Unbehandeltes Obst und Gemüse sind lebende Organismen, deren Stoffwechselvorgänge auch nach der Ernte weiter ablaufen. Der wichtigste Stoffwechselprozess ist die Atmung, bei der Sauerstoff aus der Luft aufgenommen und Kohlendioxid, Wasserdampf und Wärme ausgeschieden werden.
Das erfolgt nach der Gleichung:
C6H12O6 + 6 O2 => 6 CO2 + 6 H2O + 2826 kJ
Diese Atmungsprodukte müssen durch Lüftung aus dem Container entfernt werden. Die frei werdende Wärme (siehe kJ in der Gleichung) wird als Atmungswärme bezeichnet. Die Atmungsintensität vegetabiler Waren ist abhängig von Art, Beschaffenheit und Reifegrad der Frucht, Lagertemperatur, Wassergehalt und Zusammensetzung der Luft.
| Abbildung 79: Reifeentwicklung von Bananen 1 - Vorklimakterium (grün) 2 - Klimakterium (turner) 3 - Postklimakterium (gelb) "c.r." - "climacteric rise" |
Nach Abb. 79 durchläuft die Atmungsintensität beispielsweise von Bananen zunächst ein Minimum, steigt dann rasch und intensiv an und erreicht ein Maximum, um dann bis zum Alterstod abzufallen. Dieser als "climacteric rise" bezeichnete, letzte Anstieg der Kohlendioxidausscheidung ist der Beginn des Alterns der Frucht.
| Abbildung 80: Atmungskurve reifender Äpfel[29] |
Abb. 80 zeigt eine Atmungskurve reifender Äpfel, die ebenfalls zunächst ein Minimum aufweist, dann rasch ansteigt und ein Maximum erreicht, das manchmal, wie hier, die doppelte Höhe des Minimums betragen kann, um dann abzufallen. Die von den Früchten entwickelte Wärme wird auch als Reifungswärme bezeichnet. Die Aufgabe beim Transport im Kühlcontainer besteht darin, die Früchte möglichst schnell durch Wärmeentzug abzukühlen, um dadurch die Entwicklung der Atmungswärme herabzusetzen.
| Abbildung 81: Respirationswärme von Früchten und Gemüse [1] |
Die Wärmeentwicklung ist besonders von der Temperatur abhängig (s. Abb. 81): je höher die Temperatur, umso intensiver die Atmung und umso größer die frei werdenden Wärmemengen. Kühlung ist die wirksamste Methode, die Atmungsintensität und damit die Nährstoffverluste einzuschränken.
Die Atmungsintensität verringert sich bei einer Senkung der Temperatur um 10 °C im Allgemeinen auf die Hälfte bis auf ein Drittel, sodass die Haltbarkeit durch Temperatursenkung um 10 °C verdoppelt bis verdreifacht werden kann (s. Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel = RGT-Regel nach van't Hoff).
Anaerober Atmungstyp (alkoholische Gärung):
Bei Ausfall der Kühlung oder schlechter Ventilation kann die Atmungsintensität bei vermindertem Sauerstoff- und steigendem Kohlendioxidgehalt der Umgebungsluft auf 12 Vol.-% sinken, sodass Gefahr der anaeroben Atmung besteht, wobei als Endprodukte Ethanol und Kohlendioxid auftreten:
C6H12O6 => 2 C2H5OH + 2 CO2 + 117,2 kJ
Gärungsprodukte können dazu führen, dass beispielsweise eine ganze Ladung Zitrusfrüchte im Container binnen weniger Stunden in Gärung übergehen kann. Beim Öffnen eines Kühlcontainers mit einer vegetabilen Ware ist im Allgemeinen nicht mit Erstickungsgefahr infolge Anreicherung von Kohlendioxid bzw. Sauerstoffverbrauch zu rechnen, da das CO2 (Gas), welches schwerer als Luft ist, beim Öffnen der Containertüren sogleich "wie Wasser" aus dem Container "herausläuft". Der "frei werdende" Raum füllt sich mit Umgebungsluft, sodass keine Gefahr beim Betreten des Containers besteht.