Хранение плодов в регулируемой газовой среде (РГС)

Основной формой взаимодействия плодов и овощей с окружающей средой является процесс дыхания. Во время хранения выделяется теплота дыхания. Однако в воздух выделяется не все тепло, так как часть его используется клеткой для обменных реакций и на процесс испарения, часть запасается в виде химически связанной энергии. Биологическая роль дыхания состоит в том, чтобы обеспечивать живые ткани плодов и овощей энергией, необходимой для их жизнедеятельности. Наряду с испарением влаги процесс дыхания неизбежно сопровождается убылью массы плодов и овощей. Поэтому такие потери называются естественными. Их можно снизить путем регулирования интенсивности дыхания и испарения влаги, что имеет важное практическое значение. Хранение в обычных условиях предполагает обычную воздушную среду с нормальным содержанием в атмосфере кислорода (21%), углекислого и других газов.


Хранением в регулируемой газовой среде считают хранение плодов в среде с определенной концентрацией СО2 и кислорода при определенной температуре. При этом тот или иной газовый режим подбирается таким образом, чтобы сохранить нормальный дыхательный газообмен, а также правильное соотношение между температурой и состоянием плодов. Плоды, помещенные в замкнутую среду, благодаря естественному дыхательному обмену изменяют парциальное давление СО2 и кислорода в окружающей атмосфере. По мере хранения плодов количество кислорода в атмосфере снижается и, соответственно, снижается его парциальное давление. В этой связи дыхание плодов замедляется. Концентрация СО2 при этом возрастает. Но слишком низкое содержание в окружающей среде кислорода и высокое содержание СО2 (более 10%) может вызвать физиологические расстройства.



В регулируемой газовой среде по сравнению с хранением в обычной воздушной среде лучше сохраняется качество плодов, дольше сохраняется зеленая окраска, замедляются гидролитические процессы распада протопектина (плоды дольше остаются твердыми). СО2 и кислород влияют также на биосинтез этилена в плодах и его биологическое действие на процессы созревания. Для образования этилена и активного его воздействия на процессы дозревания необходимо высокое содержание кислорода в окружающей среде (то есть достаточное парциальное давление кислорода). При низком парциальном давлении кислорода плоды не дозревают даже в присутствии этилена, поэтому для нормального дозревания плодов (томатов, бананов и т.д.) должен быть свободный доступ воздуха. Для замедления процессов дозревания и удлинения сроков хранения плодов с одновременным сохранением их высокого качества необходимо создавать соответствующий каждому сорту газовый режим хранения.



Существует несколько способов хранения плодов в регулируемой газовой среде:
1. В холодильных камерах с РГС.
2. В полимерных пленках.
3. В полиэтиленовых контейнерах с диффузионными вставками.



1. Регулирование состава газовой среды в холодильных камерах может производиться при помощи скрубберов ­ специальных очистителей, поглощающих избыток СО2. В скруббере воздух из камеры может циркулировать по замкнутому кругу, снижая содержание СО2, например, до 3­5%. Углекислый газ, поглощенный скруббером, замещается почти таким же объемом воздуха, и благодаря этому концентрация кислорода в камере достигает требуемого уровня. Другой способ регулирования газовой среды в камерах заключается в использовании газообменника­диффузора, устанавливаемого рядом с камерой с РГС в смежном помещении. Основной частью диффузора­газообменника являются силиконово­каучуковые пленки, обладающие селективной способностью к отдельным газам, то есть большей проницаемостью для СО2 и меньшей для кислорода и азота. Силиконово­каучуковые пленки образуют параллельно расположенные каналы, через которые циркулирует воздух из камер при помощи встроенных в воздуховоды вентиляторов. Через силиконово­каучуковые пленки благодаря диффузии происходит вывод в атмосферу избытка СО2, этилена и вредных пахучих веществ. Из атмосферы, в свою очередь, в камеру поступает небольшое количество кислорода (воздуха). В результате разной проницаемости отдельных газов через силиконово­каучуковые пленки в герметичной камере создается определенная концентрация СО2, кислорода и азота. Для быстрого создания нужного газового режима в камеру иногда сразу вводят большое количество азота, и тогда концентрация кислорода в атмосфере камеры быстро снижается до нужного уровня. Хранение плодов в камерах с РГС осуществляется при температуре 0...+4ºС и относительной влажности воздуха 90­95%. Содержание СО2 и кислорода в атмосфере камеры проверяется и регулируется газоанализаторами, которые управляют автоматически работой скрубберов или диффузоров. После достижения необходимой концентрации СО2 камеры переводятся на заданный газовый режим путем включения установки (скрубберов или диффузоров), при этом избыток СО2 удаляется, а содержание кислорода продолжают снижать до требуемого уровня. Необходимая газовая смесь СО2 и кислорода в камере устанавливается спустя 3­4 недели после закрытия камеры. Содержание углекислого газа в регулируемой среде в большинстве случаев поддерживают 5% и выше, кислорода ­ 10­13%. Минимальное содержание кислорода в искусственно создаваемой газовой среде должно быть не ниже 2%, а максимальное количество СО2 ­ не выше 10%.



Продолжительность холодильного хранения различных плодов в зависимости от газового состава среды
Плоды При обычном составе среды В регулируемой газовой среде

Яблоки (Голден делишес) 5 мес 8 мес.
Груши (Вильямс) 2 мес. 5 мес.
Виноград 3 мес. 6 мес.
Персики 5 недель 10 недель
Вишня 10 дней 32 дня
Черная смородина 7 дней 42 дня
Клубника 5 дней 30 дней



2. Простейшей разновидностью газового хранения плодов является использование синтетических полимерных пленок (полиэтилена и др.), селективно проницаемых для газов. В пакетах из полиэтилена, в которые помещают плоды, естественным путем создается определенная газовая среда, увеличивается концентрация СО2 и снижается содержание кислорода благодаря дыханию самих плодов. Через пленку происходит диффузия газов: СО2 диффундирует в окружающую среду со скоростью, величина которой определяется разницей между концентрациями СО2 внутри и снаружи пленочной упаковки, а также газопроницаемостью пленки и величиной площади поверхности упаковки. Диффузия кислорода внутрь пакета возрастает по мере потребления его плодами в процессе дыхания. Обычно проницаемость пленок для СО2 в 2­5 раз выше, чем для кислорода. Благодаря этому для СО2 раньше достигается равновесная концентрация, чем для кислорода. Степень испарения влаги можно регулировать перфорацией пленки, причем количество и размеры ячеек (отверстий в пленке) обусловливаются видом плодов и овощей и условиями хранения в розничной торговле.



3. Существует несколько способов хранения плодов и овощей в пленках:
- в ящиках или контейнерах с полиэтиленовыми вкладышами;
- в ящиках с плодами, завернутыми в пленку;
- в штабелях, укрытых сверху пленкой;
- в полиэтиленовых контейнерах (крупных мешках) с диффузионными вставками.
Ящики и контейнеры предварительно выстилают полиэтиленовыми вкладышами (мешками) по форме тары. Контейнеры из полиэтилена толщиной 150­180 мкм и емкостью от 0,3 до 1 тонны плодов представляют собой большие мешки, в одной из стенок которых вставлена силиконовая (диффузионная) пленка заданного размера. Силиконовая пленка пропускает СО2 в 5­6 раз быстрее, чем кислород, благодаря чему в контейнерах возникает желаемый газовый режим. Опыты показывают, что яблоки в таких контейнерах сохраняются на 5­6 недель дольше, чем при обычном хранении в холодильниках. Недостатком этого способа является образование конденсата на внутренней поверхности пленки, если не до конца удалить теплоту дыхания. Поэтому очень важно плоды перед загрузкой в контейнеры охлаждать и строго регулировать температуру хранения, не допуская резких перепадов температуры внутри и в окружающей атмосфере.



Хранение плодов по системе СА и ULO Плоды продолжают “жить” и развиваться и после сбора урожая до тех пор, пока они не перезреют. Для этого поддержания “жизни” требуется большое количество энергии, которую плоды получают за счет использования накопленных во время роста резервов. Во время хранения плоды продолжают дышать, а производство углеводов останавливается. Чтобы затормозить процесс распада углеводов (сахара), плоды необходимо охладить и хранить при подобранных для каждого сорта условиях. Для оптимального хранения плодов необходимо:



1. Создание и поддержание оптимального температурно­влажностного режима.
2. Создание и поддержание оптимальной концентрации кислорода.
3. Создание и поддержание оптимальной концентрации углекислого газа.



1. Оптимальный температурно­влажностный режим Потеря веса плодами происходит не только в результате их “дыхания”, но и в результате испарения воды. Чтобы сократить потерю веса в плодах во время их хранения до минимума, необходимо охладить их как можно скорее после сбора урожая и поддерживать высокую степень влажности в камере. Охлаждающие мощности должны быть в состоянии очень быстро охладить плоды. Для переноса холода от холодильной установки к плодам и его равномерного распределения в камере помещаются вентиляторы.



2. Оптимальная концентрация О2 в камере ULO = Ultra Low Oxygen означает ультра низкие концентрации кислорода (1,5% и ниже) в камерах хранения. Это очень низкое содержание кислорода имеет два основных преимущества:
- резко тормозит процесс дыхания плодов, что способствует сохранению значительной части содержащейся в плодах после сбора урожая энергии;
- предохраняет плоды от воздействия кислорода (оксидации) на внешний вид плодов (потеря цвета, сморщивание и т.д.).
Минимально допустимая концентрация кислорода может быть легко найдена методом ее снижения до момента начала образования этанола (C2H5OH). Если процесс образования этанола будет отслежен в самой ранней стадии, то его очень просто будет остановить при помощи повышения концентрации О2 на десятые процента. Таким образом, вы получите и минимально допустимую концентрациюО2 для данного сорта. Основное условие поддержания оптимальной (низкой) концентрации О2 ­ это герметически закрытое помещение.



Проверка камеры на герметичность Для проверки герметичности существует простой способ. После того как камера (герметически) закрыта, в ней создается давление +/­15 мм, через час контролируется (при помощи микроманометра). Если давление в камере снизилось меньше чем наполовину начального, то камера пригодна для хранения по системе ULO. Чтобы эту процедуру контроля ежесезонно проводить, удобно в каждой камере иметь свой микроманометр. При естественном снижении О2 за счет дыхания плодов в камере, которые поглощают приблизительно 1% О2 в день, потребуется приблизительно 20 дней, чтобы достичь необходимой концентрацию. Этот период будет стоить плодам большого количества энергии и крепости. Поэтому целесообразней применять ускоренное снижение концентрации кислорода при помощи азота. Обычно достаточно довести концентрацию О2 до 5%, плоды на этой стадии настолько активны, что в течение пары дней достигается необходимая ULO­концентрация. Для экономии расхода азота целесообразно соединить различные камеры специальной системой клапанов (работают вручную) и ПВХ­трубопроводов, которая позволяет распределять азот из одного источника.



Возможна также и (дорогостоящая) автоматическая дозация азота при помощи автоматической газоаналитической системы (АГАС). В этом случае система работает при помощи магнитных клапанов. Помещение для генератора должно быть хорошо вентилируемым и не влажным. Мощность генератора подбирается, исходя из потребности клиента. В среднем при подборе аппаратуры исходим из того, что необходимый ULO­режим достигается через 5 дней после закладки плодов в камеры.



3. Оптимальная концентрация СО2 в камере Углекислый газ (СО2) производится плодами самостоятельно и по природе является газом, тормозящим процесс дыхания. В принципе, чем выше СО2, тем лучше. Однако если поместить фрукты в герметично закрытое помещение, то присутствующий кислород (+/­21%) полностью перейдет в углекислый газ, и сахар в плодах начнет превращаться в алкоголь. При хранении плодов по системе ULO максимально допустимые значения СО2 для отдельных сортов определяются ежегодно и варьируются от 0,5 до 4%. Для очистки атмосферы в камере от углекислого газа применяется углекислотный адсорбер, работающий на измельченном активированном угле.



Размещение и укладка продуктов в камерах В зависимости от вида поступающих продуктов существуют различные способы их размещения:
в штабелях;
на полках стеллажей;
на крючьях кареток подвесных путей;
на специальных потолочных крючьях.
Для движения грузовых тележек и подъемно­транспортных средств при хранении продуктов партиями между штабелями оставляют проезды шириной 1,2 м. Число таких проездов определяется шириной помещения. При ширине камеры до 10 м оставляют один проезд у какой­либо из ее стен, при ширине более 10 м ­ тоже один проезд, но посередине камеры, в камерах шириной более 20 м ­ один проезд на каждые 10 м.



Расчет вместимости холодильных камер Полная вместимость холодильной камеры может быть рассчитана по формуле: М = F х hшт х ρукл х ŋ0, кг,
где F ­ поверхность пола холодильной камеры, м2
hшт ­ максимальная высота штабелирования продуктов;
ρукл ­ плотность укладки продуктов, находящихся в камере, кг/м3
ŋ0 ­ коэффициент размещения товара на полу камеры с учетом проходов, расстояний между ящиками, поддонами и т.п. .