活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭钯改性提高乙烯去除延迟香蕉成熟

　　香蕉是跃变型水果，成熟时质地柔软。跃变型水果的采后处理可能比非跃变型水果更复杂，因为跃变型水果在采收后由于其呼吸作用形成C2H4气体而可以继续成熟。产生的C2H4气体可促进水果和蔬菜在贮藏过程中成熟并缩短储存周期。因此，消除乙烯对于管理水果和蔬菜的质量和采后寿命至关重要。这项工作的目的是研究不同类型活性炭的C2H4吸附能力，并通过用钯浸渍活性炭来提高乙烯去除率。

　　乙烯吸附用的活性炭

　　将活性炭原材料用去离子水清洗，然后晒干1天。在110℃的烘箱中再次干燥。此外，将干燥的原材料用电动球磨机研磨，然后过筛以获得75-150μm的均匀粒径，然后进一步用于制造活性炭。将原材料装入水平管式炉内的不锈钢管式反应器中。加热至500℃，并在氮气流下在该温度下保持2小时，以获得炭化料。随后，使用活化剂和焦炭之间的重量比为2:1，进行化学活化。将混合物装入位于管式炉内的反应器中，然后以5℃/min的升温速率加热至700℃。2小时后，管式炉在氮气流下冷却至室温。然后用去离子水分几步洗涤活性炭样品，直至溶液呈中性。初湿浸渍法用于将钯分散在碳中。通过超声处理混合碳和硝酸钯(II)溶液。溶剂蒸发后，在氮气流下在不锈钢管式反应器中在200℃下进行煅烧过程。最终产品载钯活性炭称为乙烯清除剂。然后将制备的乙烯清除剂包装在纤维素袋中并用热封机密封。

　　香蕉保鲜延长期和活性炭用量的确定

　　未成熟或绿色的香蕉用自来水清洗，在室温下浸入0.1g/L草酸溶液中5分钟，然后风干。将香蕉分成四组，每100克香蕉使用活性炭2克，研究香蕉在室温下的最长贮藏天数。清洗处理后，将香蕉和乙烯清除剂与合成活性炭、活性炭和1%Pd活性炭不同类型的乙烯清除剂和对照组(不含任何乙烯清除剂)在室温下在密闭玻璃容器中存放10天(28±1℃)和70–75%相对湿度。此外，不同用量的活性炭分别为4、3、2、1克和0克作为对照。每个实验条件一式三份进行。在储存10天时，取出香蕉并研究其质量变化，包括硬度、重量损失百分比、总可溶性固形物和C2H4浓度。

　　活性炭对乙烯和二氧化碳脱除能力的测定

　　进行了初步实验，以评估Pd浸渍活性炭的C2H4吸附能力，其中Pd浸渍活性炭的重量百分比为1%。钯加载。测量在固定床流动反应器中进行，使用0.15gPd/活性炭材料和500μL/LC2H4的混合原料气组成，40%空气与氩气在室温(28±1℃)下平衡。通过配备热导检测分析仪的在线气相色谱仪分析反应器出口气体。进一步的实验评估了储存48小时和240小时后的乙烯和二氧化碳产量。使用气相色谱法通过将其保留与真实标准进行比较来测量气体样品中的乙烯和二氧化碳浓度。将密封容器中的混合气体用注射器抽取，注入气相色谱仪。乙烯和二氧化碳的量由样品和相应标准的积分面积计算。

　　活性炭对香蕉皮颜色的影响

　　将香蕉和乙烯清除剂与不同类型的乙烯清除剂三种活性炭以及无添加的对照组在室温下储存在密闭玻璃容器中10天，图1显示了活性炭对香蕉皮的影响。储存条件是在密闭系统中完成的，这导致了气调的产生。因此，结果不是乙烯吸收剂的直接作用，而是气调和乙烯吸收剂的协同作用。储存10天后，结合1%Pd/活性炭吸附材料的香蕉果皮颜色显示，最终果皮颜色与储存开始时的初始颜色相似，比其他吸附材料更绿。另一方面，香蕉的果皮颜色与活性炭相结合，由于成熟过程中叶绿素结构的降解，混合活性炭和对照(不含乙烯清除剂)吸附剂材料在储存10天后变为黄色。由此可见，1%Pd/活性炭吸附材料可以延长香蕉的保鲜期。

　　图1：活性炭材料对香蕉特性的影响。

　　活性炭对香蕉硬度的影响

　　活性炭的影响如图2所示。由于果胶酯酶和多聚半乳糖醛酸酶等酶对细胞壁的消化，果肉在成熟过程中变软。软化伴随着半纤维素、纤维素和果胶的结构变化。结果显示，对照香蕉在储存10天后硬度迅速下降，表明对照香蕉已完全成熟。另一方面，与Pd/活性炭组合的香蕉显示出比其他材料显着更高的果肉硬度，表明Pd/活性炭材料有助于减缓果肉硬度的变化。

　　图2：活性炭材料对香蕉贮藏10天后硬度变化的影响。

　　储存天数香蕉的重量损失

　　香蕉每储存2天结合不同类型吸附剂的重量损失百分比结果如图3所示。在所有样品中，随着成熟的进行，重量损失百分比随着储存时间的增加而增加。在没有活性炭的香蕉中发现重量损失百分比最高。合成的活性炭比普通活性炭表现出更少的重量损失。因此，活性炭生产技术的发展是提高水果保鲜效率的重要因素。香蕉与1%Pd/活性炭组合的重量损失百分比最低。因此，发现在活性炭上添加钯是延迟减重最有效的方法。在呼吸过程中，香蕉通过蒸发水分释放热量。因此，呼吸和蒸腾速率的提高会影响果实更快的成熟过程、失重和萎蔫。

　　图3：活性炭材料对贮藏2、4、6、8、10天香蕉失重的影响。

　　活性炭钯改性提高乙烯去除延迟香蕉成熟，比较了几种活性炭的有效性。此外，还研究了在活性炭上添加Pd的效果，以开发能够有效减缓香蕉成熟的吸附材料。比较三种吸附剂的容量，发现含有合成活性炭的吸附材料具有孔隙率和高表面积。因此，它比普通活性炭对乙烯和二氧化碳具有更好的吸附性能。此外，钯的添加也提高了乙烯吸附的效率。它还减少了二氧化碳的产生，包括香蕉重量的损失和淀粉对糖的消化也很低。

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