収穫後のリンゴの鮮度保持

二酸化炭素の正確な測定が求められるCA貯蔵

CA（Controlled Atmosphere: 空気調整）貯蔵は、収穫直後の果物や野菜を長期間貯蔵する方法として広く使用されています。歴史を振り返ると、CA貯蔵はリンゴを長期貯蔵する主な方法として用いられてきました。リンゴには呼吸と呼ばれる生理作用があり、酸素を取り込んで二酸化炭素、水、熱を発散します。CA貯蔵では、貯蔵する果物の周囲の環境条件をコントロールすることにより、呼吸の影響を最小限に抑えます。年間を通して歯ごたえのあるみずみずしいリンゴを手に入れることができるのは、CA貯蔵のおかげといえます。さまざまな品種のリンゴで貯蔵期間を大幅に延長することができ、冷蔵貯蔵ではせいぜい2～3か月であるのに対して、CA貯蔵では9～12か月も鮮度を保持できます。

最適条件の重要性

リンゴの鮮度を効果的に保持するには、貯蔵室内の湿度、酸素（O2）量、二酸化炭素（CO2）量、温度を一定に制御する必要があります。CA貯蔵の重要なポイントはO2とCO2の濃度の範囲であり、いずれも0.5～2.5%の間で維持する必要があります。最適な濃度の細かな値はリンゴの品種によって異なります（たとえば、ゴールデンデリシャスとジョナゴールドなど、リンゴの品種が異なると、必要な条件が異なる場合があります）。相対湿度は90～95%の範囲で維持されます。相対湿度を高くすることで水分が失われにくくなり、青果物の貯蔵期間が長くなりますが、湿度が飽和状態に近付きすぎると、細菌が繁殖しやすくなります。貯蔵コンテナ内の温度は、細胞にダメージを与えない最下限の温度である約1°Cに保たれます。

綿密に設計されたプロセス

CA貯蔵の典型的なプロセスでは、まず貯蔵室にリンゴを入れます。大きな貯蔵室では、最大400トンものリンゴを貯蔵できるものもあります。そして、冷却装置を稼働させて目標温度の1°Cまで温度を下げます。冷却中は、気圧の変化による破損等を避けるため、窓などの開口部は開いたままにします。目標の貯蔵温度に達したら、CA貯蔵室の扉を閉じて密閉します。密閉後、窒素発生装置の運転を開始して、貯蔵室内のO2濃度を、通常の大気の濃度である21%から約3%まで下げます。O2濃度がこの水準に達すると、果物の呼吸作用によってさらに低下し続けます。O2 濃度が0% まで低下すると、リンゴの中で発酵反応が起こりますが、これは不可逆性で望ましくないものです。そのため、O2レベルが安全濃度を下回る場合は、外気を貯蔵室内に取り込み、目標の水準までO2濃度を上げます。

リンゴはCO2だけでなく、熟成を促すエチレンガスも放出します。CO2濃度が上昇するとエチレンガスの生成が抑制され、リンゴの熟成作用が劇的に鈍化します。ただし、CO2濃度が高すぎると、リンゴの見た目や風味、栄養価が損なわれ、果物としての寿命が尽きるおそれがあります。CO2濃度を望ましいレベルで維持するには、貯蔵室内の空気から過剰なCO2を取り除く必要があります。貯蔵期間を通して、ガス分析器を用いてO2濃度の増減およびCO2濃度の減少をモニタリングし、管理します。貯蔵室内のガス濃度を適切に管理する必要があるため、これらのガス分析器はシステム全体の運用において非常に重要です。

消石灰よりも洗練された手法

以前は、果物の貯蔵室内のCO2をコントロールするために、消石灰が使用されていました。袋詰めの石灰をパレットに載せて貯蔵庫内に配置し、リンゴから放出されるCO2を吸収させていました。これにより、時間とともに貯蔵室内のCO2がなくなります。石灰（酸化カルシウム、CaO）はCO2を吸収し、その結果、炭酸カルシウム（石灰石、CaCO3）が生成されます。石灰がすべて炭酸カルシウムに変換されたら、管理者が窒素で庫内の換気を行い、CO2レベルをコントロールする必要がありました。窒素発生装置には大型で高性能のエアコンプレッサーが必要であるため、継続的な使用にはコストがかさみます。リンゴの貯蔵庫内のCO2の除去や制御には、二酸化炭素除去装置の方が効率的でコストも抑えられます。二酸化炭素除去装置では、CO2だけでなく、一部の揮発性有機炭素（VOC）とエチレンも除去することができ、最適な状態でリンゴを貯蔵できます。

高度な二酸化炭素除去装置

Storage Control Systems, Inc.（SCS）は、CA貯蔵システム用のガス分析器、窒素発生装置、二酸化炭素除去装置を専門に扱う企業です。25 年以上にわたる経験を持ち、CA 貯蔵の業界において世界でもトップクラスに長い歴史を持つ企業の 1 つです。SCSは、Series II Smart Scrubberという独自の二酸化炭素除去装置を提供しています。この二酸化炭素除去装置は、活性炭が格納された2つの円筒状の容器で構成されています。活性炭は多孔性吸着剤であり、この活性炭の表面で二酸化炭素分子が吸着されます。活性炭は徐々に飽和状態となるため、定期的にこの容器の換気を行ってCO2を除去する必要があります。片方の容器で換気を行っている間は、もう一方の容器で吸着ができるようにプログラムされているため、継続的に二酸化炭素を除去できます。Series II Smart Scrubberには、脱酸素処理のサイクルもプログラムされているため、CA貯蔵室への酸素の還流を最小限に抑えることができます。Series II Smart Scrubberでは、PLC（Programmable Logic Controller）とカラータッチパネルのインターフェースを使用して、一連の機能の実行や制御を行います。PLCの操作インターフェースでは、CO2濃度に関する簡単なプログラミングができ、非常に効果的に鮮度の高い果物を保管する体制を実現できます。

ヴァイサラの CARBOCAP® GMM221 シリーズ CO2 モジュールを使用して、活性炭ユニットから排出される CO2 量を監視することで、除去から再生成またはその逆への処理の切り替えを最も効率的なタイミングで行えるよう制御できます。また、GMM221を使用して、サイクル開始時の貯蔵室からのCO2の状態を記録し、この情報をPLCに入力します。PLCではこの測定値を利用して、除去と再生成の切り替え設定を最適に設定します。ヴァイサラのCO2センサは安定性と信頼性に優れ、定期的な校正をする必要がありません。数か月以上にわたって0.5%未満の精度でガス濃度を測定することができます。これは、長期的に良好な保存を行ううえで非常に重要であり、貯蔵庫の管理者によるメンテナンス作業は最小限で済みます。

本記事は、Vaisala News 2007年175号に掲載されたものです（米国マサチューセッツ州ウォーバーン、ヴァイサラ、アプリケーションエンジニア、Penny Hickey）。

GMM221は、後継機 GMP251に置き換えられています。