Äpfel erntefrisch halten

Lagerung in kontrollierter Atmosphäre erfordert genaue Kohlendioxidmessungen

Die Lagerung in kontrollierter Atmosphäre ist eine weit verbreitete Technik bei längerer Lagerung von frisch gepflücktem Obst und Gemüse. In der Vergangenheit war diese Art von Lagerung die primäre Methode für die längere Lagerung von Äpfeln. Durch einen biologischen Prozess namens Atmung nehmen Äpfel Sauerstoff auf und erzeugen Kohlendioxid, Wasser und Wärme. Die Lagerung in kontrollierter Atmosphäre ist ein völlig natürlicher Prozess: Die Auswirkungen der Atmung werden auf ein Minimum reduziert, indem die Umgebungsbedingungen der gelagerten Früchte kontrolliert werden. Durch diese Lagerung ist es möglich, das ganze Jahr über knackige, saftige Äpfel zu kaufen. Viele Apfelsorten sind so neun bis 12 Monate haltbar, während sie in Kühlregalen nur zwei bis drei Monate halten.

Optimale Bedingungen sind wichtig

Um Äpfel effektiv zu lagern, muss die Lagerungsatmosphäre einen kontrollierten Feuchte-, Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt sowie eine kontrollierte Temperatur aufweisen. O2- und CO2-Konzentrationen sind bei der Lagerung in kontrollierter Atmosphäre wesentlich. Beide Bereiche müssen zwischen 0,5 und 2,5 % liegen. Die optimalen Konzentrationen variieren für verschiedene Apfelsorten (d. h. für Golden Delicious-Äpfel sind möglicherweise andere Bedingungen erforderlich als für Jonagold-Äpfel). Die relative Feuchte wird zwischen 90 und 95 % gehalten. Hohe relative Feuchte verlangsamt den Wasserverlust und verlängert die Lagerfähigkeit des Produkts. Ein Feuchtegehalt, der sich zu nahe am Sättigungspunkt befindet, fördert jedoch das Bakterienwachstum. Die Temperatur im Lagerbehälter wird auf etwa 1 °C gehalten. Das ist der niedrigstmögliche Wert, bevor Gewebeschäden auftreten.

Sorgfältig gestalteter Ablauf

Der typische Ablauf für die Lagerung in kontrollierter Atmosphäre beginnt mit dem Befüllen einer Lagerkammer mit Äpfeln. Einige Kammern sind groß genug, um bis zu 400 Tonnen Äpfel unterzubringen. Dann wird das Kühlgerät aktiviert, um die Zieltemperatur von 1 °C zu erreichen. Während der Kühlung bleiben Fenster und andere Kammeröffnungen offen, um ein mögliches Zusammenfallen aufgrund von Druckänderungen zu verhindern. Wenn die gewünschte Lagertemperatur erreicht wurde, wird die luftdichte Tür verschlossen. Nach dem Verschließen wird ein Stickstoffgenerator gestartet, um die O2-Konzentration in der Kammer von 21 % (in normaler Luft) auf ca. 3 % zu senken. Sobald dieser Wert erreicht wurde, wird durch die Atmung der Frucht die O2-Konzentration weiter verringert. Sollte die O2-Konzentration jemals auf Null fallen, würden die Äpfel unerwünschte und irreversible Fermentationsreaktionen in der Frucht erleiden. Wenn der O2-Gehalt unter die sichere Konzentration fällt, wird der Kammer Außenluft zugeführt, um die O2-Konzentration auf den vorgesehenen Wert zu erhöhen.

Die Äpfel erzeugen nicht nur CO2, sondern auch Ethylengas, das die Reifung beschleunigt. Ein erhöhter CO2-Gehalt stoppt die Ethylenproduktion und verlangsamt daher den Reifungsprozess von Äpfeln drastisch. Wenn die CO2-Konzentration jedoch zu hoch ist, wirkt sich dies negativ auf den Apfel aus, d. h. Aussehen, Geschmack und Nährwert werden zerstört. Um das CO2 auf dem gewünschten Niveau zu halten, muss das überschüssige CO2 aus der Luft in der Kammer entfernt werden. Gasanalysatoren überwachen und regeln die Zugabe und Entfernung von O2 und die Reduzierung von CO2 im Laufe der Lagerzeit. Aufgrund ihrer Aufgabe, die gewünschten Gaskonzentrationen in den Kammern zu regeln, sind diese Analysegeräte für den Betrieb des gesamten Systems entscheidend

Von Kalksäcken zu raffinierteren Methoden

Vor Jahren wurde Kalkhydrat eingesetzt, um das CO2 in Fruchtlagern zu regeln. Dazu wurden Kalksäcke auf Paletten im Lager platziert, wo das gesamte CO2, das von den Äpfeln ausgestoßen wird, absorbiert wurde. Das Lager war somit frei von CO2. Kalk (Calciumoxid, CaO) absorbiert CO2 und bildet wiederum Calciumcarbonat (Kalkstein, CaCO3). Nachdem der gesamte Kalk zu Calciumcarbonat umgewandelt worden war, musste der Lagerraum manuell entlüftet oder mit Stickstoff gespült werden, um den CO2-Gehalt zu regeln. Stickstoffgeneratoren erfordern große Hochleistungsluftkompressoren, die im Dauerbetrieb kostspielig sein können. Ein Kohlendioxidwäscher ist eine effizientere und kostengünstigere Lösung zur Entfernung und Regelung von CO2 in einem Lager für Früchte. CO2-Wäscher entfernen nicht nur CO2, sondern auch einige flüchtige organische Kohlenstoffe und Ethylen und ermöglichen so eine optimale Lagerung von Früchten.

Intelligente CO2-Wäscher

Storage Control Systems, Inc. ist ein Unternehmen, das sich auf Gasanalysegeräte, Stickstoffgeneratoren und CO2-Wäscher für Lagerungssysteme in kontrollierter Atmosphäre spezialisiert hat. Mit mehr als 25 Jahren Geschäftserfahrung gehören sie weltweit zu den traditionsreichsten Unternehmen der Branche. SCS bietet den einzigartigen CO2-Wäscher Series II Smart Scrubber an. Dieser Wäscher besteht aus zwei zylindrischen Auflageflächen, die Aktivkohle enthalten. Aktivkohle ist ein poröses Adsorptionsmaterial, d. h. die Kohlendioxidmoleküle werden von der Oberfläche des Kohlenstoffträgers angezogen und haften daran. Die Aktivkohle wird allmählich gesättigt, daher müssen die Auflageflächen regelmäßig entlüftet werden, um das CO2 zu entfernen. Die Einheit ist so programmiert, dass an einer Auflagefläche adsorbiert und die andere mit frischer Luft gespült wird, um ein kontinuierliches Waschen zu ermöglichen. Der Series II Smart Scrubber ist auch mit einem DeOx-Zyklus programmiert, um die Sauerstoffrückkopplung zum Lagerraum zu minimieren. Beim Series II Smart Scrubber kommt eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mit Farb-Touchscreen-Oberfläche zum Einsatz, um Steuerungs- und Sequenzierungsfunktionen auszuführen. Die SPS-Bedienerschnittstelle ermöglicht eine einfache Programmierung der CO2-Konzentrationen, was zu einem äußerst effektiven Lagerungsablauf von frischen Früchten führt. 

Das Vaisala CARBOCAP® Kohlendioxidmodul GMM221 wird zur Überwachung des CO2-Ausstoßes der Auflageflächen verwendet, wodurch die Umstellung des Prozesses von Waschen auf Regeneration oder umgekehrt zum effizientesten Zeitpunkt erfolgt. Außerdem wird zu Beginn des Zyklus mit dem GMM221 eine Probe des CO2-Gehalts aus dem Lagerraum erstellt. Diese Informationen werden in der SPS protokolliert, welche die Messwerte dazu nutzt, um die optimalen Werte für Waschen und Regeneration festzulegen. Der Vaisala Kohlendioxidsensor ist sehr stabil, sehr zuverlässig, erfordert keine Routinekalibrierung und kann Gaskonzentrationen über mehrere Monate mit einer Genauigkeit von <0,5 % messen. Dies trägt maßgeblich zu einer erfolgreichen längeren Lagerung von von Früchten mit minimal benötigter Wartung bei.

Der Artikel wurde ursprünglich in den Vaisala News 175/2007 (Penny Hickey, Application Engineer, Vaisala, Woburn, MA, USA) veröffentlicht.

GMM221 wird durch GMP251 ersetzt.