新风换气系统设计提出了解决方案，并结合实验测试，对温度均匀性和香蕉催熟品质进行了分析。

关键词:香蕉；催熟；温度控制；制冷系统

田间自然成熟的香蕉保鲜时间很短，仅为2～3 d，长期贮藏及长途运输的香蕉一般在七八成成熟时采收，出售前再进行人工催熟。催熟处理是香蕉贮藏保鲜过程中的一个重要环节，直接影响香蕉的品质[1]。

催熟方法有很多种，包括乙烯催熟法、乙烯利催熟法、熏香催熟法、混果催熟法等。催熟效果与催熟库的环境状况密切相关，取决于温度、湿度、催熟剂浓度、氧气浓度、二氧化碳浓度、气流组织等因素。大量研究资料显示温度和湿度是主要影响因素，在催熟的不同阶段，必须进行合理的温湿度控制，才能取得良好的催熟效果[2]。

笔者参与了国内多个香蕉催熟库项目制冷系统设计工作，针对其规划布局、货物摆放方式、送风方式、制冷系统和新风换气系统设计等方面提出了解决方案。本文总结了香蕉催熟库工艺设计参数、制冷系统设计要点，并进行了相关实验研究。

1香蕉催熟库工艺设计参数

香蕉冷库整体布局由香蕉收发货暂存区、生蕉保鲜库和香蕉催熟库三个功能区组成，如图1所示。

第一部分是香蕉收发货暂存区，靠近月台，宽度为8～10 m，用于对运输来的生蕉进行分级整理。

第二部分是生蕉保鲜库，用于对生蕉进行预冷及贮存，设计温度为12～15 ℃，面积和数量可根据项目规模和每日进货量来确定，库高5～6 m，墙体和顶板一般采用75～100 mm厚聚氨酯保温板，地面保温采用100 mm厚XPS挤塑板，分层错缝铺设。

图1　香蕉冷库建筑平面布局图

第三部分是香蕉催熟库，用于对生蕉进行人工催熟处理，单间面积范围从几十平方米到几百平方米，需要根据市场变化特点和销售能力确定，可以不同面积冷间进行组合设计，这样使用起来比较灵活，考虑到催熟周期较长，为了保证每日都可以出货，数量至少为催熟周期的2～3倍。

温度是影响香蕉催熟效果的关键性因素之一，最低临界温度为13 ℃，最高临界温度为27 ℃。催熟时间与温度的关系见图2中的曲线[3]，温度低，催熟时间较长，催熟库利用率较低，温度高，香蕉会很快变软，叶绿素不能及时分解，叶黄素和胡萝卜素显现不出来，香蕉虽已变软，但果皮颜色难以转黄，香甜味也差，俗称“青皮熟”，商品价值较低，因此可以通过调节催熟温度来控制催熟时间长短。

图2　香蕉催熟时间随温度变化曲线

催熟过程中采用的是高温催熟和低温转色两阶段温度控制，库温控制在15～25 ℃，其中0～24 h，库温控制在23～25 ℃，温度较高，可以加快香蕉成熟变色，使叶绿素及时分解，叶黄素和胡萝卜素出现，24～48 h，温度降至13～15℃，48 h至催熟结束，温度维持在13～15℃，温度降低后有利于上色均匀，可延长货架期。香蕉催熟周期长短还取决于生蕉的品种、品质等因素，一般大蕉类催熟时间为5～6 d，小蕉类催熟时间为3～4 d。

保持催熟环境的高湿度，是获得优质高档香蕉的关键。试验证明，催熟的前阶段(果皮退绿前)，要求保持相对湿度达90%～95%，否则果皮不退绿或退色不均匀，且足够高的湿度，可抑制香蕉炭疽病的发生。湿度低，还会引起果皮皱缩，果皮色泽发暗。但后阶段(果皮从微黄开始后)湿度应稍低，以80%～85%为宜，否则，果实香气减少，易断果指，果肉偏软，影响搬运和销售。总结一下，即高湿度催熟，低湿度转色。

乙烯或乙烯利溶液均可作为香蕉催熟剂。催熟剂浓度低，催熟时间长；浓度高，后熟快，但果肉易软化，果皮易断，货架期较短。催熟剂浓度对催熟时间的影响不如温度大。采用乙烯时要求浓度控制在1000×10-6以下，催熟开始时密封24 h。

香蕉催熟过程中呼吸强度很大，尤其是呼吸高峰期，需要大量的氧气，并放出大量二氧化碳。氧气不足或二氧化碳浓度过高，会抑制延迟香蕉的黄熟，严重缺氧和二氧化碳中毒时，香蕉会产生异味，因此香蕉催熟库应设计新风换气系统。国外先进的催熟房，装有抽气机及乙烯气体进气机，恒定供给乙烯量和氧气量，并抽出房内的二氧化碳等。

另外香蕉的包装方式和摆放方式也会影响催熟效果，尽可能选择透气性好的包装材料，一方面可以减少水分损失，同时也能防止过分密封造成腐烂。采用“品”字形错位摆放方法，留出足够的通风换气空间。堆放高度不能阻挡送风气流，距风口下侧大约0.2～0.3 m。

2香蕉催熟库制冷系统设计

2.1冷负荷计算

香蕉催熟库冷负荷由四部分组成，围护结构热流量、货物热流量、电动机运转热流量和操作热流量，其中操作热流量包括开门、照明和操作人员热流量。计算香蕉催熟库冷负荷时需要注意以下三点：1. 关于货物热流量计算，如果有生蕉保鲜库进行预冷，则不需要再进行货物热流量计算；2. 通风换气次数比常规果蔬冷藏间取值大；3. 不需要计算操作热流量。

2.2制冷设备选择

由于香蕉催熟库一般采用满库催熟方式，并且催熟过程中不同阶段对温度要求不一样，因此适合采用一对一供冷系统，便于管理与控制。

选择制冷压缩机首先要考虑能效比，同时要考虑当冬季室外温度低于库温时，需要采用加热方式保证15～25 ℃的库温，南方地区适合采用热泵机组，北方地区可以采用电加热丝等辅助加热方案。在香蕉催熟设计的温度范围内，涡旋压缩机的能效比在4.5左右，活塞式和螺杆式压缩机的能效比在3.6左右，并且涡旋压缩机采用全封闭式结构，相比于半封闭式和开启式结构，其可靠性和价格优势都比较明显，因此香蕉催熟库适合采用涡旋压缩机。

末端冷却设备适合采用吊顶式直接送风空气冷却器，热力膨胀阀或者电子膨胀阀进行流量调节。

香蕉催熟库制冷系统原理如图3所示。

图3　香蕉催熟库制冷系统原理图

3香蕉催熟库实验研究

在重庆某大型超市物流冷库中进行了香蕉催熟过程的实验研究，该项目设计了60间香蕉催熟库，每间库体尺寸为6.2 m×4.2 m×2.4 m，库体保温采用100 mm厚聚氨酯双面彩钢板，设计温度为13～28 ℃，每间香蕉催熟库采用独立制冷系统，需求冷负荷为8.1 kW，采用松下4 HP涡旋热泵冷凝机组，库内采用单侧出风空气冷却器，设计湿度控制和新风换气系统，采用乙烯气体催熟法。本次实验目的是进行库内温度均匀性分析和香蕉催熟效果研究。

实验方法：催熟开始前将库温维持在23 ℃，湿度控制在90%～95%，在催熟库内放置一台乙烯发生器，将500 mL 95%浓度的医用酒精和乙烯颗粒加入到乙烯发生器中，调节好各种参数。把打开包装的香蕉用错位法整齐地堆放在催熟库两边，堆码高度为6～9层。催熟过程中开启乙烯发生器3～4 h，密封24 h后，进行通风换气20～30 min，24 h后将库温降至14 ℃，预计催熟时间为3～4 d。

在催熟库内设置了12个数据采集点，如图4所示，在香蕉入库后0 h、24 h、48 h、72 h 4个时期，记录各采集点的温度、风速、湿度、香蕉品质等实验数据。

图4　香蕉催熟库数据采集点

入库时间h温 度/℃Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6023.923.723.523.323.923.823.223.323.223.823.323.22423.723.623.32423.723.824.224.324.324.424.224.34814.114.314.114.514.414.314.814.714.915.215.315.27214.114.314.114.514.414.314.814.714.915.115.215.2

【】【】

测得的温度数据见表格1，刚入库时库内各点温差在0.7 ℃，与设定值最大偏差为0.9℃，库温比较均匀，几乎没有送风死角，入库24 h后，在距离冷风机较远区域，温度有所回升，最大超过设定值1.3 ℃，同样在入库48 h和72 h后，靠近冷风机区域温度与设定值偏差不大，远离冷风机区域温度与设定值偏差相对大一些，但也在适宜的催熟温度范围内，整体库温的均匀性较好，能够满足催熟工艺要求。

可以通过果皮颜色来判断香蕉成熟度。香蕉成熟度分级标准如下：1级，果皮颜色为绿色，果实硬；2级，果皮绿色开始转黄，果实较硬；3级，果皮黄色面积占全果表面积<10%，果实开始变软；4级，果皮黄色面积占全果表面积10%～50%，果实较软；5级，果皮黄色面积占全果表面积>50%，果实完全软化；6级，为全黄色；7级，出现斑点，开始褐化。

经实测，入库72 h后蕉果品质为4级，变色比较均匀，催熟效果较好，达到出货标准，可以出货。

4结论

笔者根据工程设计经验，对影响香蕉催熟效果的因素进行了分析，总结了香蕉催熟库工艺设计参数及制冷系统设计要点。

1. 温度和湿度是影响香蕉催熟效果的关键性因素，采用高温高湿催熟和低温低湿转色两阶段控制方式比较合理，还要结合香蕉品种、生蕉成熟度等因素进行温湿度和催熟周期设计。

2. 适合采用一对一独立制冷系统设计，涡旋机组效率较高，同时要采取措施解决冬季加热问题。

3. 货物采用错位法摆放，留出通风换气空间，保证库内温湿度均匀。

4. 需要设计新风换气系统，并与制冷系统、湿度控制系统、催熟系统相结合，才能达到良好的催熟效果。

参考文献：

[1] 林兰清. 香蕉的贮藏保鲜与催熟 [J]. 广西热带农业, 2004(4): 12-13.

[2] 彭埃天，王壁生，刘景梅，等. 香蕉采后处理技术规程研究 [J]. 广东农业科学, 2002(3): 43-45.

[3] 郭良才，岳平，段桂云. 香蕉催熟过程中的温湿度效应分析及模拟控制[J]. 甘肃气象，2003, 21(2): 31-33.

周丹(1977)，女，高级工程师，硕士研究生。研究方向：冷冻冷藏应用技术。联系地址：大连市甘井子区东海路78号。联系电话：13700098947。E-mail: 13700098947@ 139.com。

Refrigeration System Design and Experimental Research of Banana Ripening Cold Storage

ZHOU Dan, LI Shuang, HA Hongxia, TIAN Feng

[Panasonic Appliances Compressor (Dalian) Co., Ltd., Dalian 116033, China]

Abstract:Ripening process on banana quality has a crucial impact, this paper summarizes the banana ripening parameters, such as temperature, humidity and ripening agents concentration, and proposes the solutions of cold storage layout, goods arrangement mode, air supply mode, refrigeration system design and ventilation system design, and combining with experimental testing, analyzes the temperature uniformity and ripening banana quality.

Key words:banana; ripening; temperature control; refrigeration system

作者简介：

doi:10.3969/j.issn.1007-7804.2016.02.004

中图分类号：TB657.1

文献标志码：B

文章编号：1007-7804(2016)02-0015-04

收稿日期：2016-01-07