Omenoiden säilytys

Säätöilmavarastointi vaatii tarkkoja hiilidioksidimittauksia

Säätöilmavarasto (Controlled Atmosphere, CA) on laajalti käytetty tekniikka tuoreiden hedelmien ja kasvisten pitkäaikaiseen säilytykseen. Se on jo pitkään ollut esimerkiksi omenoiden ensisijainen varastointitapa. Omena kuluttaa happea ja tuottaa hiilidioksidia, vettä ja lämpöä biologisessa prosessissa, jota sanotaan soluhengitykseksi. Säätöilmavarastossa tämän prosessin vaikutukset minimoidaan luonnollisella tavalla hallitsemalla säilytettävien hedelmien ympäristöolosuhteita, jotta voimme nauttia raikkaista ja mehukkaista omenoista ympäri vuoden. Monia omenalajikkeita voidaan säilyttää säätöilmavarastossa peräti 9–12 kuukauden ajan, kun jäähdytetyssä varastossa säilytysaika on vain 2–3 kuukautta.

Optimaalisten olosuhteiden merkitys

Jotta omenat säilyisivät raikkaina pitkään, varaston lämpötilaa sekä kosteuden, hapen (O2) ja hiilidioksidin (CO2) määrää täytyy säädellä. Säätöilmavarastossa sekä happi- että hiilidioksidipitoisuus pidetään 0,5–2,5 prosentissa. Optimaaliset pitoisuudet vaihtelevat omenalajikkeen mukaan: esimerkiksi Golden Delicious vaatii erilaiset olosuhteet kuin Jonagold. Suhteellinen kosteus pidetään 90–95 prosentissa. Suuri suhteellinen kosteus hidastaa kuivumista ja mahdollistaa tuotteiden pitkäaikaisen säilytyksen, mutta jos kosteus nousee liian lähelle saturaatiopistettä, se luo hyvät kasvuolosuhteet erilaisille bakteereille. Varaston lämpötila pidetään noin yhdessä asteessa. Tämä on matalin mahdollinen lämpötila, jossa ei vielä tapahdu kudosvaurioita.

Huolellisesti suunniteltu prosessi

Tyypillisen säätöilmaprosessin aluksi varastohuone täytetään omenoilla, joita mahtuu suurimpiin huoneisiin jopa 400 tonnin verran. Kun huone on täytetty, käynnistetään jäähdytyslaite, joka laskee lämpötilan yhteen asteeseen. Ikkunat ja muut huoneen seinissä olevat aukot jätetään jäähdytyksen ajaksi auki, jotta voidaan estää painemuutosten mahdollisesti aiheuttama romahtaminen. Kun haluttu varastointilämpötila on saavutettu, huoneen ilmatiivis ovi suljetaan, ja huoneen happipitoisuus lasketaan typpigeneraattorin avulla normaali-ilman 21 prosentista noin kolmeen prosenttiin. Happipitoisuus pienenee vielä tämän jälkeenkin, sillä hedelmien soluhengitysprosessi kuluttaa jonkin verran happea. Jos happipitoisuus laskee nollaan, omenoissa alkaa tapahtua käymisreaktiota, joka pilaa ne peruuttamattomalla tavalla. Siksi happitasoa mitataan, ja jos se putoaa turvallisuusrajan alapuolelle, huoneeseen tuodaan riittävästi ulkoilmaa happipitoisuuden nostamiseksi halutulle tasolle.

Hiilidioksidin lisäksi omenat tuottavat myös eteenikaasua, joka nopeuttaa kypsymistä. Lisäämällä ilman hiilidioksidia tämä eteenin tuotanto voidaan pysäyttää, jolloin omenoiden kypsyminen hidastuu merkittävästi. Liiallinen hiilidioksidi kuitenkin tuhoaa omenan ulkonäön, maun ja ravintoarvon. Jotta hiilidioksidin määrä voidaan pitää halutulla tasolla, liika hiilidioksidi täytyy poistaa varastohuoneesta. Hapen lisäystä ja poistoa sekä hiilidioksidin vähentämistä valvotaan ja ohjataan kaasuanalysaattoreilla, jotka ovat koko järjestelmän kriittinen osa.

Kalkkipusseista huipputekniikkaan

Hedelmävaraston hiilidioksidipitoisuutta säädeltiin aikaisemmin sammutetun kalkin avulla. Varastoon sijoitetuille lavoille lastatut kalkkisäkit imivät kaiken omenoiden tuottaman hiilidioksidin, jolloin varaston hiilidioksidipitoisuus laski lopulta nollaan. Kalkki (kalsiumoksidi, CaO) absorboi hiilidioksidia (CO2), jolloin kemiallisen reaktion kautta syntyy kalsiumkarbonaattia eli kalkkikiveä (CaCO3). Kun kaikki kalkki oli muuttunut kalsiumkarbonaatiksi, operaattorin täytyi huuhdella huone manuaalisesti typellä voidakseen hallita hiilidioksiditasoa. Typpigeneraattoreissa tarvitaan suuria, tehokkaita ilmakompressoreja, joiden käyttö voi pitkällä aikajänteellä käydä kalliiksi. Nykyaikainen hiilidioksidierotin on paljon tehokkaampi ja edullisempi työkalu hedelmävarastossa olevan hiilidioksidin poistoon ja säätämiseen. Hiilidioksidierottimet poistavat paitsi hiilidioksidin myös joitakin haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja eteeniä mahdollistaen hedelmien optimaaliset varastointiolosuhteet.

Älykäs hiilidioksidierotin

Storage Control Systems, Inc. (SCS) on erikoistunut säätöilmavarastojen kaasuanalysaattorien, typpigeneraattorien ja hiilidioksidierottimien suunnitteluun ja valmistukseen. Yritys on toiminut alalla jo yli 25 vuotta, joten se on yksi maailman vanhimmista säätöilmavarastojen toimittajista. SCS:n valikoimissa on muun muassa ainutlaatuinen hiilidioksidierotin Series II Smart Scrubber, joka koostuu kahdesta sylinterimäisestä aktiivihiilipedistä. Huokoinen ja imukykyinen aktiivihiili vetää puoleensa hiilidioksidimolekyylejä, jotka kiinnittyvät sen pintaan. Ajan myötä aktiivihiili saturoituu, joten pedit täytyy ajoittain puhdistaa hiilidioksidista käyttämällä puhdasta ilmaa. Laite on ohjelmoitu niin, että toinen peti imee hiilidioksidia samalla, kun toista puhdistetaan puhtaalla ilmalla. Näin hiilidioksidin erottelua voidaan jatkaa keskeytyksettä. Series II Smart Scrubberissa on myös erityinen ohjelmoitu DeOx-sykli, joka minimoi hapen palautumisen säätöilmavarastoon. Ohjaus- ja säätötoiminnot toteutetaan ohjelmoitavalla PLC-ohjaimella, jota käytetään värikosketusnäytön kautta. Hedelmien tuoreuden varmistava hiilidioksidipitoisuus on helppo ohjelmoida PLC-käyttöliittymän avulla. 

Hiilidioksidipetien tuoton valvontaan käytetään Vaisala CARBOCAP® GMM221/GMP251  hiilidioksidianturia, joka vaihtaa hiilidioksidin erotteluun käytettävän pedin tehokkaimmassa mahdollisessa pisteessä. Lisäksi GMM221/GMP251 ottaa syklin aluksi tilannekuvan huoneesta tulevasta hiilidioksidista. Tämä tieto kirjataan PLC-ohjaimeen, joka määrittää sen avulla erottelun ja uudelleengeneroinnin optimaaliset asetuspisteet. Vaisalan hiilidioksidianturi on erittäin vakaa ja luotettava. Anturia ei juuri tarvitse kalibroida, vaan se pystyy lukemaan kaasupitoisuuksia useiden kuukausien ajan 0,5 prosentin tarkkuudella. Tämä mahdollistaa hedelmien onnistuneen pitkäaikaisen säilytyksen ja minimoi huoltotoimen tarpeen.

Tämä artikkeli julkaistiin alun perin julkaisussa Vaisala News 175 (Penny Hickey, sovellusinsinööri, Vaisala, Woburn, MA, USA).

GMM221 on korvattu GMP251:llä.