活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭鈀改性提高乙烯去除延遲香蕉成熟

　　香蕉是躍變型水果，成熟時(shí)質(zhì)地柔軟。躍變型水果的采后處理可能比非躍變型水果更復(fù)雜，因?yàn)檐S變型水果在采收后由于其呼吸作用形成C2H4氣體而可以繼續(xù)成熟。產(chǎn)生的C2H4氣體可促進(jìn)水果和蔬菜在貯藏過程中成熟并縮短儲(chǔ)存周期。因此，消除乙烯對(duì)于管理水果和蔬菜的質(zhì)量和采后壽命至關(guān)重要。這項(xiàng)工作的目的是研究不同類型活性炭的C2H4吸附能力，并通過用鈀浸漬活性炭來提高乙烯去除率。

　　乙烯吸附用的活性炭

　　將活性炭原材料用去離子水清洗，然后曬干1天。在110℃的烘箱中再次干燥。此外，將干燥的原材料用電動(dòng)球磨機(jī)研磨，然后過篩以獲得75-150μm的均勻粒徑，然后進(jìn)一步用于制造活性炭。將原材料裝入水平管式爐內(nèi)的不銹鋼管式反應(yīng)器中。加熱至500℃，并在氮?dú)饬飨略谠摐囟认卤３?小時(shí)，以獲得炭化料。隨后，使用活化劑和焦炭之間的重量比為2:1，進(jìn)行化學(xué)活化。將混合物裝入位于管式爐內(nèi)的反應(yīng)器中，然后以5℃/min的升溫速率加熱至700℃。2小時(shí)后，管式爐在氮?dú)饬飨吕鋮s至室溫。然后用去離子水分幾步洗滌活性炭樣品，直至溶液呈中性。初濕浸漬法用于將鈀分散在碳中。通過超聲處理混合碳和硝酸鈀(II)溶液。溶劑蒸發(fā)后，在氮?dú)饬飨略诓讳P鋼管式反應(yīng)器中在200℃下進(jìn)行煅燒過程。最終產(chǎn)品載鈀活性炭稱為乙烯清除劑。然后將制備的乙烯清除劑包裝在纖維素袋中并用熱封機(jī)密封。

　　香蕉保鮮延長期和活性炭用量的確定

　　未成熟或綠色的香蕉用自來水清洗，在室溫下浸入0.1g/L草酸溶液中5分鐘，然后風(fēng)干。將香蕉分成四組，每100克香蕉使用活性炭2克，研究香蕉在室溫下的最長貯藏天數(shù)。清洗處理后，將香蕉和乙烯清除劑與合成活性炭、活性炭和1%Pd活性炭不同類型的乙烯清除劑和對(duì)照組(不含任何乙烯清除劑)在室溫下在密閉玻璃容器中存放10天(28±1℃)和70–75%相對(duì)濕度。此外，不同用量的活性炭分別為4、3、2、1克和0克作為對(duì)照。每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件一式三份進(jìn)行。在儲(chǔ)存10天時(shí)，取出香蕉并研究其質(zhì)量變化，包括硬度、重量損失百分比、總可溶性固形物和C2H4濃度。

　　活性炭對(duì)乙烯和二氧化碳脫除能力的測(cè)定

　　進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估Pd浸漬活性炭的C2H4吸附能力，其中Pd浸漬活性炭的重量百分比為1%。鈀加載。測(cè)量在固定床流動(dòng)反應(yīng)器中進(jìn)行，使用0.15gPd/活性炭材料和500μL/LC2H4的混合原料氣組成，40%空氣與氬氣在室溫(28±1℃)下平衡。通過配備熱導(dǎo)檢測(cè)分析儀的在線氣相色譜儀分析反應(yīng)器出口氣體。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)評(píng)估了儲(chǔ)存48小時(shí)和240小時(shí)后的乙烯和二氧化碳產(chǎn)量。使用氣相色譜法通過將其保留與真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較來測(cè)量氣體樣品中的乙烯和二氧化碳濃度。將密封容器中的混合氣體用注射器抽取，注入氣相色譜儀。乙烯和二氧化碳的量由樣品和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的積分面積計(jì)算。

　　活性炭對(duì)香蕉皮顏色的影響

　　將香蕉和乙烯清除劑與不同類型的乙烯清除劑三種活性炭以及無添加的對(duì)照組在室溫下儲(chǔ)存在密閉玻璃容器中10天，圖1顯示了活性炭對(duì)香蕉皮的影響。儲(chǔ)存條件是在密閉系統(tǒng)中完成的，這導(dǎo)致了氣調(diào)的產(chǎn)生。因此，結(jié)果不是乙烯吸收劑的直接作用，而是氣調(diào)和乙烯吸收劑的協(xié)同作用。儲(chǔ)存10天后，結(jié)合1%Pd/活性炭吸附材料的香蕉果皮顏色顯示，最終果皮顏色與儲(chǔ)存開始時(shí)的初始顏色相似，比其他吸附材料更綠。另一方面，香蕉的果皮顏色與活性炭相結(jié)合，由于成熟過程中葉綠素結(jié)構(gòu)的降解，混合活性炭和對(duì)照(不含乙烯清除劑)吸附劑材料在儲(chǔ)存10天后變?yōu)辄S色。由此可見，1%Pd/活性炭吸附材料可以延長香蕉的保鮮期。

　　圖1：活性炭材料對(duì)香蕉特性的影響。

　　活性炭對(duì)香蕉硬度的影響

　　活性炭的影響如圖2所示。由于果膠酯酶和多聚半乳糖醛酸酶等酶對(duì)細(xì)胞壁的消化，果肉在成熟過程中變軟。軟化伴隨著半纖維素、纖維素和果膠的結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果顯示，對(duì)照香蕉在儲(chǔ)存10天后硬度迅速下降，表明對(duì)照香蕉已完全成熟。另一方面，與Pd/活性炭組合的香蕉顯示出比其他材料顯著更高的果肉硬度，表明Pd/活性炭材料有助于減緩果肉硬度的變化。

　　圖2：活性炭材料對(duì)香蕉貯藏10天后硬度變化的影響。

　　儲(chǔ)存天數(shù)香蕉的重量損失

　　香蕉每儲(chǔ)存2天結(jié)合不同類型吸附劑的重量損失百分比結(jié)果如圖3所示。在所有樣品中，隨著成熟的進(jìn)行，重量損失百分比隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加而增加。在沒有活性炭的香蕉中發(fā)現(xiàn)重量損失百分比最高。合成的活性炭比普通活性炭表現(xiàn)出更少的重量損失。因此，活性炭生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展是提高水果保鮮效率的重要因素。香蕉與1%Pd/活性炭組合的重量損失百分比最低。因此，發(fā)現(xiàn)在活性炭上添加鈀是延遲減重最有效的方法。在呼吸過程中，香蕉通過蒸發(fā)水分釋放熱量。因此，呼吸和蒸騰速率的提高會(huì)影響果實(shí)更快的成熟過程、失重和萎蔫。

　　圖3：活性炭材料對(duì)貯藏2、4、6、8、10天香蕉失重的影響。

　　活性炭鈀改性提高乙烯去除延遲香蕉成熟，比較了幾種活性炭的有效性。此外，還研究了在活性炭上添加Pd的效果，以開發(fā)能夠有效減緩香蕉成熟的吸附材料。比較三種吸附劑的容量，發(fā)現(xiàn)含有合成活性炭的吸附材料具有孔隙率和高表面積。因此，它比普通活性炭對(duì)乙烯和二氧化碳具有更好的吸附性能。此外，鈀的添加也提高了乙烯吸附的效率。它還減少了二氧化碳的產(chǎn)生，包括香蕉重量的損失和淀粉對(duì)糖的消化也很低。

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