автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.03, диссертация на тему:Научно-практические основы хранения сочного растительного сырья в регулируемой газовой среде

- ^ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ПКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИГИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСЮГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ1 - ИШТИГУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ •

На правах рукописи . УДК: 564.8.032:634 (043.3)

ДУБСДЕЯ НИШ. -ПАВЛОВНА

• НАУЧЮ-ПРАЮТИЕСКИЕ ОСНОВЫ ХРАНЕНИЯ СОЧЮГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В РЕГУЛИРУЕМСЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

Спецдальцооть 05.18.03. - Первичная обработка, хранение зерна г другой продукции растениеводства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой отепэны доктора гехничзских наук

в виде научного доклада

Мооква - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,пл.-корр. Российской с/х Академии В.А.1^ДковскиЙ

доктор технических наук,профессор В.С.Колодязная

доктор биологических наук,профессор Е.Г.Салькова

Ведущая организация

Всесоюзное научно-производственное объединение консервной промышленности

30

Защита состоится 5 ноября 1992 г. в /О" час на Заседании специализированного Совета Д.063.51.01. Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пшцевой промышленности, по адресу: 125080, г.Москва, Волоколамское Еоссе, II.

Диссертация в виде научного доклада разослана " 2 " О^тяй1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к.т.н.

И.Б.Кобелева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

i-i. fgmMmszbjEQüssm

Одной из важнейших народохозяйственных задач является рит- „■ личное снабжение населения страны свежими плодами и овошши круглый год. Однако потребность населения в этих продуктах питания удовлетворяется lie-полностью и носит сезонный характер.

Значительная часть внралэнной плодоовощной продукции теряется при хранении. Эти потери по отдельным видам достигают 30%, а иногда и Ь0%. Их сокращение - это резерв увеличения производства плодов и овопей, практически второй урожай. Поэтому изыскание эффективных способов управления физическими, биохимическими и микробиологическими процессами ъ тканях плодов и озояей, разработка и создание высокоэффективных технологий хргнения направленного действия, являются весьма актуальными для науки и техники. Одной кэ таких перспективных технологий является хранение в регулируемых газовых средах (РГС).

, За последние годы достигнут значительный прогресс в этой области, благодаря работам отечественных исследователей Метлиц-кого Л.В., Колесника A.A., Сельковой Е.Г., Цин^угз Р.Я., Гудков-ского В.А. и др., а также зарубежных £¿¿¿¿it Р (Франция),

(Канада), ICad&u Á, Кси. ЯСНА), ^ (Польша).

Однако многообразие видов и сортов, изменяющиеся технологии возделывания продукции, различие почвенно-климатических условий, физико-химических свойств плодоовощной продукции требует дифференцированных режимов хранения.

Результаты проведенных исследований, обобщенных в диссертационной работе, позволили решить важную народохозяйственную проблему, связанна с ¡сокращением потерь плодов и о во лей при хранении, улучпени&м качества и сохранением пищевой ценности продуктов хранения, а также управление» процесса хранения сочного растительного сырья.

Актуальность проблемы в целом,, репению которой посвящена диссертационная работа, отражена в Постановлениях ГКНТ СССР № 371-75, 535-75, 425-79, Общесоюзной научно-технической программе 0.51.16 и Российских программах "Научное обеспечение отраслей агропромышленного комплекса", "Перспективные процессы з перерабатывающих отраслях АПК".

- г -

1.2.

Создание научных основ и высокоэффективных технологий направленного действия при хранении сочного растительного сырья в регулируемых газовых средах. Физико-химическое обоснование и выбор доминирующих факторов управления процессом, разработка методов и средств нераэруоашего контроля этих параметров, алгоритмизация и составление программ управления процессом хранения.

1.3. зздт.ч$ждр,ааадз

Реализация поставленной цели предусматривает:

- систематизацию показателей съемной зрелости плодов и разработку методов неразрушашего контроля физиологического состояния объектов, хранящихся в РГС; «

- выявление оптимальных концентраций и С0<р при закладке

и в процессе хранения в зависимости от физиологического состояния объекта;

- исследование влияния состава газовой среды на физиолого-биохимические изменения в тканях плодов, устойчивости к инфекционным заболеваниям и вскрытия механизма ее изменения при хранении;

- разработку рациональных для хранения плодов температуры, относительной влажности и состава газовой среды, степени зрелости плодов и продолжительности хранения;

- построение математических моделей процесса хранения сочного растительного сырья в РГС переменного и постоянного состава;

- разработку программы управления процессами хранения сочного растительного сырья в РГС;

- разработку технологических инструкций по хранению свежих цитрусовых плодов и длительному хранению плодов в РГС, в том числе с использованием "отбросного" азота;

- разработку рационального способа использования "отбросного" азота для формирования заданного газового состава;

- промышленное внедрение и технико-экономическую оценку технологий хранения сочного растительного сырья в РГС.

1.4. нащад,

Анализ многочисленных экспериментальных данных позволил:

- сформулировать концепцию общего подхода при физическом обосновании и выборе доминирующих факторов управления процессом

для установления режимов хранения в РГС при ослабленном дыхании .: на уровне метаболизма, обеспечивавшем сохранность нативных свойств сочного растительного сырья;

- выявить особенности механизма интенсивности дыхания плодов и овошзй при хранении в регулируемой газовой средэ постоянного и переменного составов;

- получать Енакиякчеспуи зависимость превалирующих факторов хранения в вида обобщенного уравнения, являющегося основой для алгоритмизации и составления про грим управления процессом хранения плодоовогной продукции в РГС;

- физически обосновать и разработать интегральный метод нэ-разрузтаягэго технологического контроля кптекс.чгности дахачкя ез устойчивости к анаэробиозу объектов хранения;

- получить ийтена¥ичвскуэ модель к дать еэ-апксокнв, которое составило основу комплексной системы управления ггрсцзсссм хранения -плодов к овогзй в РГС;

- предложить метод прогнозирования рациональных режимов хранения в РГС для получения конечного продукта с заданным г:ачес5вом.

Новизна разработенных технологий -запилена положительным рэ-венпеи на выдачу патента от 24.04.92 г. по авторской заявко К1 4945447 "Способ хранения биологических объектов в РГС".

1.5.

Разработаны научно обоснованные к апробированные в промышленности новые технологии направленного действия, предусматривавши хранение сочного растительного сырья (семечковые ¡; цитрусовые плоды, помидоры, огурцы и др.) в регулируемой газовой среда и продлевастио срок их хранения без снижения товарного качества.

Эти технологии прошли межведомственные испытания (акт от 23.03.84 г. утзаргден Зам.начальника объединения ЧИплодоовсахоз; акт от 29.03.85 г. утвержден нач.главка "Садоводства, виноградарства, чая и субтропических культур" Мвнсеяьхоза СССР),одобрены научно-техническим Советом Минсельхоза СССР и рекомендованы к производстве!шой проверке (протокол № 52 от 17 мая 1978 г.).

Предложение пэ внедрению технологии хранения я обработки ./ сельскохозяйственной продукции и семян в регулируемой газовой срэдэ с повышенным содержанием азота согласовано с Заместителем Министра сэльско! о хозяйства СССР я утверждено Министром высшего

и среднего специального образования РСФСР 16 сентября 1985 г.

Нормативно-технологическая документация передана в 1989 году Госагропрому СССР, ВАСХНИП и проектным институтам. Разработанные технологии внедрены в пяти крупных колхозах и совхозах.

Государственная экспертная комиссия Госплана СССР в соответствии с приказом Госплана СССР от 06.03.1986 г. # 34 проЕела экспертизу, дала положительную оценку результатам представленных научных исследований и производственных проверок хранения сельскохозяйственной продукции в регулируемой газовой среде, рекомендовала нх к широкому внедрению в СССР (заключение экспертной комиссии Госплана СССР от 17.04.1956 г.).

Результаты исследований использованы в лекционном курсе "Технология хранения плодов и обошвй", в курсовом проектировании и дипломных работах для студентов технологических специальностей ЫТИПП.

1.6. Ащ^ишщёШ'

Осношые результаты исследований, изложенные в работе, докладывались на ежегодных научных конференциях МТИПП 1978-1991 гг.; Всесоюзной конференции "Развитие производства биологически полноценных пищавых продуктов на основе комплексного использования сырья и снижения его потерь" (г.Москва, ВДНХ СССР, 1982 г.); научной конференции "Ученые МТИПП-Продовольственной прогремме" (г.Москва, 1983 г.); Всесоюзной научной конференции "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (г.Москва, 1984 г.); Всесоюзной научной конференции "Пути увеличения выпуска и сохранение качества пищевых продуктов, внедрение безотходных и малоотходлых технологий на основе использования искусственного холода" (г.Тбилиси, 1984 г.); Общесоюзном семинаре "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов" (г.Москва, 1985 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Технологические способы обработки и консервирования овощной продукции" (г.Москва 1988 г.); научной конференции "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности" (г.Москва, 1991 г.).

Результаты работы экспонировались на 5 выставках, организованных ВД.'И, Минвузом СССР и РСФСР, Госпланом СССР, одна из раз-

- О -

работок награждена в 1987 г. бронзовой медалью ВДНХ.

1.7.

По материалам работы опубликовано 5броппор, 50 научных статей, получено положительное решение о выдаче патента от 24.04.92г. по заявке !? 4945447.

Работа"выполнялась в Проблемной НИЛ биохимических методов обр. и хранения пкщешх продуктов Московского технологического института пишавоЛ промышленности.

Аналитические и экспериментальные исследования основывались на макроскопической теории газов, современных представлениях о физиологическом состоянии объектов хранения, теории масспобкеиа, технологиях хранения различных продуктов, использовании принципов системного подхода. Изучение эффективности процесса хранения ориентировалось на сохранение исходного качества п снижении себестоимости конечного продукта, энерго- и ресурсосбережение, охрану окружающей среды посредством контроля и управления процессом хранения в РГС.

., Объекты краткосрочного хранения: плоды мандаринов сортов Унпшу широколистный и Уншиу узколистный урезая 1980-1985 гг, выращенные в Аджарии; помидоры сортов Новинка Приднестровья, Соната, Ранний-83 урожая 1983-1991 гг., выраиегашо на Украине и в Астраханской области.

Объекты длительного хранения: плоды районированных на Украине и Северном Кавказе перспективных сортов яблок' (Ренот Симирен-ко, Джонатаа, Вагнера призовое, Голден и Ред делигаесы, Дтанаред, Старкинг, Старнримсон, Кальвиль снежный урожая 1977-1989 гг.); груши сортов Вере Арданпон и Кюре урожая 1987-1990 гг.), картофель сорта "Темп" и капуста "Амагер-611" урожая 1990-1992 гг., выращенные в Московской области.

Опытные партии плодов формировали в период их массового сбора, из достигших стандартной размерной категории. Обзая схема работы приведена на рисЛ.

Для выявления рациональных режимов хранения плодов и картофеля в РГС постоянного состава использовали вероятностно-детерминированный метод планирования эксперимента, обеепвчиваюкий получение достоверно обоснованных значений выходных параметров к

01ЯХ

п

8 =

£3

2 —' я 5

я о

8? *»?

¡3 **

зя 9 О

X V — И О О «5

1 * X о

8 § 8 и £

6 1 О 2 »

III

II

II?

ах*о 235

5§Я

Я5| * X *

зП

? »

=з

85 Ч

сахар/ кислота

плотность мякоти

содерЖАНие крахмала

зндогтнкын 9ткл(н

юа»»ициеит дыхания

мтоичиюст» к Аниидаои

2?

о 9 а

II

5*

31

I!

г

«г

*» с

и

ч

58 = 5

I

» ©О®

) Н «Г <*|

! л?

"К

Н

¡г

Ц

«•х

55

« Я

О о

4 <9 , X» га ^ 2

;-а ! 8 г гг

о о х> 1*1

§1

5«

31

.8

1—ПГ*

К

орг.

•с

китами* с

красящис в&цесщ ■«-{ пичиноше еедеспТ).

крахмаа i-

-г

**-! ацстальдсгщ —^ окислит, »ермеиты

I

фнголлскскн.актнвн-

1 л ~

' я 5

з'х*

ч! ц

г?

X

II

! §3£

1 5.1

»а

ч!

ОЕ

э м !

1 *

3!

?

8.-

к

38

о

-ч 1 5

X ж

>

£ —

•4 8 С»

X* 3 я 3 6

X о л«

выявление внутренних прнчгашо-следстсснных связей.

Эксперимент по хранению плодов проводили по пятифакторному .-.пятиуровневому плану (температура, относительная влажность среды, содержание кислорода, диоксида углерода и продолжительность хранения). ' -

Разметание образцов осуществляли в 25 герметичных емкостях с рабочей емкостьо до 5 кг. В холодильной камера монтировали стенд, поддержи ваши Я п каждой герметичной емкости независимый газовый состав. Реализованы новые технические рзиения по стабилизации параметров формирующихся газовых сред путем использован! селективной молекулярной проницаемости" стандартных силиконовых плангоп, а тшеке включения в линии подачи газа элементов, обладающих значительным гаевмо-гидравлическим сопротивлением.

Состав газовых сред контролировали и?, хрочаютрафа ХШ-4, т&чпературу - термометрами сопротивления н многоточечна автоматическим мостом КСМ-4, относительную плглшость воздуха и газовой среды- гидрометром "Волна".

При исследовании плодов определяли: товарное качество - в соответствии с ГОСТ; естественную убыль массы - методом фиксирования проб; физико-химический состав, активность окислительных ферментов (аскорбиноксидазы, цитохромоксидазы, пероксидазы, като-лазы), общий анализ микрофлоры, устойчивость плодов к инфекции и анаэробиозу - общепринятыми методами; состав углеводов и органических кислот - методом газожидкостной хроматографии; красящие вещества - спектрофотометрическим методом.

Математическую обработку многофакторного модельного опыта проводили на ЭВМ "Искра-125бм по специальной программе, которая дает возможность аппроксимировать частные зависимости исследуемого показателя о? каждого из факторов хранения методом наименьших квадратов, а также обобщать выбранные частные зависимости уравнением Протодьлконова. Адекватность получение частных и обобщенной зависимостей оценивали по коэффициентам нелинейной множественной корреляции (£ ) и их значимости ( ).

Ввиду комплексного характера решения проблемы хранения, на отдельных этапах исследований и внедрения-разработок принимали участие ученые и специалисты института биохимии им.А.Н.Баха РАН, ВНПО по чаю и субтропическим культурам (г.Махарадзе), НПО "Крио-генмаш", проблемный научно-исследовательской лаборатории биохн-

мических методов обработки и хранения пишевых продуктов МТИПП. Всем специалистам, принимавшим участие и оказавшим помощь в проведении .»смнлексных исследований и во внедрении разработок, автор выражает глубокую признательность и благодарность.

2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1.

модр-'ЬЗ дт^аЛШ.

Плоды растений представляют собой оптимально организованную биохимическую систему, обладающую гибким и экономичным метаболизмом.

Согласно законам теоретической биологии, индивидуальное развитие организма (онтогенез) есть целостный процесс, а состояние каждого из развивающихся его элементов есть функция положения онтогенеза в целом на данный момент. Отсюда вытекает, что индивидуальное состояние особи, сумма и последовательность преобразований в ней охватывает жизненные процессы растительного организма не только в период роста и развития, но и на этапе их хранения.

Процессы жизнедеятельности, их направленность, соотношение, последовательность и количественная мера являются объединенной функцией генотипических структур и внешней среды. При хранении в регулируемой газовой среде плоды попадают в условия, резко отличные от обычных, стрессовые условия. Ограниченная концентрация кислорода (гипоксия) и его отсутствие (аноксия) вызывают глубокую перестройку обмена веществ и требует постоянного контроля этого состояния в процессе хранения в РГС. При длительном анаэробиозе происходит постепенная деградация всей внутренней организации клетки, ее тонкой структуры, в особенности органеллы кислородного метаболизма - митохондрий. Изменения начинаются прежде всего с процесса дыхания, одной из важнейших функций которого яв- . ляется генерирование свободной энергии, необходимой для жизненных процессов. Одновременно приводятся в движение все остальные стороны газообмена (поглощение плодами 0^, использование его в окислительно-восстановительных процессах, выделение С0^ и некоторых других соединений - конечных продуктов обмена). Все это перестраивает онтогенез организма в целом, переводит на новый уровень гочеостаз плода - способность его, как биологической системы, сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств.

Газообмен плодов о окружающим воздухом происходит через межклеточное пространство и кожицу. Циркуляция газов внутри растительного организма проходит по системе капилляров за счет происходящих в них биохимических изменений. Диффузия же газов через покровные ткани извне и внутрь плода, а также изнутри плода нару-ау осуществляется за счет внешних факторов.

В работе рассматриваются две модели газового обмена плодов.

В первой модели рассматривается циркуляция газов в системе упорядоченных канальцев разного диаметра. Эта модель предполагает, что газ циркулирует внутри плода беспрепятственно, в результате чего по объему плода парциальные давления и СО^ одинаковы.

Вторая модель представляет диффузию газов через покровные ткани, что позволяет поверхность плода отождествить с пористой скорлупой, через поры которой и происходит газовый обмен.

Стимулирующим фактором диффузии является наличие градиента концентраций СО^ и о обеих сторон пористой перегородки (их концентрации Сд^ „С^ снаружи (А) и внутри (В) плода разные), при этом массы газов внутри и снаружи пористой скорлупы находятся при одинаковом давлении Рд = Рд и температуре Тд = Т^.

Совместное решение уравнений Фика и Менделеева-Клайперона для 0<£ и СО2 позволяет получить выражения для диффундирующих масс газов в виде: А в

/»* /У 6 (I)

А Ми>& г .¡и^ ^ & £ лТ

Разделив обе части уравнения наполучим скорости диффузии числа молей кислорода и диоксида углерода

- % -4) '-¿с• (2)

(Ль ^

Изменение парциальных давлений газов относительно сред А и В

АРол = яг(с£-с<£) (3)

д/^г ят(^-с^)

Подставляя (3) в (2) и разделив на Ц" получим:

Из (4) видно, что скорость изменения молярной концентрации газов прямо пропорциональна градиенту давления.

Полагая, что плод имеет форму шара и подставляя значения 5 = 4 7ГГ1, V =» 4/3Жг3 в формулу (2), получим:

ит ' (¿х (5)

&СА, , ¿РСЯ

- гиг ах.

Согласно закону Дальтона общее прирашеняо давления будет:

АР = АР^ + АРа^т АРссг (6)

Совместное реаение (5) и (б) может быть представлено в виде: ОСЬ ¿Саъ . 3 /ь, . с* Мл )

Иг ф ' ~Ш(% ^Г + ¿я /

Полагая, что при условиях, близких к нормальным, газ подчиняется законам идеального газа, то при Ц 7)и> г

I х I "л ""Л - МТ ЛХ (7),

где —градиент парциальных давлений кислорода и диоксида углерода сред А (снаружи) и В (внутри).

Уравнение (7) показывает, что изменение парциальных молярных концентраций газои прямо пропорционально градиенту парциальных давлений отих газов.

Таким образом, получена феноменологическая модель обменных процессов в периферийном слое на граница раздела биологический объект - газ.

Уравнение (7) является феноменологическим подтверждением гипотезы П.Марселена о влиянии на скорость потока кислорода и диоксида углерода внутрь и изнутри плода изменявшихся парциальных давлений этих газов относительно сред А и В. Шесте с тем, полученные данные развивают представления К.Камерона о скорости диффузии газов а организме растения. Выэе показано, что скорость молярной концентрации газов прямо пропорциональна-изменению парциальных давлений отих газов.

Таблица I

Влияние основных показателей съемной зрелости яблок на выход стандартной продукции

Я В тип

Ко-

. Начальное зна- Приводов зна-. Показатели ¡чеяие иссле-На ¡чение после-? съемной ¡дуемого /чаль- {дуемого ./неч-зрелостн пар.»- / ное зна}пара- /нов зна яблок ¡кет- /чениа ана- ¡мет-чение вы-)ности ра лизируемой • ра хода„стан величины ЦЩг. ПР°.

.Коэффициент эластич-

Э

!

1. Сахаро-клслот-ный коэффициент, отн.ед.

2. Плотность мякоти, о

кг/сн

3. .Яодокрахмальная проба, баллы

4. Эндогенный этилен, мкя/кг.ч

5. Коэффициент дыхания, отн.ед.

6. Устойчивость к анаэробиозу, мм.рт.ст.

19,71/92,04

5,19/92,04 3,79/92,04

0,20/92,04 1,22/92,04

30/92,04

20,06/91,83 0,10

5,5/91,20 3,2/89,58

0,18/83,77 1,26/98,28

32/97,30

0,16 0,17

0,90 2,07

3,05

Анализ (7) предопределяет выбор метода контроля концентраций кислорода и диоксида углерода, а также перелада давлений с помощью дифференциального манометра.

Известно, что существенное влияние на легкость плодов оказывает степень их зрелости /12/.

При обработке экспериментальных данных для оценки степени влияния основных показателей степени зрелости яблок на величину выхода стандартной продукции получено уравнение регрессии, используя которое рассчитали коэффициенты эластичности.

Из тебл. I видно, что для определения физиологического состояния плодов, закладываем;.« на хранение, наиболее значимы такие

показатели, как содержание эндогенного этилена, коэффициент дыхания и способность тканей плодов сопротивляться возникновению в них анаэробного обмена, причем, большее влияние оказывает устойчивость к анаэробиозу.

Устойчивость растительных организмов к возникновению анаэробного дыхания значительно зависит от способности тканей сохранять сложившийся уровень их дыхательного газообмена в неблагоприятных условиях среды. Особое значение это приобретает при затрудненности доступа кислорода в условиях РГС /2,11,15,16/.

Сопоставительный анализ экспериментальных данных (рис.2) показывает, что наибольшая устойчивость к анаэробному обмену и наивысшая способность к поглощению кислорода присуща „тканям плодов в фазе, близкой к их полной зрелости. На следующих этапах развития плодов способность тканей усваивать кислород резко падает, и анаэробный обмен в их тканях наступает при содержании кислорода в окружающей среде около 1С$. Соотношение между аэробным и анаэробным дыханием зависит не столько от содержания кислорода в окружающей атмосфере, сколько от способности клеток усваивать кислород, которая утрачивается в процессе старения плодов.

Поэтому особу» важность представляет регистрация способности тканей плодов сопротивляться возникновению в них анаэробного обмана в процессе хранения в регулируемой газовой среде.

Полученная феноменологическая модель обменных процессов (7) позволяет предложить к использованию на практике легкодоступного метода нзразрушаюшего контроля устойчивости плодов к анаэробиозу, учитывающего их физиологическое состояние при хранении в РГС.

2.2.

2.2.1. Хранение в РГС постоянного состава

Основная задача хранения плодов заключается в использовании исходной лежкоспособности и ее повышении средствами, обеспечивающими более полную реализацию их иммобилизационного потенциала и, как практический результат, достижение максимально возможной продолжительности хранения.

и (Ш „ (б)

Уо2,сог мл Уог,ссг мл 4

т-х 1 кг-чАС р,мм рт.ст. т-т ' кг-чдв Р, мм рт.ст.

20

12

20.09

1 0

К

\

\

м

30

20

10

Уог,сог мл

ю го зо ад т(члс) КЬ)

Ю 20 3!) <¡0 ТГ(ЧАС)

Уог,сог • мл

(3)

20

12

30.09

И

7

/

/

30

20

10

20

12

31.12

'К т \

\

} м /

{ Л

\

30

20

10

10 20 30 ТГ(час)

10 20 30 40 Пчас)

Рис. 2. Влияние недостатка кислорода на интенсивность

I

дыхания яблок Ренет Симиренко и их устойчивость к анаэробиоз^ при росте (а), созревании (б) и старении (в, г).

Для этой цели необходимо оптимальное соотношение между основными факторами хранения: температурой, относительной влажностью газовой среды, составом газовой среды,.то есть мобилизация фенотипического резерва плодов.

Цитрусовые и семечковые были использованы как плоды, отличающиеся между собой морфологическим строением и биологией, принадлежат к семействам, удаленным друг от друга.

Эксперимент по хранению каждой культуры проводили по пяти-факторному пятиуровневому плану /23, 38/.

Для помидоров и мандаринов дополнительно исследовали 5 степеней зрелости /7,12/.

Основным критерием оптимизации был выбран выход стандартной продукции, наиболее полно отражающий количественную и качественную стороны процесса хранения.

Обработка результатов многофакторного модельного опыта позволила получить математическое описание процесса хранения цитрусовых (мандаринов):

/1 = 1,04 Ю"3 (-г? 2 + 5,40 1 + 101,50) (-/2 + 1,86 V- 0,68)

(О?) ? (8)

--&- + 65,80 {-тг + 7,87^+ 40,00)

0,10 ехр 0,21(02)

Статистическая обработка результатов опыта показала, что все исследуемые факторы при хранении мандаринов значимы. Однако наибольшее влияние на сохраняемость плодов оказывали степень их зрелости и концентрация кислорода в газовой среде.

С использованием ЭШ выявлены рациональные режимы и рекомендуемая для хранения в РГС степень их зрелости (табл.2).

Таблица 2

Рациональные режимы хранения мандаринов в РГС

I ¡Темпера-!Относите-;Содер- ¡Содержание

Острит тепяняния {тура, льная {жание ¡диоксида

п/п иоъект хранения о^ ! влажность,; кислоро{углерода,

__ ______ ________ -Г|-п.п.|- '-„ -Сб*-

I. Желто вато-з еленые плоды 4,0 87,0 • 6,0 до I %

2. Зелено вато-желтые плоды 3,0 91,0 4,5 до I %

3. Желтые плоды 2,0 91,0 6,0 до 1 %

Результаты биохимического и товароведного анализа по хране- ■ нию помидоров различной степени зрелости (от зеленых до красных)• указывают на целесообразность хранения в РГС бурых плодов. Дальнейшие исследования велись только на бурых помидорах.

Для выявления - рациональных условий хранения плодов изучали также влияние хранения на оргенолептические свойства и пишевую ценность плодов (консистенцию, плотность, вкус, содержание химических всззста).

При проведении многофакторного опита по хранению бурых помидоров исследовали влияние различных факторов хранения на содо\ а-ние Сахаров, органически гасло?, гскорбкновой кислоты и продуктов неполного окисления - спирта и оцетальдегида.

Особый интерес, представляли зависимости содержания сахароБ н органических кислот, определяпиих вкусовые свойства помидоров и являгачхся субстратом дыхания, от товарного качества продукции.

. При изменении температуры от 3 до 7°С максимальное содержание Сахаров и органических кислот в помидорах - основного субстрата энергетического обмена - было при 5°С (соответственно 6,02.% и 0,60?). Изменение концентрации кислорода в газовой среде от 2 до Ш показало, что наибольшее содержание Сахаров и органических кислот находились при его 5-ном содержании. При изменении содержания диоксида углерода в газовой среде от 0 до 10% наибольшее количество Сахаров и кислот отмечено при 3$ СО^.

С увеличением продолжительности хранения содержание Сахаров и кислот оставалось высоким дов недель хранения, после чего наблюдалось резкое уменыпенне их количества.

Аскорбиновая кислота может служить одним из критериев оценки устойчивости плодов, а также наряду с другими биологически активными веществами, определяет их диетическую ценность. Наибольшее количество витамина С в помидорах (9-10 мг/э) сохранялось при температуре 5°С, содержании кислорода 5%, диоксида углерода - 3/5. Содержание аскорбиновой кислоты было стабильным в помидорах при хранении в РГС в течение 8 недель, далее отмечалось уменьшение еэ количества.

Для сохранения естественной устойчивости плодов помидоров и их легкости большое значение имело предотвращение интенсивного накопления продуктов неполного окисления - спирта и ацетальдегида.

Многофакторный эксперимент показал, что наименьшее количество спирта (20,59 иг%) накопилось в помидорах при температуре 5°С, содержании кислорода 5% и диоксида углерода <$>. Содержание спирта сохранялось без изменений (23-24 мг$) до 8 недель, далее наблюдалось его увеличение, достигшее на 9 неделе 28,29 чг%.

Таким образом, полученные данные позволяют рекомендовать для хранения бурых помидоров температуру +5°С, концентрации кислорода 5%, диоксида углерода

Обобщение полученных зависимостей исследуемых факторов для каждого из показателей, в частности для выхода стандартной продукции (П ), было проведено по уровнению Протодьяконова и обработано на ЭМ по специальной программе. Математическое описание процесса хранения в РГС имеет следующий вид: - для помидоров

П.* (85,05 + 2,68 1 - 0,39 ¿2) 93,70 • е -°»01зг). . (9) (84,95 + 2,09 ( 02) - 0,24 (О,,)2) (88,19 +■ 0,45 (С02> -

0.06.(С02)2^ 88,45-3;

- для яблок

п. * 91,62-3 (91,54 + 1,72 ± - 0,44 ¿2) (97,38 '''е"0'00036^ )(Ю) •(88,46 + 1,76(02) - 0,23(02)2)(90,63 + 1,004(С02)-0,13(С02)2)

- для картофеля

П. = 90.66-3 (87,57 + 4,53к - 0,82 ¿2) (94,34 в-0«00022^)

(86,31 + 2,36(02)-0,25(02)2) (90,18 + 1,34(С02)-0,19 (С02'У2)

Алгоритм управления процессом хранения помидоров в РГС состоит в следующем:

1. Определяют физиологическое состояние помидоров к моменту закладки по степени зрелости плодов.

2. Вводят данные физического состояния газовой среды в камере к моменту закладки продукции на хранение ("^ , V, С02 , 02). В лабораторной установке они вводятся вручную. В производственных условиях эти данные поступают через АЦП (аналого-цифровой преобразователь) непосредственно с датчиков, расположенных в хранилище,

3. Используя обобщенное уравнение Протодьяконова и стандартные процедуры оптимизации, рассчитывают значения управляющих па-

раметров процесса храпения помидоров в РГС ( V , С02, 02, )«,

4. Получив расчетные значения параметров, их сравнивают с ■ текущими в камере условиями, в случае несоответствия проводят коррекцию управляющих параметров.

5. Окончательно откорректированные расчетные значения управляющих параметров:

а) в лабораторной установке - выводят на печатающее устройство;

б) в производственных условиях - через ЦАП (цифрово-аналого-вый преобразователь) подшот непосредственно на исполнительный механизм соответствующего регулятора.

Периодичность корректировки должна быть не реже одного-двух раз в сутки.

Приведенный алгоритм использует математическую модель процесса хранения помидоров а РГС, адекватность которой была проверена по критериям Фишера и Стьюдента..

2.2.2. Рациональное управление процессами хранения сочного растительного С1грья

Эффективность хранения в регулируемой газовой среде плодов может быть достигнута при применении систем автоматизированного управления и регулирования технологического процесса.

Систему управления процессами хранения строили, используя принципы диалогового управления производством, разработанные М.И.Мельцером. Она состоит из управляемой системы (хранилище) и управляющей автоматизированной системы, осуществляющей анализ ситуации и выработку рекомендаций по управляющим воздействиям.

Элементы в структуре системы управления (рис.3) представлены в виде блоков, которым присвоены номера. Стрелками обозначены связи в виде входных и выходных параметров. Блок I, обозначенный пунктиром, является примером подключения к системе управления хранилищем дополнительных задач (подчистем), если появится необходимость их совместного решения.

Критерием управления процессами хранения плодов в РГС принимается выход стандартной продукции, как обобщенный показатель, учитывающий количественную и качественную стороны процесса хранения.

Параметры, характеризующие состав газовой среды, температуру, относительную влажность среды, то есть факторы хранения наряду с химическим составом плодов, являются компонентами управляющего вектора, варьируя которыми можно влиять на величину целевой функции.

Для автоматизированной системы управления процессом хранения плодов в РГС был выбран диалоговый способ построения работы программы. Все, высвечиваемое на экране дисплея, формируется таким образом, что предусматривает либо ввод числа, либо возможность да/нет выбора.

Диалоговое построение программной реализации системы управления позволяет гибко изменять ее структуру в зависимости от требований пользователя на данный иомент.

Результаты опытов показали, что постановка экспериментов с использованием математического планирования позволила экономичным и эффективным способом выявить оптимальные режимы хранения плодов и овощей в РГС. Используя математическое описание процесса хранения, становится возможным прогнозировать его результаты в зависимости от условий хранения продукции.

Воедение диалоговой системы управления позволило выбрать гибкую■структуру автоматизированной системы управления процессом хранения сочного растительного сырья в РГС в зависимости от заданных конечных результатов с условием минимизации энергозатрат. Другими словами, диалоговая система управления позволяет реализовать энергоресурсэсберегаюшую технологию направленного действия.

2.2.3. Дыхательный газообмен плодов при хранении в различных условиях

Дыхание - аэробное биологическое окисление, обеспечивает энергией процессы жизнедеятельности растений и их плодов. "Генеральный" путь дыхания использует окислительную диссимиляцию, главным образом, глюкозы и фруктозы. Этот путь включает фосфори-лирование названных гексоз, образование двух молекул фосфотриоз, их последующие превращения, вплоть до образования пировиноград-ной кислоты, и дальнейшее превращение ее в процессе дыхания.

В стрессовых условиях хранения в регулируемой газовой среде плоды переходят к другим вида;.! биологического окисления, ограни-

чивая объач или прекращая основной путь окислительной диссимиляции гоксоз. Одним из таких новых пугай является прямое пентозо-фосфатное окисление глюкозы без предварительного расщепления еэ ' на дво триозы. В обычных условиях пентозофосфатный путь не используется клеткой для получения энергии. Доля этого пути в окислении глюкозы зависит от типа и функционального состояния ткани и моаез быть значительной в клетках, где активно происходят восстановительные биосинтезы.

При определенных условиях глюкоза почти количественно ыожот превратиться в глюконовую кислоту. В этом случае окисление происходит без предварительного ее фосфорилирования и идет благодаря каталитическому действию фермента глюкозооксидазы. Eine одним побочным путем окисления является образование уроновых кислот, то есть окисление у шестого атома гексозы.

Денным источником углеродного питания для растений является сахароза. Однако, по всей вероятности, она предварительно подеор-гается гидролитическому распаду. При хранении груш отмечено расходование помимо Сахаров, в первую очередь, многоатомного спирта-сорбита.

При недостатке углеводов плоды могут использовать содернаиие-ся в них органические кислоты, прекдо всего лимонную и яблочную.

Показана важная роль белка в процессе дыхания сочного растительного сырья.

Разнохарактерность процессов биологического окисления в плодах, в частности в условиях хранения, показана во многих эк- " спериментальных работах. Однако, получанные данные носят отрывочный характер по влиянию факторов хранения на дыхание плодов. Требуются дополнительные углубленные исследования'дыхания и других биохимических процессов с плодах на иирокой экспериментальной основе.

При проведении многофакторного опыта по хранению самечковых плодов была исследована интенсивность их газообмена в зависимости от температуры, относительной влажности, состава газовой среды, а также продолжительности хранения.

В результате математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ получены точечные графики зависимостей интенсивности выделения COg и поглощения 0g при хранении яблок и груш (на примере семечковых плодов) от названных факторов.

V ил а-Х ' к5-чаз

(а)

У мл

(б)

1 СО»^

/ог

«< 1

т-1' к®'час

4

у

и Г

¡7 I

) И сог

1 6 о К 02

-10 1 1

X. /Л\

тт» ка-чдс

V т п-т-' -та-ч^л

35 50 95 '?,%

Ш

1 !

" , со2 , 02

......... , 1

4 6 8 02,%(оЗ) 2 4 6 С02,%(с5)

Рис. 4. Влияние температуры (а), относительной блржности среды (б), содержания кислорода (в) и углекислого газа (г) в газовой срэде на интенсивность выделения С0? и поглощения кислорода плодзми груп.

Анализ полученных зависимостей показал, что при повышении температуры хранения от -I до +3°С интенсивность выделения С02 и поглощения 02 плодами груши заметно возрастает только выше 0°С (рис.4). Для максимального подавления интенсивности дыхания плодов груши температура -I до + 1°С оказалась наиболее эффективной, а для яблок - от I до +3°С.

Аппроксимация зависимостей влияния относительной влажности газовой, среды от интенсивности выделения С02 и поглощения 02 плодами груши реализована с помощью уравнения квадратичной параболы, представленных ниже:

У С02 = -167,481 + 378,637- 10"? - 202,145 • Ю-4. У 2

ис= 0,99;'4= 105,89) ! (12)

0 = - 964,983 Ю"1 + 215,258 • 10~2<{ - 114,705- кН Ч> 2

У

■>2

(О* 0,93; 12,82)

Из рис.4 видно, что в том и другом случае установленная функция возрастает в диапазоне относительной влажности газовой среды 83-92Х и достигает экстремума при У = 92%.

Для плодов яблони эта функция достигает своего экстремума при*/;* Ш.

На рис.4 приведены точечные графики зависимостей интенсивности выделения С02 и поглощения 02 плодами от содеркания кислорода в газовой среде. Их аппроксимация проведена соответственно уравнениями степенной функции и экспоненты: 1100г = 326,379-10 ~2 ■ ехр (670,636- 10~4. (02))

я £ I

£ = 0,97; 4=25,76 345^371 ^Ю"3-. ' (13)

У

02 " 241,488 10 (02)

I = 0,93; 12,56

В наибольшей степени интенсивность выделения С02 грушами

относительно постоянна при повышении содеркания кислорода в газовой среде с 2 до 4%, в то же время интенсивность поглощения кислорода постепенно возрастала (рис.4). Это объясняется'там, что скорость аэробного дыхания плодов при снижении содеркания кислорода в окружающей среде всегда стремится к нулю при некоторой постоянной скорости анаэробного дыхания. Интенсивность выделения

СС>2 и поглощения кислорода возрастает свыше 4$-ной концентрации (>2 в газовой среде.

Интенсивность выделения С02 и поглощения СГ грушами в зависимости от содержания С02 в газовой среде аппроксимированы уравнениями экспоненты-

^С02 3 480.?Н Ю"2 (-107,239 • Ю"4 - (С02) )

Ц = 0,83; 4,64 , 2 (14)

«_02 = 445,625 • 10"^. охр (-19,579 (С02))

И = 0,89; 4= 7,86

В исследуемой газовой среде интенсивность дыхания плодов груши подавляется при концентрации диоксида углерода, начиная с 4$, оно является граничным.

Одновременно установлено, что динамика дыхания других исследуемых- плодов в РПЗ аналогична характеру дыхания семечковых плодов при незначительных количественных расхождениях.

Обобщение полученных частных зависимостей было проведено для каждого из исследуемых показателей по уровнению Протодьяко-нова и обработано на ЭВМ по специальной программе. Приведены зависимости интенсивности выделения С02 и поглощения 02 плодами груши

и: = -1-- 3 905 вхр (778,048 КГ4-*)-

* со2 450,868

•(-167,481 + 373 ^37 • Ю"2- У - 202,145 - кН 2)'

•(480,711 10"2. ехр (-107,239 • Ю-4. (С02);>

•(326,379 Ю-2 • охр (670,636 • Ю-4 • (02 )))

(4,336 - 0,056-Т +

<Я= 0,84; ¿* = 13,16) (15)

и = -- Г74.833 10 • ехр (804,753)•

<Г02 375,915 ^

* (-964,983, Ю-1 + 215,258 • 10"? У -114,705 Ю-4- У2)-

. 345^.,.10.13. . (445 625 КГ2- ехр (-195,787 Ю~4(С0Р))> 241,488 (02) ¿и

•(4,112 - 0,288 Т + 0,080 Т 2)

(¿=0,83; 4 = .15»19'

Обобщенное уравнение интенсивности выделения С02 и поглощения 0£ получено и для яблок.

Адекватность обобщенных зависимостей проведена по коэффициентам нелинейной множественной корреляции, значимость проверяемых зависимостей выбирали для 95/5-го уровня достоверности.

Полученные обобщенные зависимости изменения интенсивности газообмена плодов груш и яблок наряду с другими показателями могут быть использованы дляоценки физиологического состояния плодов в зависимости от условий и продолжительности хранения, а также выявления оптимальных значений этих факторов.

2.2.4. Образование этилена в тканях плодов при хранении в различных условиях ..

По существующим представлениям этилен является гормоном со- • зревания, а его образование - биологическим процессом.

Образование этилена регулируется факторами окружающей среды. Роль кислорода выявлена на биохимическом уровне превращения ме-тионина в этилен: удаление кислорода из плодовой ткани вызывав* немедленное прекращение его образования без какой-либо лаг-фазы. Высокое содержание углекислого газа в газовой среде ослабляет действие этилена и тем самым задерживает созревание плода. Температура влияет не только на синтез, но и на гормональную эффективность этилена.

Однако данные о кумулятивном влиянии факторов хранения на интенсивность образования этилена в тканях плодов отсутствуют. Дополнительные исследования в этой области расширят представления об эндогенных мезанизмах развития растительных организмов и позволят применить более совершенные способы регулирования созревания плодов, научно обоснованные режимы, их хранения.

Нами были проведены исследования одновременного влияния относительной влажности среды, температуры, состава газовой среды и продолжительности хранения плодов на содержание этилена в их тканях.

Зависимость содержания этилена в плодах груш от температуры описывается участком возрастающей квадратичной параболы (рис.6).

¿(? = 41,640 - 409,143 Ю"2.^ + 122,857 ■ Ю~2-£2;

(£= 0,74; 2,79) (1б)

Образование этилена в тканях плодов существенно возрастает с увеличением температуры хранения вше 1°С. При пониженной тем--пературе (-1 > 1°С) этилен в грушах накапливается незначительно.

При хранении яблок наблюдалась аналогичная картина с небольшими количественными изменениями: при повышении температуры количество этилена возрастало, а при температуре 2,5°С сокращалось.

Зависимость содержания этилена в грушах от относительной влажности срчоы получена в следующем виде:

^ = -1032,396 +' 2294, 344 Ю-3-у -1219,35 Ю"4 V 2 ^ ( £ = 0,88; 6,64)

Из рис. 5 видно, что при относительной влажности среды менее 89^ отмечалось снижение интенсивности образования этилена, что является результатом ослабления процессов синтеза в увядавших тканях плодов, у яблок то же наблюдалось при относительной влажности среды ниже 86^.

Аппроксимация зависимостей точечных графиков влияния содержания кислорода в газовой среде от интенсивности накопления этилена в тканях груш реализована с помошью уравнения прямо А (рис.5).

^ = 23,83 + 3,81 (02)

(18)

(£= 0,98; 4= 40,18)

Результаты обработки экспериментальных данных свидетельствуют о том, что уменьшение концентрации кислорода в газовой среде от 8 до 2$ ведет к снижению интенсивности образования этилена в грушах в 1,7 раза, в яблоках в 2,5 раза.

Зависимость содержания этилена в грушах от концентрации С02 представлена в виде обратной квадратной параболы (рис.5)

46,057 + 628,951 Ю"3(С02) - 142,861 Ю-3(С02)2

(£ = 0,64; 4= 5,10) (19)

Наиболее существенно подавлялась интенсивность образования этилена в тканях плодов груши при концентрации СОр более 4% а тканях яблок - более 3$.

Достоверная математическая модель получена для зависимости содержания этилена в грушах от продолжительности хранения.

41,00 - 178,286 Ю~2 I + 657,143 ПГ3?2 ' (А=> 0,97; 4= 31,17) (20)

(а) ' (5)

на содержание этилена в плодах груш .

Этилен в плодах наиболее интенсивно накапливается после 4-х месяцев хранения плодов груши и б месяцев хранения плодов яблони.

При увеличении продолжительности хранения плодов действие РТС на процессы созревания и старения сдерживается эндогенными факторами, в том числе и генетически обусловленным обменом веществ на различных! этапах онтогенеза.

В результате плоду теряют устойчивость к физиологическим и микробиологическим!заболеваниям, качество их ухудшается, увеличивается количеств^) потерь.

Кроме названных физиолого-биохимических показателей для уточнения оптимальных условий хранения в РТС исследовали влияние на сохранность плодов содержания Сахаров, органических кислот, аскорбиновой кислоты.

По исследуемым показателям получены обобщенные математические модели процесса хранения плодов в РГС. Они позволили выявить оптимальные режимы хранения в газовой среде постоянного состава.

2.2.5. Регулирование состава газовой среды при хранении плодов в соответствии с их физиологическим состоянием

Известно, что в процессе жизнедеятельности плодов их физиологическая функция и все звенья обмена веществ в них катализируются сложной системой ферментов, действие каждого из которых характеризуется специфической зоной оптимальных для его проявления условий. Сложность строения всех растительных организмов соответствует динамичности, непостоянству условий их жизни. Именно изменяющаяся форма приспособления оказалась наиболее действенной, обеспечивающей возможность существования растений в условиях непрерывной смены температуры, влажности и др.

Поэтому эффективность хранения во многом зависит от правильного выбора режимных параметров процесса и, в первую очередь, состава газовой среды, который должен учитывать как видовые и сортовые особенности объекта хранения, так и природно-климатические и агротехнические условия выращивания.

Для выбранных режимов хранения существенное значение имеет их регулирование по этапам хранения, учитывающее изменение качества и лежкости плодов во времени /24,29,45,45/.

Регулирование состава газовой среды производили с учетом физиологического состояния плодов, для чего необходимо было разработать критерий оценки. Он должен быть обобщающим показателем, учитывающим механизм метаболических превращений в объектах хранения, определяться прямым или косвенным методом без нарушений целостности плодов.

Для лежкости плодов одним из решающих условий является соотношение между аэробным и анаэробным этапами энергетического обмена.

На основании результатов многочисленных исследований установлены зависимости коэффициента дыхания (ДК) плодов от содержания кислорода и диоксида углерода, которые позволяют учитывать физиологическое состояние объекта хранения при закладке и в процессе хранения. Выбор коэффициента дыха"ия как критерия оценки объясняется тем, что ДК отражает качественную сторону процесса дыхания плодов, являющегося центральным звеном обмена веществ.

Эти зависимости представлены в следующем виде:

Определение начального оптимального содержания 02 и С02 по указанные зависимостям объясняется тем, что на величину ДК огромное влияние оказывает обеспеченность тканей плодов кислородом, а, следовательно, и изменение состава газовой среды. В обшей форме ДК зависит от йтепени восстановленности органического вещества, используемого при дыхании, от способности клеток использовать кислород и от других факторов. Однако, во всех случаях, когда кислородное дыхание сочетается с брожением, наблюдается резкое возрастание его величины. Такие изменения коэффициента дыхания отмечаются при снижении концентрации кислорода в окружающей среде ниже и повышение диоксида углерода выше установленных по зависимостям значений. Это приводит к соответствию интенсивности поглощения и выделения этих газов (ДК=1). В дальнейшем их соотношение резко возрастает -ДК>1. Его увеличение становится понятным, если учесть, что скорость аэробного дыхания при практически постоянной или увеличивающейся скорости анаэробного стремится к нулю. Отношение же этих скоростей, определяющее величину ДО, стремится к бесконечности. Следовательно, концентрация кислорода и диоксида углерода, соответствующее являются

продельными. При другом соотношении 02 и С02 создаются условия для брожения (ДК>I) или эндогенного разрушения химических веществ в тканях плодов (ДК^ I), что приводит к снижению, их качества.

Для определения в газовой среде оптимального содержания кислорода и диоксида углерода при ДК=1 нами разработан способ хранения биологических объектов

в РГС. Этим методом были изучены аэробная и анаэробная формы дыхания. Полученные результаты изложены на рис.6, они подтверждены практикой хранения /46/. .

Приведем данные по хранению помидоров (рис.6).

Помидоры - скоропортящиеся'плоды - при закладке на хранение имели ДК=1 при содержании в газовой среде 02= 3,С$ и С02 = 4,2$. Эти условия были оптимальными для их хранения. После хранения в

ЗК,огн.ед.

2,0 1,5 1,0

со2 <

/\ о/ :

3 6 9 С,% Рис. 6 а

БК, отн.еа.

2,0 1,5 1,0

ч С02; /

N К/ (

Л м

°2

БК,огн.ед. 2,0

1,5 1,0

со2

\ А 1

\ с

У 1 -—,

7,0 5,0 3,0

3 6 9 С,% Рис. 6 в Влияние концентрации Сд^ и С,^

в газовой среде на коэффициент дыхания (ДК) помидоров при закладке (рис. ба), через 30 суток хранения (рис. бб) и через 60 суток хранения (рис. бв).

3 6 9 С,% Рис. 6 б

С02 г-Н

15 30 45 Г, су г. Рис. 7

Влияние продолжительности хранения помидоров Т на величину предельной концентрации кислорода Сд^ и диоксида углерода Сэд в газовой среде ^

течение 60 суток для поддержания ДК=1 содержание потребовалось увеличить до 8,4%, а количество COg уменьшить до 1,2%.

В результате математической обработки на ЭШ полученных данных оптимальной концентрации для помидоров на разных этапах хранения было выявлено, что ее изменения подчиняются уравнению сигмоиды:

С0 = 6,0 + 0,89 40,2 (22)

2

Объясняется это тем, что при хранении постепенно утрачивается способность плодов переносить понижение концентрации Og без нарушения физиологических процессов и наступления функциональных расстройств. Для поддержания нормального процесса дыхания плодов в период хранения необходимо соответствующее повышение содержали . в газовой среде. К концу хранения оно не менее значимо, поскольку кислородный оптимум стремится к величине, мало изменяющей интенсивность дыхания плодов (10-1£$) (рис.7).

Зависимость предельной концентрации COg от продолжительности хранения помидоров также аппроксимирована уравнением сигмоиды, но противоположного знака

СС0И = 2,0 - 0,47 З/Щ- 19,в" (23)

Изменение предельной концентрации COg в процессе хранения плодов связано с теми же причинами, что и предельной концентрации Og, хотя действие этих газов на дыхание не равнозначно.

Известно, что в период созревания и старения усиливается повреждающее действие растительной ткани повышенными концентрациями COg, что приводит к нарушениям структуры митохондрий.

Следовательно, во избежание физиологических расстройств у плодов в период хранения необходимо постепенное понижение содержания COg в газовой среде. К концу хранения это понижение м^ее значимо, так как оптимум COg стремится к нулю (рис.7).

Аналогичные наблюдения были проведены с яблоками, грушами, мандаринами. Результаты оказались по закономирностлм одинаковыми с установленными для помидоров, но с небольшими количественными изменениями.

В табл. 3 приведены денные по хранению различных культур в PIX! переменного состава.

Для достижения положительного эффекта при хранении плодов бажно, чтобы состав газовой среды в камерах оперативно регулировался.

Это возможно при использовании технических средств (газогенераторы, мембранные газоразделительные установки, воздухоразде-лительные установки и др.), генериругаих газовые смеси. Получение азота и необходимой газовой среды в применяемых устэловках автоматизировано и легко управляется /26, 27/.

2.2.6. Физиолого-химические изменения в плодах при хранении в различных условиях

При длительном хранении в плодах происходят изменения химического состава. Важнейшие свойства плодов - потребительские качества, устойчивость при хранении в значительной мере зависят от степени этих изменений.

Интенсивность обменных процессов в плодах зависит от условий хранения. ,

Для выявления эффективности регулирования состава газовой среды в соответствии с предельной концентрацией О*, и COg провели сравнительный анализ результатов хранения плодов в холодильнике с РГС постоянного и переменного состава и в обычном холодильнике (контроль).

Исследование химического состава плодов показало преимущество способа хранения их в регулируемых газовых средах. В этих условиях к концу хранения потери Сахаров; органических кислот, пектиновых вешеств, аскорбиновой кислоты исследуемых сортов были в 1,5-3,5 раза меньше, чем в тканях контрольных плодов. Для яблок они были меньше посла 7 месяцев хранения в 1,8-3,3 раза, для груш после 5 месяцев, хранения - в 1,5-3 раза, для мандаринов после' 4-х месяцев хранения - в 2-3 раза. Наибольшие изменения в химическом составе плодов при хранении в РГС постоянного состава и РГС переменного состава отмечались в кожуре и мякоти желтовато-зеленых плодов мандаринов /2, 8, II, Li, 35/.

В мандаринах после хранения в РГС была такая же степень зрелости, как и при закладке. Особенно это отмечалось у желтовато-зеленых плодов, в флаведо которых содержание хлорофиллов снижалось за весь период хранения но более, чем па У контрольных плодов в этих условиях наблюдалось исчезновение зеленых пигмен-

Таблиц?, 3

Газовый состав, сроки хранения и выход стандартной продукция различных культур при хранении в РТС переменного состава

!

Исходные режимы хранения

Культура, {темпе-! Состав газовой сорт ¡ратура; среды

I 00 ¡^^■^^»^^^^^^^^■■^^^ость сро—

¡Еыход стек-¡Коли

относительная влет-

чество

"\ Изменение концентрации 02

и СОр в процесса хранения ¡(на конец • доп,

¡хранения), | ^

1 % (

Яблоки:

Ренет Симиранко ^ ^ б'9 ^

Груши:

ВефвДпиикж Х'5 ' 3'4 М 90,2 90,0 Мандарины

Уншиу широко ли- 3,0 2,7 4,8 92,5 92,0 стныи

Помидоры:

Новинка Придне- 8,0 3,0 4,2 92,8 85,0 стровья

Картофель:

Темп 4,0 2,1 3,8 94,1 93,0 Капуста:

Аиагер 7'3 90»8 92'°

ч = 4,20 + 0,39 Уь,- 150.80

4,62 - 0,55 Чъг 7Э,20

ч = б,£0 + 0,74 ТЬы 100,50

С аь - 4,29 - 0,59 49,50

ч = 5,40 + 0,63 е0,40

а 3,22 - 0,45 39,60

Со, = 6,00 + 0,69 Чь,- 40,20

С«?4' = 2,80 - 0,47 т'З»- 119,80

Се,. ± 4,20 + 0,39 150,80

с из% = 2,55 - 0,26 79,20

Ч = 3,80 + 0,37 Уъ,- 140,70

С соА = 4,89 - 0,61 6,93

97, 3

95.4

93.5 95,5

95.5

93.6

1,2 2,4

3,8

2,02

1,8 0,3

i I

ментов с одновременный синтезом наротлпоидов.

Содержание аскорбиновой кислоты в яблоках и мендар::нах, хранившихся в РГС переменного состава, снижалось в 1,5-2 раза медленнее, чем в РГС постоянного состава. При этом потери Сахаров, кислот и пектиновых веществ били на 16-35% мсньшо.

При хранении в РГС переменного состава по сравнении с постоянным в 1,2 раза сокращались потери сахарозы. В 1,5-1,7 раза менее интенсивно расходовались преобладающие кислоты мандаринов - лимонная, яблок - яблочная. Янтарная, с увеличением содержания которой связывают ингибированио окислительных процессов, з тканях мандаринов, хранишься в РГС перченного состава, практически нэ накапливалась, а в тканях яблок составляла 1СЙ от уровня контрольного варианта.

Известно, что этилен является природным растительным горло-ном и синтезируется всеми растениями. Созревание исследуемых плодов также связано с накоплением этилена во внутритканевой атмосфере и во внешней среде. Особенно интенсивно накапливался этилен плодами яблок п пс;:;'дороп. Скорость ого выделения составляла, для яблок 5-8 мкл/кг ч'п зависимости от сорта, а для помидоров З-б мкл/кг ч. В условиях РГС эти процессы подавлялись, но значительных различий в их интенсивности в зависимости от состава газовой среды (постоянный или переменный) для мандаринов и груш не обнаружено.

Способность ткачей зрелых плодов использовать кислород и вовлекать его в общий цикл бшшкнчзских'процессов снижается в результате ослабления окислительных процессов. Это приводит к накоплению в плодах этилового спирта и его предшественника - оцер-••.■альдегида.

В условиях регулируемой газовой среды наилучшим образом сохранялась способность тканой плодов поддерживать определенное соотношение между протекавшими в них процессами аэробного и анаэробного обмена.

К концу хранения в РГС переменного состава этилового спирта накапливалось у яблок и груш в 1,6 й 1,о раза меньше, а у помидоров и мандаринов в 2,7 и 3 раза, чем в тканях контрольных полодов; и в 1,2; 1,3; 1,7; 2,3 раза меньше соответственно, чем у хранившихся в РГС постоянного состава.

Аналогичная закономерность наблюдалась и в содержании ацег-альдегида. Предотвращение интенсивного накопления продуктов неполного окисления в тканях плодов способствовало сохранению ес-вественной их устойчивости и ленкости.

Выявлено, что между содержанием этих веществ и количеством отходов у мандаринов существует прямолинейная корреляция (Я= 0,89).

2.2.7. Факторы, определяющие устойчивость плодов при хранении в РГС

Потери плодов в период хранения связаны с их микробиологической порчей. Поэтому для успешного хранения необходимо подавление жизнедеятельности микроорганизмов, обсеменяющих поверхность плодов.

Исследования показали, что общие потери у контрольных плодов составили для изучаемых культур от 20 до 35%, главным образом, в результате развития микроорганизмов /4, 10/.

На поверхности плодов, хранившихся в регулируемых газовых средах, обнаружены те же возбудители порчи,.что и у контрольных плодов. Определенной закономерности в изменении количественного и качественного состава бактериальной микрофлоры в зависимости от состава РГС (постоянный и переменный) выявлено не было.

Потери от поражений плесневыми грибами у краткосрочно хранящихся плодов помидоров были на 9,9^, а у мандаринов на 9,2% меньше, чем у хранившихся в РГС постоянного состава и на 23,6% и 24,4? меньше, чем у контрольных (ряс.8).

При этом на более чувствительных плодах помидоров и мандаринов, хранившихся в РГС переменного состава, было обнаружено в 2,3 и 2,4 раза соответственно меньше плесневых грибов, чем в хранившихся в РГС постоянного состава, и в 5 и 6,7 раза меньше, чем на контрольных плодах.

Были проведены исследования способности плодов сопротивляться внедрению патогена. Наблюдения за развитием культур ри'аии/п гр. при искусственном инфицировании бурых помидоров и Реп. сЬс&сипг - желто-зеленых мандаринов, закладываемых на хранение, показали относительно высокую заражаемость плодов и.их слабую устойчивость при хранении. Это согласуется с генетическими особенностями

м тыс. ит М» СМ*

8060. АО 20

При ЗАКллднв

М

Количество

Поело 60-и суток хрлнення плодов^%

3 РГС постоянного В РГС перемен' нл еозд^хэ состава но го состава

Рис. 8. Влияние условий хранения на обсемененность помидоров микрооорганизмпми и пораженность плодов плесневыми грибами

j-плеснрвыв гриеьц

]-БАКТеРНИ! ш-коанчество загнивших плодсв

данных видов плодов, позволяших.отнести их к краткосрочно хранящимся продуктам /14, 17/.

К концу хранения в РГС переменного состава способность сопротивляться заражению патогеном сохраняли 56% помидоров и 60% мандаринов. После хранения в РГС постоянного состава устойчивыми к поражению оказались лишь 32% помидоров и 40$ мандаринов.

По современным представлениям о биохимической природе фитоиммунитета, одним из важнейших механизмов устойчивости служит способность растительных организмов продуцировать в ответ на инфицирование антибиотические вещества - фитоалексины.

Установлено, что при инфицировании мандаринов в тканях их кожуры - флаведо происходит образование фитоалексинов. Наибольшее их количество накапливалось при Зб-часовом выдерживании на этих тканях споровой суспензии патогена Реп. г'/д ¿ссит плотностью 10® спор/мл. Для образующихся фунгитоксичных вешеств была характерна полная растворимость в диэтиловом эфире.

Показана прямолинейная корреляционная зависимость между способностью продуцировать фитоалексины и интенсивностью развития патогена в тканях мандаринов (Я-= 0,94). В период хранен «я у конт-

рольных плодов отмечалось значительное снижение фитоалексинной активности. К концу эксперимента способность продуцировать антимикробные вещества у них была минимальной, а в ряде случаев не обнаруживалась, в то время как при переменном газовом режиме она сохранялась на 40-55^, при постоянном ке - на 20-35^.

Полученные данные совпадали с исследованиями активности окислительных ферментов, которым принадлежит важная роль в защитных функциях растительных организмов.

Заражение плодов при закладке на хранение токсинами СЬо.&ыт. вызывало увеличение в 1,6-1,0 раза активности ^¿Щ пероксидазы и аскорбиноксидазы и, соответственно, усиление окислительных процессов. К концу же хранения наибольшая активность названных ферментов отмечалась лишь у плодов, хранившихся в условиях переменного газового состава. 4

Реакция плодов на воздействие фитапатогена приводила к существенным различиям их лежкости в зависимости от условий хранения. Установлено, что между фитоалексинной активностью мандаринов и количеством отходов в период хранения существует корреляционная зависимость (£= 0,91) вида:

Ког = 0,74 • ф - 40,99 (24)

Установлено, что увеличение количества проросших спор тест-объекта и средней длины его гиф в споровых диффузатах при определении фитоалексинной активности у мандаринов до 60-65& указывает на нецелесообразность дальнейшего хранения плодов. Таким образом, значение фитоалексинной активности на уровне 35-40$ может служить надежным критерием для прекращения хранения.

2.2.8. Влияние условий хранения на сохраняемость плодов

Целесообразность способа хранения определяется выходом стандартной продукции и объемом потерь /5, II, 20, 25/.

Одним из важнейших показателей сохраняемости плодов является естественная убыль массы. По ее величине можно судить о влиянии биологическихособенностей плодов и условий хранения на физические и физиолого-биохимические процессы,-протекающие в них во время хранения.

Потери массы плодов в условиях РГС постоянного и переменного состава на протяжении всего периода хранения были ниже, чем у контрольных плодов (табл.4).

К концу хранения в обычной газовой среде (ОГС) убыль массы плодов оказалась на 3-4,5£ больше, чач у хранившихся в РГС.

Убыль массы плодов при хранении в РГС постоянного состава была на 0,5-1,63 больше, чем при хранении в условиях переменного состава среды.

Это обусловлено меньшими потерями сухих веществ при хранении плодов в РГС переменного состава, что связано с ослаблением анаэробных процессов, требующих большего расхода энергетического материала (рис. 9).

Замедление процессов созревания и старения, лучшее сохранение устойчивости плодов в РГС постоянного и переменного составов способствовали сокращению потерь. К концу эксперимента по всем культурам наблюдается преимущество регулирования состава газовой среды в соответствии с предельная концентрациями 0^ и С0£. В этих условиях выход стандартной продукции повысился: для манда- . ртов до 85;? и для яблок - до 95£ (табл. 4).

Данные дегустационного анализа подтвердили преимущество хранения плодов в РГС переменного состава. Наибольшие оценки получили плоды по вкусу, консистенции, аромату от 4,7 до 4,9 баллов (по пятибальной шкале).

Преимущество переменного газового'режима проявилось в сокращении потерь не только в пергод хранение, но и на этапе реализации. После хранения товарное качестю семечковых плодов сохранялось в условиях реализации боз значительного ухудшения.в течение 10-12 суток, мандаринов - 6-8 суток, помидоров - 4-6 суток. Эти же плоды, хранившиеся в обычной газовой среде, в период после хранения сохраняли свое качество в течение 1-4 суток /6,36/.

Таким образом, регулирование состава газовой среды в соответствии с предельными концентрациями и СО2, учитывающие физиологическое состояние плодов при закладке и хранении, способствует увеличению продолжительности хранения и сокращению потерь.

Таблица 4

Сохраняемость плодов в различных условиях (средние данные за три года)

Культура, I Условия &™£"}дартные сорт хранения

Гниль,i Убыль % Íмассы, %

L

Яблоки:

Ренет Симиренко (9 месяцев) • ОГС РТС пост. РГС переа. 67.4 83.5 90,0 25,1 4,3 2,0 7,5 12,2 0,0 6,4' 2,2 * 1,6

Джонатан ОГС РГС пост. РГС перем. 57,6 90,3 94,1 30,0 4,7 5,9 12,4 5,0 0,0 5.7 2,2 1.8

Груши: Вере Арданпон' (6 месяцев) ОГС РГС пост. РГС перем. 61,2 91,4 95,6 28,2 5,4 0,0 10,6 3,2 4,4 6,4 3,7 2,3

Кюре (6 месяцев) ОГС РГС пост. РГС перем. 40,8 87,4 90,0 46,6 6,4 6,3 12,6 . б,4 в,7 6,7 4.1 3.2

Мандарины: Уншиу широколистный (4 месяца) ОГС РГС пост. РГС перем. 62,7 80,3 90,5 3,4 0,9 '0,0 26,8 15,5 6,7 7,1 3,3 2,6

Уншиу узколистный (4 месяца) ОГС 55,1 РГС пост. 75,0 РГС перем* 85,8 3,3 1,7 0,0 33,8 19,6 11,1 7,8 3,7 3,1

Помидоры: Новинка Приднестровья (2,5 месяца) ОГС РГС пост. РГС порем. 68,0 83,0 94,0 11,6 5,1 0,0 20,4 11,9 6,0 6,9 3,6 2,8

Рис. 9. Кинетика убыли влаги (I, 3, 4) и сухих веществ (2, 5, б) в тканях мандаринов

(а) и яблок Ренет Симиренко (б):

1,2 - обычная газовая среда;

3.5 - РГС постоянного состава;

4.6 - РГС переменного состава.

2.3. Формирование и регулирование газовой среды в хранилище при использовании "отбросного" азота

Практика хранения плодов в РГС при формировании и стабилизации заданного состава газовой среды, использует три метода: диффузионный, газогенераторный и азотный. Однако, предпочтительным является азотный, так и как его целесообразность обусловлена наличием источников дешевого "отбросного" азота. Только в СНГ ежедневно выбрасывается в атмосферу предприятиями черной и цветной моталлургии, химической промьпленности до II млрд.м3. Разработаны технические средства для резервуации "отбросного" азота и его транспортировки в хранилища. Использование "отбросного" азота при хранении сельскохозяйственной продукции не только улучшает хранение этой продукции, но и повышает степень безотходности промышленных предприятий, их рентабельность /30, 35, 39, 42, 43/.

По данным Гипронииеельпрома потенциальные объемы хранения одних семечковых плодов в РГС с применением "отбросного" азота составляют 240 тыс.т в год /42/.

Суммарное количество азота, необходимого для формирования газовой среды при полном перемешивании газов и вытеснении ими воздуха рассчитывается по формуле, полученной из анализа урав-

нения (7).

(25)

^ Ч • <-ср

Расчеты показывают, что потребность азота для формирования газовой среды" заданного состава в камере при концентрации 2% 6 С$ ^ 12$ изменяется от 0,56 до 2,44 м3 на каждый м3 свободного Объема камеры /37/.

Таблица 5

Количество азота и время формирования газовой среды в камере объемом 1000 м3(емкость 300 т)

гй:

Г

Концентра- Количество азо-| ция кисло-{та для форашро-} рода в га- вания газрвои зовой сре-!среды, ЛЛ/ м ,

дес*Л | !

В^емя камеро

вания газовой среды в при расходе азота (ма/чае);

при расходе ! 200

400

2 !■ 1 ' ( !

I I 2 1 з 1 4 5 ! ^

2 3 2440 1950 48,8 39,0 24.4 19.5 12,2 9,8 6,1 4,9

Продолжение табл.5

.1 — 1 г 3 } > ■ i 5 ¡. 6

4 1660 33,2 16,6 8,3 4,2

6 1250 15,0 12,5 6,3 3,2

8 960 19,2 9,6 4,8 2,4

10 725 14,4 7,2 3,6 1,8

12 560 11,2 5,6 2,8 1.4

Уменьшение в азоте примеси кислорода до 1% увеличивает его потребность и Уср на I0-20&.

Учет изменения состава газовой среды в результате дыхания на-ходяшейся в камере продукции в первые сутки хранения показывает, что при выделении COg в количестве 200 г/т • сутки и расходе азота 0,5-0,7 мэ/т • час концентрация COg в камере к концу формирования газовой среды не будет превышать 0,6-0,9?, а потребность в азоте и значение "^уменьшатся на 5-7%. Соизмеримость изменения величины Qy и Ър с погрешностью эксперимента предопределила необходимость учета в (25) начальной концентрации кислорода в азоте: (J _

(26)

Формирование состава газовой среды и. удаление избытка COg в период хранения осуществляли путем продувки камер чистим азотом. При этом руководствовались следующим^

- среднесуточное поступление СО^ в камеру при дыхании хранящейся продукции выражается в^м3/т - сутки, при этом естественный газообмен с внешней средой сохраняет постоянной концентрацию COg в камере; '

- объем удаленного диоксида углерода из камеры за одну продувку азотом, вызывающий снижение концентрации СОо от предель-

„"iok „к

но допустимого значения С со^ до установленного Сд^ , определяется: ^^ к ук

Vco^ ~ ~ CccJ'lQQ (27)

- количество продувок азотом, необходимых для удаления выделившегося в камере COg в течение суток будет:

» - Р '

Ч" Ч V (28)

- количество азота, необходимого для одной продувки камеры определяется соотношением:,

щ

4?,

(29)

- среднесуточный расход азота на I тонну продукции выразится:

л'^С

■\Г и _Й. • 4ÛO Û ЧХЬ , „

Таблица 6

Среднесуточный расход азота на I т продуюдии для поддержания заданного состава газовой среды в камере при хранении

.{Выделение С02 j Расход азота для вытеснения С02 Вид в различимо { м/т сутки (в пределах концентрации)

продукции пориояы

{нля, ^ qq j Ци = jt.^ » (Ц^

|м3/т суткй j Ck = 0,555 1С* = I,® JC&

3,0£ 2,5g

капуста

0,08 10,5 4,3 2,8

0,06 8,1 . 3,4 2,2

0,04 5,7 2,3 1,5

0,05 7,1 2,9 . 1,9

0,03 4,1 V 1,1

яблоки

Потребность в азоте существенно зависит от прэдельно-допу-стюшх концентраций С02 в камере. Так, при увеличении продельной концентрации от I до да расход азота на продувку ыокет быть уменьши! в 4 раза /37/.

При высокой степени герметизации для стабилизации поддержания заданного состава газовой среды в камера наряду с удалением избытка С02 необходимо перио.гическое пополнение дефицита 02 в связи с ого потреблением продукцией на дыхание, а также его удалением вместе с С02 при продувке камеры азотом. Недостаток 02 пополняется периодической подачей в камеру атмосферного воздуха.

Таблица 7

Среднесуточная потребность в подаче воздуха в камеру для покрытия потерь кислорода при дыхании продуктов и в процессе продувки азотом

Поглощенно кис— ¡Расход азота на лорода продуй- !птадувку, таки, и /т сутки !м /т сутки ¡Потребность в подаче воздуха, {м"Ут сутки при концентоац'лях кислорода в камере, %

J^JLLJL 1 8 ! 10

1,9 0,05 2,9 7,1 0,52 0,67 0,67 0,90 1,24 1,91 0,95 1,15 1,30 1,62 2,95 3,62

Потребность в воздухе для компенсации дефицита кислорода меньше, чем расход азота. Для камор емкостью 200-300 т потребность в воздухе нэ превышает 700-1000 мэ/сутки. Корректировку количества воздуха, подмешиваемого к азоту в процессо хранения коме? осуществляться по показаниям автоматических нзмэритзльнк-с приборов, контролирующих концентрацию кислорода d камере.

2.4.

2ДГН0С£Ь

Внедрение способа хранения семечковых плодов з РГС проводили в совхозе "Родина" (г.Грозный), колхозе "Прапор коммунизма" Ивано-Франковской области, колхозе "¡Левченко" Черкасской области и совхозе "Первомайский* Запорожской области. На хранение закладывай яблоки сортов: Рзнег Симиренко, Джонатан, Вагнера призовое, Голден делишес, Род долишео, Джонарод, Старкинг, С'гарярим-сон; груши сортов: Espe Арданпон, Кора. Внход стандартной продукции к концу хранения (7-8 месяцев) составлял от 88,К fio 97,53,

Во вссх хозяйствах, кроме совхоза "Родина", герметичные ком ори плодохранилип оборудованы блоке;* "„стоматического регулирования сроды типа sBapc-if; 5я. ПроектироЕяниа и изготовления блока осуществлено НПО "Криогенная" на основании разработанных МТИПП исходных требований и технического задания /31,32,34/.

Разработана программа-методика производственных испытаний технологии хранения яблок в РГС с использованием источника азота в совхозе "Родина" (г.Грозный), которая согласована с Госа-

гропромом СССР и утверждена ВАСХНИ11 15.09.06г.

Технологические рекомендации по хранении яблок, груш., помидоров, капусты, винограда, картофзля в РТС переданы в 1987 году для практического использования в производственных условиях "Гроз-ныйагроплодоо вошторгу".

Разработана временная технологическая инструкция по хранению сельскохозяйственной продукции в РТС с использованием "отбросного" азота, утвержденная 17.02.87 г. Госагропромом СССР.

Разработана "Технологическая инструкция по длительному хранению плодов в РГС, в том числе с использованием "отбросного" азота, которая утверждена 20.12.89 г. Госагропромом СССР и передана ВАСХНИЛ и проектным институтом.

Изучено в производственных условиях совместное действие синтетического антооксиданта сантохина (для зашиты от загара) и газовой среды. Используя полупроизводственный регламент применения антиоксидантов для обработки плодов, разработанный институтом биохимии км. А.Н. Баха РАН, впервые проводили опытную его проверку на яблоках-сорта Ренет Симиренко во фруктохранилише колхоза "Шевченко" Черкасской области. Послеуборочная обработка яблок 0,1% раствором сантохина позволила сохранить высокую привлекательность и сократить потери на 12%. Кроме того, флуореметричес-кий метод определения остаточного содержания сантохина в яблоках показал, что количество антиоксиданта к концу хранения (0,1 мг/кг* ниже, чем предельно-допустимое количество.

Олытно-промьшленная проверка предлагаемого способа хранения мандаринов в РГС проведена в плодохранилище совхоза "Рига" (Латвия). На хранение закладывали мандарины сорта Уншиу широколистный. В условиях переменного газового режима мандарины сохранялись б течение 3,5 месяцев. Выход стандартных плодов был на 30,« больше, чем в обычной галосой среде, а убыль массы сокрушалась в 2,5 раза. У опытных мандаринов болое полно сохранялись компоненты химического состава, определяете высокие пищевые и диетические качества плодов. Их дегустационная оценка по таким вакных показателя;,!, как вкус и сочность была на 1,7-2-6 балла выше, чем у плодов, хранившихся в обычной тазовой среде.

Разработана "Технологическая инструкция по хранений свежих цитрусовых плодов (мандаринов) в регулируемой газовой среда t местах производстве,*, утворвденная Министерством сельского хо-

зяйства СССР и направленная им для использования 13 заинтересованным ¡организациям.

Опытно-производственная проверка способа хранения помидоров в РГС проведена в совхозе "Рига" (Латвия). После 33 суток хранения в РГС выход стандартной продукции составил 93,5?, убыль массы 1,41$, отход - 2,02£.

Реализация разработанных технологий хранения плодов в РГС в вышеперечисленных хозяйствах составил* свыше 800 тыс.рублей (в ценах до 1991 г.).

ВЫВОДЫ

Многолетние теоретико-экспериментальные исследования (1978-1992 гг.) позволили выявить характерные особенности хранения плодов и овошей в регулируемой газовой среде, а анализ результатов исследований, обобщение и практическое их использование составили основу выводов и рекомендаций:

1. Разработана физически обоснованная феноменологическая модель обменных процессов в периферийном слое на границе раздела биологический объект - газ, устанавливающая взаимосвязь скоростей потоков кислорода и диоксида углерода внутрь и изнутри плода с градиентом давления. Это позволяет предложить к практическому использованию легкодоступный метод неразрушаюшего контроля устойчивости плодов к анаэробиозу при хранении в регулируемой газовой среде.

2. Получено математическое описание процесса хранения различных плодов и овошей, в котором показана взаимосвязь параметров при различных соотношениях газо- и температурно-влажностных режимов, влияющих на продолжительность их хранения и выход стандартной продукции. Приведенное описание дает возможность прогнозировать сроки хранения и товарное качество продукции на заданном уровне путем регулирования отдельных параметров среды хранения и их совокупности.

3. Разработанный алгоритм и программа управления процессом хранения сочного растительного сырья в РГС открывает широкие возможности для компьютеризации процесса и создания комплексных, автоматизированных систем хранения плодоовощной продукции.

4» Разработаны технологии и предложены рациональные ратамы хранения плодов и овоцей в РГС переменного и постоянного составов, обеспечивающие продление сроков хранения с высоким товарным качеством. Дано теоретическое обоснование дифференцированного состава газовой среды для хранения сочного растительного сырья с учетом его изменяющегося физиологического состояния. Показано, что для поддержания нормального процесса дыхания плодов в период хранения необходимо постепенное повышение содержания кислорода в газовой среде до 10-К5 и одновременное понижо-ниэ концентрации диоксида углерода до 0. 1Соличество 02 и С02 в газовой среде регулируется по уравнениям, присушим для каждой культуры.

5. Обосновано и экономически подтверждено преимущество хранения плодов и овощей в РГС при переменном газовом режиме с учетом их физиологического состояния, что гарантирует сохранность питательных веществ и сокращение потерь (при постоянном режиме потеря по сравнению с обычным холодильным хранением уменьшаются на 6-13^,' а при переменном - на 6-2Ш.

6. Установлено влияние температуры, относительной влажности среды, концентраций кислорода и диоксида углерода на товарно-технологическое, биохимическое и микробиологическое состояние плодов.

7. Выявлены зависимости товарного качества плодов от сортовых особенностей, степени зрелости содержания в среде 02 и С02, длительности хранения и температуры.

8. Практически обоснована целесообразность и эффективность использования газоразделительной установки типа "Барс" и "отбросного" азота для создания РГС.

9. Результаты производственных испытаний послужили основой для разработки технологических инструкций по хранению даодово-овошной продукции в РГС, которые утверждены Минсельхозом СССР и Госагропромом СССР. Экономический эффект от использования предлагаемой технологии составил: для яблок 120-440 руб/т; груш -

- 189 руб/т; мандаринов - 380 руб/т; помидоров - 247 руб/т (в ценах до 1991 г.).

РЕКОМЕНДАЦИИ

Анализ и обобщение комплексных экспериментальных исследований позволил ввдать следующие рекомендации:

- отраслевым НИИ и заинтересованным предприятиям АПК:

а) распространить разработанные технологические приемы хра-кепия сочного растительного сырья в РГС на другие внди плодоовощной продукции;

б) продолжить совершенствование кетодов и оОорудовшптя по автоматизации процессов хранения плодов и овощей в регулируемой газовой среде.Разработать программ управления процессоы с использованием микропроцессорной техники, обеспечмващей автоматическое регулирование я контроль состава газовой среды с учетом физиологического состояния продукции;

- предприятиям,хозяйственным объединениям и проектным орга-гагаацилч агропромышленного кс^плспса пзобходкно обеспечить сиро-кое внедрите в практику хранения разработанных технологий,для чего:

а) проектным организациям агропромышленного комплекса разработать проекты хранилщ с применением регулируемой газовой среды, в том числе с использованием "отбросного" азота различной производительности с учетом потребностей сельскохозяйственных предприятий и ассоциаций фермеров;

б) создать строительно-монтажные предприятия и объединения по изготовления и строительству хранилщ для плодов и овощей в важнейших регионах их производства и потребления;

в) разместить заказы на предприятиях Минпрома Р® на проектирование и изготовление оборудования,необходимого для формирования и поддержания температурно-влажностного и газового составов в хранилкцах.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЙ

0> С? СА соответствующие концентрации газов изнутри и К> -о «г. снаружи плода;

9)ф- коэффициенты диффузии 02 и С02;

¿Х- длина диффузионного пути;

д £ - плошадь поверхности плодов;

¿Т - время прохождения диффузионного пути;

число молей 02 и С02;

(/р ' (/¡У - скорости диффузии числа молей 02 и С02

д - изменение парциальных давлений газов относительно ^ ^ сред А И В|

Т - абсолютная температура;

Ц - универсальная газовая постоянная;

К - выход стандартной продукции;

t - температура хранения;

V - относительная влажность воздуха;

(ОУ концентрация кислорода в газовой среде;

ССО^- концентрация углекислого газа в газовой среде;

Ш - степень зрелости плодов;

Т- продолжительность хранения;

^и^Мс- интенсивность выделения С02 и гоглошения 02;

и у - содержание этилена;

Сс> начальные оптимальные содержания кислорода и уг-

х' лекислого газа в газовой среде;

7Р - рекомендуемый срок хранения для конкретного вида и сорта продукта

1л,- длительность хранения от момента закладки до момента наблюдения;

Ср л- предельнае концентрации кислорода и углекислого газа в газ о вой "среде;

Кег- количество отходов;

ср- фитоалексинная активность, по средней длине гиф тест-объекта;

(XV - расход азота;

2^)- время форлирования газовой среды в каморе;

ук- свободный объем камеры;

Се, соответственно концентрации кислорода в камере и в л воздухе;

<2- - концентрация кислорода в азоте;

объем углекислого газа;

~ предельно допустимое и установленное значение С02Т

/ь,- количество продувок азотом.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Дубодел Н.П., Казакевич Н.М., йлелева Е.А. Влияние способа хранения яблок на содержание фенольных соединений и активность полифенолоксидазы. ЦНИИТЭИПшепром "Консервная, овоиесу-шльная и пгапеконцентратная пром-сть", Bira.8, 1981. - с. 15-17.

2. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Изменение биохимических показателей мандаринов при хранение в ИХ). ЦНИИТЭИПшепром "Консервная, о воле сушильная и гоплеконцентратная пром-сть", вы. 10, 1981. - с. 14-17.

3. Дубодел Н.П., Сыроедов В.И., Лавриненко В.А. Влияние РГС на хранение зимних сортов яблок. Тезисы докладов Всеосюзн.конф. "Развитие производства биологически полноценных пищевых продуктов на основе комплексного использования сырья и снижение его потерь", Москва, ВДНХ, 1982.

4. Дубодел Н.П., Каптерева Ю.В., Курамшина Т.Н., Шабурова Л.Н. Изменение микрофлоры мандаринов сорта Уншиу при хранении

в РГС. ЦНИИТЗИПилепром "Консервная, овопюсушильная и пшеконцзнт-ратная пром-сть", вып. 10, 1982, - с. 9-II.

5. Дубодел Н.П., Казакевич U.M., Клименко Н.Т. Изменение товарного качества яблок при хранении в регулируемой газовой среде. ЦНИИТЭИПииепром "Консервная, овоиесуиильная и штшконцент-ратная пром-сть","вып. 3, 1982. - о. 12-15.

6. Дубодел Н.П., Казакевич Н.М., Клименко Н.Т. Отлежка яблок после хранения в РГС. ЦНИИТЭЙПшлепром "Консервная, овопесу-шильная и пипеконцентратная пром-сть",. вып. I. 1982. - с. 9-12.

7. Дубодел Н.П., Сыроедов В.И., Тихомнрсза Н.Т. Возможность продления сроков хранения томатов закрытого грунта. ЦНИИТЭИПи-пепром, "Консервная, оволесушильная и пишеконцентратная пром-сть", вып. 4, 1983. - 6. 14-15.

8. Дубодел Н.П., Паншкин Ю.А., Бурчуладзо А.Ш., Тихомирова НкТ. Влияние РГС на изменение биохимических показателей мандаринов при хранении. "Субтропические культуры", вып.б, 1983. -С. 60-63.

9. Паншкин O.A., Тихомирова Н.Т.. Дубодел Н.П., Сыроегдов В.И. Влияние фунгицидов на хранение мандаринов в РГС. В кн. "Хранение плодоовощной продукции и картофеля", Колос, М., 1983. -

с. 283-284.

10. Ковальская Л.П., Тихомирова Н.Т., Дубодел Н.П. Етияние |: условий хранения на микрофлору, поражающую плоды мандаринов. В

кн. "Хранение п/о продукции и картофеля", Колос, М., 1983. - с. 284-287.

11. Сыроедов В.И., Паншкин Ю.А., Бурчуладзо А.01., Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Результаты опыта по хранении мандариновых плодов в РГС. "Субтропические культур", вып. 2, 1983. - с. 71-74.

12. Сыроедов В.И., Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Хранение плодов мандаринов различной степени зрелости в РГС. Межвуз. сб. "Эффективное и рациональное использование сырья в производстве пищевых продуктов", Ы., ЫТИПП, 1983. - с. 16-19.

13. Бурчуладзо А.Ш., Дубодел" Н.П., Паншкин Ю.А., Букляко-в& Н.Н. Изменение Сахаров в плодах мандаринов при хранении в РГС. "Субтропические культуры", вып.1, 1984.

14. Тихомирова Н.Т., Дубодэл Н.П. Влияние ИХ) на устойчивость мандаринов при хранении. Консервная и овопесушильная проесть", вы. 3, 1984. - с. 34-35.

15. Сыроеддве В.И., Дубодел Н.П. Проблема хранения плодоовощной продукции в РГС с повышенным содержанием азота. Тезисы докл. Всесоюзн.конф. "Пути .совершенствования технологических процессов для производства, хранения и транспортировки продуктов питания", М., 1984.

16. Дубодел Н.П., Сыроедов В.И., Панюшккн'Ю.А., Лавриненко В.А. Некоторые результаты хранения яблок зимних сортов в РГС. Тезисы докл. Взссоозн. конф. "Пути совершенствования технологических процессов для производства, хранения и транспортировки продуктов питания", ¿1., 1984.

17. Дубодел Н.Л. Тихомирова Н.Т. Факторы, определяющие устойчивость мандаринов при хранении. Тезисы докл. Всесоюзн.конф. "Цуги совершенствования технологических процессов для производства, хранения и транспортировки продуктов питания", М., 1984, с. 35.

18. Тихомирова Н.Т., Дубодел Н.П., Панюшкин Ю.А. Режим хранения мандаринов в РГС. Всесоюзн.конф. "Пути увеличения выпуска и сохранения качества пищевых продуктов", Тбилиси, 1984.

19. Сыроедов В.И., Дубодел Н.П., Панюшкин Ю.А. Некоторые результаты хранения овощей в РГС, ЦНИИТЭИПпидепром "Консервная, овошесушильная к пипеконцзнтратная пром-сть", вып.З, 1984, с. 6-8. -

20. Тихомирова Н.?., Дубодел Н.П., Сыровдов В.И., Ковальо-хая Л. П. Снижение потерь мандаринов. "Плодоовощное хозяйство", вып.4, 1986. - с.56-58.

21. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Хранение мандаринов в ITC. "Садоводство", вып.6, 1985, с. 18,

22. Дубодел Н.П., Лавриненко В.А., Тарасов A.B. Современные способы хранения райнированных на Украине сортов яблок. Тезисы докл. Всесоюзн., сем. "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов", Ы., 1985.

23. Дубодел Н.П., Лавриненко В.А. Оптимизация процесса длительного хранения яблок. Тезисы докл. Всесоюзн., сем. "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов", И., 1985.

24. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Эффективность регулирования состава газовой среды в процессе хранения цитрусовых плодов. Тезисы докл. Всесоюзн. сем. "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов", И., 1965.

25. Манасян А.Г., Дубодел Н.П. Результаты хранения косточковых. Тезисы докл. ВПК "Холод для отраслей АПК", Тбилиси, 1987.

26. Сыровдов В.И., Дубодел Н.П., Мвнасян А.Г. Длительное хранение плодов в РГС с использованием воздухоразделительной установки. Тезисы докл. BriK "Холод для отраслей АПК", Тбилиси, 1987.

27. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Хранение яблок в промышленных холодильных камерах с РГС, создаваемой установкой БАРС. Тезисы докл. ВНК "Холод для отраслей АПК", Тбилиси, 1987.

28. Тихомирова Н.Т., Дубодел Н.П.', Ковальская Л.П. Способ хранения плодов и овощей. Тезисы докл. ВНК, "Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания", М., 1987. - с. 58-59.

29. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т., Справник Е.В. Эффективность регулирования состава газовой среды в процессе хранения плодов. Тезисы докл. ВНК "Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания", М., 1987, с. 62-63.

30. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т., Манасян А.Г., Сыровдов В.И. Использование "отбросного" азота для хранения зимних сортов

яблок в РГС. ВШ-ИТЭИ Агропром "Пиаввая пром-ть", М., вып. 4, 1987. - с. 10-12.

31. Дубодел Н.Г1., Тихомирова Н.Т., Спраьник Е.В., Чекалов Л.П., Докучаев Н.Л., Талакин-О.Г. Хранение плодов в РГС, создаваемой мембранной газоразделительной установкой. ВНШТЭИ Агропром "Пищевая пром-сть", М., вып. 6, 1987. с. 5-8.

32. Тихомирова Н.Т., Дубодел Н.П., Сыроедов В.И., Чекалов Л.Н., Талакин О.Г., Докучаев Н.П. Результаты эксплуатации мембранной гав о раздели г ел ьн о й установки в промышленных плодохранили-шах. Тезисы докл. Всесоюзн. сем. "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов", M., 1988.

33. Дубодел Н.П., Манасян А.Г., Тихомирова Н.Т., Сыроедов В.И. Хранение груши в РГС, создаваемой воздухоразделительной установкой. Тезисы докл. Всесоюзн. сем. "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов", Ы., 1983.

34. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т., Сыроедов В.И., Манасян

А.Г. Установка РГС длягоодохранилищ. "Пищевая пром-сть", вып. 10, I98B. - с. 45-46.

35. Справник Е.В., Дубодел Н.П. Промышленное хранение яблок в РГС с использованием "отбросного" азота. Тезисы докл. ВНК "Технологические способы обработки и консервирования овощной продукции", Ы., 1988.

36. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Результаты промышленного хранения семечковых плодов в РГС. ВНИИГЭИ Агропром "Пищевая пром-сть", U.i вып. 17. 1989. - с. 14-17.

37. Сыроедов В.И. Дубодел Н.П., Тихомирова Н.Т. Создание и регулирование РГС в плодохранилищах. "Пищевая пром-сть", М., вып» 5, 1989. - с. 60-62.

38. Тихомирова Н.Т., Дубодел Н.П. Оптимизация процесса хранения плодов. ВНИИГЭИ Агропром "Пищевая пром-сть", М., вып. I, 1990. - с. 12-16.

39. Сыроевдов В.И., Дубодел Н.П. Тихомирова Н.Т. Камеры со сниженной герметичностью для плодоовощной продукции. "Пищевая пром-сть", М., вып. I, 1990. - с.66-67.

40. Дубодел Н.П., Манасян А.Г., Вашакмадзе Г.Ш. Хранение яблок в РГС. "Плодоовощное хозяйство", вып. 12, 1987. - с. 52-53.