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(guò)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(guò)用鈀浸漬活性炭來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)期和活性炭用量的確定

　　未成熟或綠色的香蕉用自來(lái)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(zhǎng)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(guò)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(guò)將其保留與真實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較來(lái)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(wú)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(kāi)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(guò)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(jiàn)，1%Pd/活性炭吸附材料可以延長(zhǎng)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(guò)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?jī)?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(méi)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(guò)程中，香蕉通過(guò)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(guò)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(kāi)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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