Влияние состава газовой среды на характер и интенсивность дыхания плодов и овощей

Состав газовой среды оказывает большое влияние на интенсивность дыхания, а следовательно, и на лежкость способность плодов и овощей. При понижении в воздухе до определенных пределов содержания кислорода и повышении количества диоксида углерода у объектов хранения уменьшается интенсивность дыхания, замедляются процессы дифференциации точек роста и послеуборочного дозревания, подавляется развитие грибных болезней. Все это способствует увеличению срока хранения.

Однако при хранении плодов и овощей в регулируемой газовой среде (РГС) существует много биологических особенностей. Например, яблоки некоторых сортов хорошо хранятся в РГС с большим содержанием кислорода и меньшим количеством диоксида углерода, а других сортов - при равном содержании кислорода и диоксида углерода.
У яблок и груш отдельных сортов повышенное содержание диоксида углерода вызывает физиологические заболевания.
Подобные биологические особенности существуют и у овощей. Так, дыни и огурцы устойчивы к повышенным концентрациям диоксида углерода, морковь и томаты имеют к нему среднюю устойчивость.
Устойчивость к высоким концентрациям диоксида углерода и низкому содержанию кислорода зависит от многих факторов: зоны выращивания, сортовых особенностей, состояния продукции, температуры хранения и т. д. Поэтому состав РГС подбирают с учетом всех перечисленных факторов для каждого сорта или группы сортов определенной культуры.
Контролируемую РГС можно создать в специальных холодильниках, оснащенных соответствующим оборудованием. Своеобразная газовая среда образуется в траншеях, слое большой насыпи продукции при слабой вентиляции и т. д.

Хранение в условиях охлаждения и регулирования газовой среды (РГС и МГС).
Плоды и овощи, находящиеся в холодильных камерах с регулируемым газовым составом, дольше сохраняют товарные качества, биологическую ценность, консистенцию и аромат. При снижении в воздухе концентрации кислорода и повышении концентрации углекислого газа подавляется жизнедеятельность живых компонентов в массе продукции, резко снижается интенсивность её дыхания, и как следствие – замедляется распад сахаров, крахмала, хлорофилла, удлиняется процесс дозревания и сроки хранения.
Хранение в условиях модифицированной (МГС) (измененной в сравнении с обычной) и регулируемой газовой среды (РГС) - способ, основанный на хранении плодов и овощей при относительно низкой температуре (04°С) в газовой среде, обедненной кислородом и обогащенной углекислым газом при повышенном или обычном содержании азота. Принципиальное отличие хранения этим методом в том, что помимо температуры и относительной влажности воздуха здесь контролируется третий фактор состав атмосферы. При определенном составе газовой среды удается продлить срок послеуборочного созревания и отодвинуть момент перезревания плодов и овощей, а в результате этого предупредить возникновение массовых физиологических заболеваний (особенно низкотемпературных функциональных расстройств), снизить потери за счет естественной убыли массы и инфекционных заболеваний, лучше сохранить органолептические свойства вкус, аромат, окраску, консистенцию.

Характеристика газовых сред.
Существенный фактор сохранности овощей и плодов при хранении – состав окружающей газовой среды. Атмосферный воздух содержит (%): кислорода 21, диоксида углерода 0,03 и азота 79. Увеличение количества диоксида углерода и уменьшение кислорода ослабляют дыхание, в связи с этим продолжительность хранение увеличивается. При хранении сочной растительной продукции применяют га­зовые смеси трех видов: нормальные с суммарным содержанием С0 2 и % (используют для хранения устойчивых к С0 2 видов и сортов плодоовощной продукции с концентрацией С %, %, остальные 79 % N 2 ); субнормальные, в которых суммарная концентрация 0 2 и С0 2 ниже 21 % (для многих сортов яблок наиболее употребительны смеси с содержанием % 0 2, % С0 2 и % N 2 ); субнормальные, в которых содержится 97 % N 2 и 3 % 0 2, при возможно более низком содержании С0 2 которого должно быть не более 0,5 % (в таких средах хранят неко­торые сорта яблок, винограда и косточковых плодов). Все методы создания модифицированной газовой среды можно подразделить на два: пассивные, при которых используется дыха­ние самих объектов хранения для изменения состава газовой сре­ды в закрытых емкостях или камерах (МГС); активные, при кото­рых газовая смесь определенного состава готовится при помощи специальных агрегатов и установок (РГС). В первом случае изме­ненный газовый состав устанавливается через 0,5...1 мес. после на­чала хранения, во втором сразу.

Интенсивность дыхания служит показателем скорости обмена веществ. Состояние овощей и плодов прежде всего изменяется в зависимости от содержания кислорода в газовой среде. Как правило, только при уменьшенном (против обычной нормы в воздухе) содержании кислорода увеличиваются сроки хранения и уменьшаются потери массы и качества. Таким образом, данный режим хранения типичный пример аноксианабиоза. Вначале полагали, что простая замена кислорода в газовой среде на диоксид углерода достаточно обеспечивает сохранность продуктов, однако позднее установили, что избыток диоксида углерода в окружающей среде (обычно 10 % и более) вызывает у многих хранимых объектив физиологические заболевания (побурение сердцевины у яблок и груш, загар у яблок и др.). Даже в пределах одного вида продуктов (например, яблок) для разных сортов требуется неодинаковый газовый состав. Существенное влияние оказывает и температура. Наилучшие результаты (более длительное время сохраняются консистенция, вкус и аромат плодов) получают при хранении плодов в средах с повышенным содержанием азота. С использованием измененной газовой среды плоды и ягоды хранят в камерах со специально регулируемой газовой средой (РГС) и в герметических емкостях с естественно создающейся газовой средой (МГС).

Влияние избытка диоксида углерода в окружающей среде на физиологические расстройства плодов Повышенное содержание диоксида углерода - усиление побурения мякоти яблок, появление загара и пустот в плодах, ухудшение вкуса, ослабление устойчивости к фитопатогенным микроорганизмам, повышение чувствительности к низкотемпературным повреждениям. Накопление избыточного количества некоторых спиртов и их ацетатных эфиров (метанол, пентанол, гексанол, октинол, пентилацетат, гексилацетат, октилацетат.) вызывает побурение кожицы на ранних этапах хранения плодов и способствует повышению интенсивности их дыхания.
Создание регулируемой газовой среды
Состав газовой среды в герметических камерах холодильников регулируют различными способами: вводят готовую охлажденную смесь газов, используют специальные установки газогенераторы, скрубберы или газообменники-диффузоры. В первом случае смесь газов получают сжиганием природного или сжиженного газа в бестопочной камере сгорания газогенератора в присутствии катализатора. Такие аппараты позволяют создать за короткий срок газовые смеси, неодинаковые по содержанию кислорода, диоксида углерода и азота. Однако полученная газовая среда содержит следы пропана, этилена, этана, пропилена, окиси углерода и других газов, способных стимулировать процессы созревания плодов и тем самым сокращать продолжительность их хранения. Применение скрубберов и газообменников-диффузоров теснейшим образом связано с газообменом, протекающим в плодах. Диоксид углерода, накапливающийся в герметических условиях хранения как продукт дыхания, частично удаляется из камер.

При использовании скрубберов газовая среда из камер хранения с помощью вентиляторов поступает в декарбонизатор, содержащий один из сорбентов диоксида углерода. В качестве сорбентов используют поташ, кальцинированную соду, диэтаноламин и др.
Для поглощения этилена и других веществ, выделяемых плода­ми и овощами и обусловливающих ускорение их созревания, а также устранения некоторых физиологических расстройств в скрубберах предусмотрена ячейка с активированным углем, обра­ботанным бором. Камеры с РГС оборудуют приборами постоянного автомати­ческого контроля состава газовой среды, а также ее температуры и влажности. Для создания газовой смеси заданного состава можно исполь­зовать сжатые С0 2, N 2 и 0 2, поставляемые промышленностью в стальных баллонах. Их смешивают в пустом баллоне для сжатых газов в определенной пропорции и полученную смесь подают в камеры хранения. Процесс хранения в РГС можно подразделить на пять перио­дов: подготовительный, охлаждение, формирование и стабилиза­ция состава среды, хранение и предреализационный. Требования к подготовительному периоду и периоду охлаждения те же, что при обычном хранении. При этом плоды надо охлаждать быс­трее, чем овощи. В период формирования и стабилизации среды в камерах со­здают требуемые концентрации 0 2, С0 2 и N 2.

Продолжительность периода сут в зависимости от способа создания РГС, со­ стояния и вида продукции, степени герметичности помещений. В период хранения поддерживают требуемые температурно-влажностные параметры, состав и подвижность газовой среды. В предреализационный период постоянно примерно на 1...2% в сутки повышают концентрацию 0 2 и снижают концентрацию С0 2 до выравнивания газовой среды с воздухом; за сут до конца периода хранения повышают температуру продукции как и при обычном хранении.

В состав оборудования для создания, регулируемой газовой среды могут входить: система управления режимами хранения продуктов питания, которая управляет оборудованием на основании показателей уровня кислорода, углекислого газа, температуры, влажности и т.д., для поддержания необходимых условий для длительного хранения овощей и фруктов; генератор азота (N 2 ), посредством которого снижается уровень кислорода. Представляет собой мембранную или адсорбционную установку; адсорбер углекислого газа (CO 2 ), с помощью которого удаляется излишний углекислый газ, вырабатываемый плодами, и поддерживается необходимый уровень углекислого газа в хранилище; адсорбер диоксида серы (SO 2 ), с помощью которого удаляется сернистый ангидрид (SO 2 ), используемый для уничтожения болезнетворной среды, например, для хранения винограда; адсорбер / каталитический конвертер этилена, который используется для технологии LECA; газоанализаторы (система газового анализа атмосферы хранилища), которые позволяют измерять концентрацию кислорода(O 2 ) и углекислого газа(CO 2 ).

Создание модифицированной газовой среды Наиболее простой метод создания МГС упаковка плодов и овощей в полиэтиленовые пленки. В данном случае хо­рошая сохраняемость продукции обусловлена быстрым созданием высокой влажности среды, благоприятной для предотвращения потерь массы и увядания; созданием повышенной концентрации С0 2, что снижает интенсивность дыхания и потерю питательных веществ. Упаковка из полиэтиленовой пленки защищает продук­цию от механических повреждений, а также ограничивает перенос спор фитопатогенных микроорганизмов. Состав газовой среды в первые три-четыре недели изменяется следующим образом: концентрация диоксида углерода повышается до З...6%, содержание кислорода снижается до %. Относительная влажность воздуха достигает % и более. Способ не требует герметизации помещения, его можно применять в обычных холодильных камерах.

Материалы, которые применяют в практике создания модифицированных газовых сред :
Вкладыши из полиэтиленовой пленки толщиной мкм с открытым верхом в типовых контейнерах. В таких емкостях относительная влажность воздуха устанавливается на уровне %, концентрация С %.
2. Герметичные упаковки из полиэтиленовой пленки. Исполь­зуют при хранении сортов яблок, устойчивых к С0 2. Очень важно перед герметизацией пакета охладить продукцию до температуры хранения, что предотвращает отпотевание внутри пакета. При­мерно через месяц состав газовой среды при толщине пленки 40 мкм и вместимости пакетов кг устанавливается на уровне % С0 2 и % 0 2. Таким же способом можно хранить зе­ ленные овощи, а также томаты, огурцы и цветную капусту.
3. Перспективно использование так называемых упругих паке­тов, когда в герметичные полиэтиленовые пакеты упаковывают зеленные овощи, а затем вводят в упаковку под давлением газооб­разный азот. Содержание кислорода снижается в этом случае до %.
4. Упаковки из полиэтиленовых пленок с селективно-прони­цаемыми мембранами. В качестве селективно-проницаемых ма­териалов используют силиконовые резины. Мембраны вклеива­ют в боковую стенку герметичного контейнера из полиэтилено­вой пленки для яблок вместимостью 500 или 1000 кг. Состав газо­вой среды устанавливается в оптимальных для хранения пределах: О %, С %.
5. Индивидуальные покрытия плодов и овощей влаго- и газозащитными составами. Их изготавливают на основе воска или парафина. Такие покрытия снижают испарение влаги и создают измененный состав газовой среды в межклеточных пространствах плодов и овощей.