Газовая среда для хранения яблок

Обновлено: 18.09.2024

Поддержание и улучшение качества собранного урожая становится все более актуальной и важной задачей. Потребность рынка в наличии свежих фруктов и овощей отличного качества постоянно возрастает.

Хранение в регулируемой атмосфере является технологией, которая позволяет значительно увеличить продолжительность хранения продукции и сохранить ее качество.

Суть технологии хранения в РГС заключается в создании среды хранения с определенными характеристиками, учитывающими:

температурный режим хранения;
относительную влажность воздуха;
состав атмосферы в камере хранения, в частности, содержание в ней кислорода и углекислого газа.

Содержание кислорода в обычной атмосфере составляет порядка 21%, азота 78%, углекислого газа 0,03%.

Плоды, помещенные в замкнутую среду, благодаря естественному дыхательному обмену изменяют парциальное давление СО2 и кислорода в окружающей атмосфере. По мере хранения плодов количество кислорода в атмосфере снижается и, соответственно, снижается его парциальное давление. В этой связи дыхание плодов замедляется. Концентрация СО2 при этом возрастает.

На продление сроков хранения продукции могут оказывать влияние различные комбинации содержания кислорода и СО2.

Снижение содержания кислорода при хранении фруктов, овощей и цветов оказывает влияние на следующие факторы:

снижение интенсивности дыхания;
уменьшение окисления;
замедление созревания;
увеличение продолжительности хранения;
задержка распада хлорофилла;
снижение степени образования этилена;
изменение жирового и кислотного синтеза;
уменьшение степени разрушения растворимых пектинов;
образование нежелательных запахов;
изменение структуры тканей;
развитие физиологических болезней.

Соответственно, повышенное содержание СО2 влияет на:

замедление синтетических реакций в климактерический период;
задержку начала созревания;
торможение некоторых ферментативных реакций;
снижение образования некоторых органических летучих соединений;
изменение процессов метаболизма органических кислот;
уменьшение степени распада пектиновых образований;
задержку распада хлорофилла;
образование вкуса и аромата;
развитие физиологических болезней;
снижение грибковых образований;
подавление воздействия этилена;
изменения в содержании сахара (картофель);
задержку развития после сбора урожая;
сохранение мягкости;
уменьшение уровня изменения цвета.

Преимущества регулируемой атмосферы

В регулируемой атмосфере, по сравнению с хранением в обычной воздушной среде, лучше сохраняется качество плодов, дольше сохраняется зеленая окраска, замедляются гидролитические процессы распада протопектина (плоды дольше остаются твердыми). СО2 и кислород влияют также на биосинтез этилена в плодах и его биологическое действие на процессы созревания.

На продолжительность хранения влияют такие факторы, как:

вид продукции;
сорт продукции;
концентрация газов в камере;
температура продукта;
степень зрелости продукта во время сбора урожая;
условия выращивания;
присутствие этилена в камере.

Широкое распространение в последнее время получила технология хранения с ультранизким содержанием кислорода ULO (Ultra Low Oxygen).. Установлено, что при низкокислородном хранении (содержание кислорода в камере менее 1-1,5%, содержание СО2 0-2%) лучше сохраняются твердость, свежесть, кислотность плодов, снижается или полностью устраняется вероятность поражения загаром.

Для некоторых плодов с успехом применяется традиционная технология (Traditional Controlled Atmosphere) с содержанием кислорода 3-4%, углекислого газа 3-5%.

Существует также технология шоковой обработки углекислым газом (CO2 shock treatment), когда перед началом хранения плоды подвергаются в течение определенного времени воздействию атмосферы с повышенным (до 30%) содержанием СО2. Такая обработка способствует задержке созревания, сохраняет свежесть, замедляет процессы гниения, уменьшает образование загара.

Хранение в РГС можно применять для различных типов фруктов, овощей, цветов. При этом условия хранения всегда лучше, чем в обычной среде. Иногда РГС не применяется из-за того, что продолжительность хранения слишком мала по сравнению с периодом коммерциализации.

Немного истории

Эффект воздействия газов на сохранность урожая известен, вероятно, в течение многих столетий. В восточных странах фрукты окуривали фимиамом в храмах, чтобы улучшить их качество. Имеются свидетельства того, что египтяне и самаритяне использовали закрытые известняковые усыпальницы для хранения урожая во втором столетии до нашей эры.

В 1856 году американец Найс построил коммерческий холодильник в Кливленде (США), используя для охлаждения лед. В 1860-е годы он экспериментировал с содержанием СО2 и О2, добиваясь повышенной герметизации камер. В результате большинство яблок хранилось в хорошем состоянии в течение 11 месяцев, но часть продуктов была испорчена в результате переизбытка СО2.

В государственном университете в Вашингтоне в 1903 году ученые Р.Тэтчер и Н.Буз изучали хранение плодов в различных газах. Они обнаружили, что яблоки в среде СО2 оставались твердыми, не теряя цвет. Хранение яблок в водороде, азоте, кислороде, диоксиде углерода не дали хороших результатов. Проведя опыты по хранению малины, черной смородины и логановой ягоды (гибрид малины с ежевикой) они выявили, что ягоды, которые становятся мягкими в обычной воздушной среде через 3 дня, остаются твердыми в среде СО2 в течение 7-10 дней.

Основателями научного подхода к изучению регулируемой атмосферы можно считать английских ученых Франклина Кидда и Сирил Веста, которые начали первые исследования в 1918 году в Кэмбридже. Они провели много опытов по изучению влияния состава атмосферы на сохранность яблок, груш, слив.

В СССР исследования по хранению в РГС проводились в 60-80-е годы прошлого столетия в Гипрониисельпроме, Институте биохимии им. А.Н.Баха, в Казахском НИИ плодоводства и виноградарства, а также в Грузии и Молдавии.

Оборудование для хранения в регулируемой атмосфере

Камеры для хранения в РГС должны обеспечивать повышенную газонепроницаемость, что достигается применением специальных материалов для строительства и обработки поверхности камер и установкой герметичных дверей специального исполнения.

Для создания регулируемой атмосферы в камерах используются генератор азота, адсорберы СО2, SO2, каталитические конвертеры этилена и другое специальное оборудование.

Встроенная система газового анализа и автоматического управления режимами хранения на основе современного контроллера (PLC). В комплект поставки входит программа для оперативного диспетчерского управления работой оборудования и построения графиков режимов в камерах. При наличии модемной связи возможно дистанционное управление работой оборудования.

Оборудование позволяет реализовать технологии быстрого уменьшения концентрации кислорода RCA (Rapid Controlled Atmosphere) и сверхбыстрого снижения уровня кислорода ILOS (Initial Low Oxygen Stress).

Технология LECA (Low Ethylene Controlled Atmosphere) обеспечивает защиту от преждевременного созревания в фруктохранилищах плодов фруктов и овощей (бананы, цитрусовые) и паталогофизиологического воздействия этилена (груши, овощи и т.д.).

Чрезвычайно важным является правильный расчет и подбор холодильного оборудования (схема охлаждения, холодопроизводительность, кратность воздухообмена, поверхность и технические характеристики воздухоохладителей, скорость движения воздуха и многие другие аспекты).

Реализация проектов

На западе хранение плодоовощной продукции в РГС имеет широкое промышленное применение. В России проводились опыты по освоению технологий хранения в регулируемой атмосфере в 80-90-х годах прошлого столетия, но практические проекты начали воплощаться в жизнь сравнительно недавно, 2-3 года назад.

Машинное отделение фруктохранилища на 2400 Т в г. Сызрань

В настоящее время все более актуальной становится задача не только вырастить урожай, но и сохранить его. И новые технологии помогут в достижении этой цели.

На дворе 21 век: магазинные полки переполнены самыми разными фруктами, но задумываемся-ли мы о том, что так было далеко не всегда? Только лишь использование современных технологий выращивания, хранения и транспортировки сельхозпродукции позволяет нам наслаждаться любимыми фруктами в любое время года, от манго до яблока.

Сегодня мы подробно рассмотрим один пункт из этой цепочки, а именно хранение - важнейший этап, который влияет на качество и вкус фруктов, а также на прибыльность производства. Когда механизм хранения организуется некорректно, то физические и качественные потери урожая могут достигать 80% от общего объёма производства продукции.

Перед выбором фруктохранилища необходимо ответить на несколько вопросов:

Какой объем хранения вы планируете?
Какие сорта вы выращиваете?
Какой дневной объем урожая будет?
Какую реализацию ожидаете?

Чтобы собранный урожай хранился как можно дольше, не терял своих питательных свойств и внешнего вида, необходимо создать специальные условия, при которых интенсивность дыхания фруктов будет снижена. Для этого создаются специальные регулируемые газовые среды хранения фруктов: за счет снижения концентрации кислорода, процесс естественного разложения тканей фруктов замедляется, что позволяет сохранить вкусовые характеристики.

Поэтому, для промышленного выращивания фруктов и яблок в частности, необходимо хранилище с регулируемой газовой средой или РГС . В свою очередь РГС делится на несколько технологий хранения. Мы разберем самые популярные: с ультранизкой концентрацией кислорода или ULO (ultra low oxygen) и динамическую контролируемую атмосферу DCA (dynamic controlled atmosphere).

Регулируемая газовая среда (РГС) хранение

РГС – это классическая технология хранения, которая заключается в создании герметичной камеры хранения с необходимой температурой, влажностью, а также содержанием кислорода и углекислого газа. Технология РГС подразумевает хранение яблок в среде с определенной концентрацией кислорода и углекислого газа (СО2). В обычной атмосфере уровень азота составляет 78%, кислорода 21% и СО2 0,03%. В камере РГС содержание кислорода составляет примерно 1,5–2,5%. Происходит процесс дозревания плода, что очень удобно для экзотических и импортных фруктов.

Чем отличаются РГС холодильники от обычных? В первую очередь – это полная герметизация камер хранения. Второй важный элемент – герметичные входные ворота, имеющие камеру внутри, которая накачивается по периметру всех ворот и максимально плотно прижимает их к стене. Это позволяет добиться полной герметизации и исключить утечку газа из камеры, сохранив всю среду которая нам необходима для хранения фруктов в течение длительного периода времени.

Если вы решили строить хранилище с РГС, то нужно понимать какой объем и очередность хранения у вас будет. Для начала лучше делать несколько камер маленького объема, потому что если у вас несколько сортов яблок, то каждый сорт должен храниться в отдельной камере. Когда придет покупатель, то ему придется открыть несколько камер. Как только камера разгерметизировалась - срок хранения фруктов резко сокращается до 10-14 дней.

Ультранизкая концентрация кислорода (ULO - ultra low oxygen)

Эта технология позволяет понизить уровень кислорода до 1,2%, обеспечив еще более продолжительное хранение. Чтобы замедлить процесс дозревания, уровень углекислого газа также необходимо регулировать. Но не стоит забывать, что уменьшая уровень кислорода вы повышаете негативное воздействие углекислого газа на плод.

Хранение яблок в холодильных камерах с регулируемой газовой средой (РГС)

Яблоко – это самый распространенный фрукт в нашей стране. Он имеет лечебные свойства, восхитительный вкус, приятный аромат. В пищу его употребляют как в свежем виде, так и после термической обработки, в виде напитков. Сортов существует огромное количество.

Яблоко содержит около 85% воды, а еще в его состав входит клетчатка, сахар, каротин, витамины (А, В, В1, В2, В6, Р, Е), крахмал, полезные микроэлементы, пектин. Благодаря такому щедрому содержанию целебных веществ яблоко становится незаменимым и ценным продуктом.

Яблоки, необходимы в рациональном питании человека как источник витаминов, органических кислот, минеральных веществ, поэтому они круглый год должны быть на нашем столе. Однако фрукты - скоропортящаяся продукция, которую трудно сохранить в обычных фруктохранилищах.

Для длительного хранения яблок наша компания предлагает проектирование и строительство фруктохранилищ с РГС (регулируемой газовой средой).

Регулируемая Газовая Среда (РГС) – это технология хранения, при которой снижается содержание кислорода и увеличивается содержание СО2. Качество и свежесть фруктов и овощей сохраняется при хранении в РГС без использования каких бы то ни было химикатов. В условиях РГС многие продукты хранятся в 2-4 раза дольше. После сбора урожая фрукты и овощи продолжают жить. Они "дышат" поглощая кислород и выделяя углекислый газ. Уменьшение кислорода в камере хранения приводит к уменьшению интенсивности дыхания плодов, в результате они "засыпают" и старение их замедляется. Но для того, чтобы старение замедлить максимально - уровни углекислого газа и кислорода должны строго контролироваться.

Оптимальные условия для хранения в камерах с РГС и продолжительность хранения основныйх сортов яблок

Для оптимального хранения плодов необходимо:

Поддерживать оптимальный температурный режим;

Контролировать содержание влаги в камере;

Поддерживать оптимальную концентрацию кислорода;

Поддерживать оптимальную концентрацию углекислого газа;

Следить за концентрацией Этилена в камере.

На продолжительность хранения влияют такие факторы:

Вид хранимой продукции;

Сорт хранимой продукции;

Скорость охлаждения поступающего продукта;

Концентрация газов в камере;

Концентрация Этилена в камере.

Схема холодильной камеры с РГС

Камеры должны быть оснащены:

Изоляцией для предотвращения улетучивания газа;

Дверями, образующими герметичную изоляцию;

Приборами для регулирования состава газовой среды.

Для изоляции камеры используется специальная газонепроницаемая лента.

Основа этой ленты – газонепроницаемая матрица, плотная, гибкая и стойкая к истиранию. Очень мягкий и толстый адгезив обеспечивает превосходную герметизацию и долговечность. Эта лента создана для использования в газонепроницаемых камерах и герметизации различного типа соединительных швов.

Теплоизоляционные двери откатного типа используют для герметичного разделения помещений с регулируемой газовой средой. Также их устанавливают в камерах, в которых давление выше, чем снаружи и в помещениях, где необходимо поддерживать определенные климатические условия.

3. Смотровое окно.

Смотровые окна служат для визуального контроля за хранящейся продукцией в камерах. они разделяются на дверные и потолочные. Дверные служат для контроля за яблоками находящихся в корзинке с образцами. потолочные визуальные контроль воздухоохладителя и верхним слоем яблок в контейнерах.

4. Увлажнитель воздуха.

Используется для создания и поддержания необходимой влажности в камере хранения.

Наша компания разработала специальные воздухоохладители (серия FDCA), отвечающие всем трубованиям фрукто и овощехранилищ.

6. Оборудование РГС.

Мембранные установки — основаны на использовании мембран, имеющих селективную проницаемость для О2 и N2.

Адсорбционные установки — на использовании молекулярных сит, селективно адсорбирующих один из этих газов.

Адсорбер СО2

Адсорбер SО2

Каталитический конвертер этилена Адсорбер этилена. Применяются для уменьшения уровня этилена в камере.

Нашими партнерами по поставке оборудования для РГС является итальянская компания FRUIT CONTROL

Компания Fruit Control Equipments (FCE) возникла в 1952 году. Благодаря совместному сотрудничеству талантливых дизайнеров и исследователей компания быстро развивалась в сфере технологий хранения в Регулируемой Среде.

Сортировка и фасовка яблок

Важно, чтобы такие требующие осторожного обращения фрукты, как яблоки, не были повреждены в ходе сортировки и обработки. Поэтому важно выбрать оборудование для сортировки фруктов, сводящее к минимуму риск повреждений.

Процесс сортировки важен для производителей продукции, так как при продаже фруктов наибольшая прибыль обеспечивается за счет сбыта однородной продукции. Эта однородность может быть достигнута сортировкой фруктов на сортировочном оборудовании. Сортировка таких фруктов, как яблоки, может выполняться по весу, размеру и/или цвету. Новое и более дорогое оборудование способно также выполнять сортировку по внутреннему и внешнему качеству.

Камера, сканирующая каждое яблоко, позволяет сортировать их по цвету и, часто, по размеру, в то время как масса фрукта определяется платформенными весами, взвешивающими каждый отсек.

Основной формой взаимодействия плодов и овощей с окружающей средой является процесс дыхания. Во время хранения выделяется теплота дыхания. Однако в воздух выделяется не все тепло, так как часть его используется клеткой для обменных реакций и на процесс испарения, часть запасается в виде химически связанной энергии. Биологическая роль дыхания состоит в том, чтобы обеспечивать живые ткани плодов и овощей энергией, необходимой для их жизнедеятельности.

Как снизить "убыль" массы при сохранении

Наряду с испарением влаги процесс дыхания неизбежно сопровождается убылью массы плодов и овощей. Поэтому такие потери называются естественными. Их можно снизить путем регулирования интенсивности дыхания и испарения влаги, что имеет важное практическое значение.

Хранением в регулируемой газовой среде считают хранение плодов в среде с определенной концентрацией СО2 и кислорода при определенной температуре. При этом тот или иной газовый режим подбирается таким образом, чтобы сохранить нормальный дыхательный газообмен, а также правильное соотношение между температурой и состоянием плодов.

Плоды, помещенные в замкнутую среду, благодаря естественному дыхательному обмену изменяют парциальное давление СО2 и кислорода в окружающей атмосфере. По мере хранения плодов количество кислорода в атмосфере снижается и соответственно снижается его парциальное давление. В этой связи дыхание плодов замедляется. Концентрация СО2 при этом возрастает. Но слишком низкое содержание в окружающей среде кислорода и высокое содержание СО2 (более 10%) может вызвать физиологические расстройства.

Какие качества плодов выигрывают от хранения в газовой среде?
В регулируемой газовой среде по сравнению с хранением в обычной воздушной среде лучше сохраняется качество плодов, дольше сохраняется зеленая окраска, замедляются гидролитические процессы распада протопектина (плоды дольше остаются твердыми). СО2 и кислород влияют также на биосинтез этилена в плодах и его биологическое действие на процессы созревания.

Для образования этилена и активного его воздействия на процессы дозревания необходимо высокое содержание кислорода в окружающей среде (то есть достаточное парциальное давление кислорода). При низком парциальном давлении кислорода плоды не дозревают даже в присутствии этилена, поэтому для нормального дозревания плодов (томатов, бананов и т.д.) должен быть свободный доступ воздуха. Для замедления процессов дозревания и удлинения сроков хранения плодов с одновременным сохранением их высокого качества необходимо создавать соответствующий каждому сорту газовый режим хранения.

Существует несколько способов хранения плодов в регулируемой газовой среде:

Способы хранения плодов

1. В холодильных камерах с РГС.

2. В полимерных пленках;
3. В полиэтиленовых контейнерах с диффузионными вставками.

1. Регулирование состава газовой среды в холодильных камерах может производиться при помощи скрубберов - специальных очистителей, поглощающих избыток СО2. В скруббере воздух из камеры может циркулировать по замкнутому кругу, снижая содержание СО2, например, до 3-5%.

Углекислый газ, поглощенный круббером, замещается почти таким же объемом воздуха и, благодаря этому, концентрация кислорода в камере достигает требуемого уровня.

Другой способ регулирования газовой среды в камерах заключается в использовании газообменника-диффузора, устанавливаемого рядом с камерой с РГС в смежном помещении. Основной частью диффузора - газообменника являются силиконовой - каучуковые пленки, обладающие селективной способностью к отдельным газам, то есть большей проницаемостью для СО2 и меньшей для кислорода и азота. Силиконово - каучуковые пленки образуют параллельно расположенные каналы, через которые циркулирует воздух из камер при помощи встроенных в воздуховоды вентиляторов. Через силиконово - каучуковые пленки благодаря диффузии происходит вывод в атмосферу избытка СО2, этилена и вредных пахучих веществ.

Из атмосферы, в свою очередь, в камеру поступает небольшое количество кислорода (воздуха). В результате разной проницаемости отдельных газов через силиконово-каучуковые пленки в герметичной камере создается определенная концентрация СО2, кислорода и азота. Для быстрого создания нужного газового режима в камеру иногда сразу вводят большое количество азота, и тогда концентрация кислорода в атмосфере камеры быстро снижается до нужного уровня.

Хранение плодов в камерах

Хранение плодов в камерах с РГС осуществляется при температуре 0. +4 ºС и относительной влажности воздуха 90-95%. Содержание СО2 и кислорода в атмосфере камеры проверяется и регулируется газоанализаторами, которые управляют автоматически работой скрубберов или диффузоров.

После достижения необходимой концентрации СО2 камеры переводятся на заданный газовый режим путем включения установки (скрубберов или диффузоров), при этом избыток СО2 удаляется, а содержание кислорода продолжают снижать до требуемого уровня. Необходимая газовая смесь СО2 и кислорода в камере устанавливается спустя 3-4 недели после закрытия камеры.

Содержание углекислого газа в регулируемой среде в большинстве случаев поддерживают 5% и выше, кислорода - 10-13%. Минимальное содержание кислорода в искусственно создаваемой газовой среде должно быть не ниже 2%, а максимальное количество СО2 не выше 10%.

Сроки хранения плодов

Продолжительность холодильного хранения различных плодов в зависимости от газового состава среды

Плоды	При обычном составе среды	В регулируемой газовой среде
Яблоки (Голден, Делишес	5 мес	8 мес
Груши (Вильямс)	2 мес	5 мес
Виноград	3 мес	6 мес
Персики	5 недель	10 недель
Вишня	10 дней	32 дня

2. Простейшей разновидностью газового хранения плодов является использование синтетических полимерных пленок (полиэтилена и др.), селективно проницаемых для газов.

В пакетах из полиэтилена, в которые помещают плоды, естественным путем создается определенная газовая среда, увеличивается концентрация СО2 и снижается содержание кислорода благодаря дыханию самих плодов.

Через пленку происходит диффузия газов: СО2 диффундирует в окружающую среду со скоростью, величина которой определяется разницей между концентрациями СО2 внутри и снаружи пленочной упаковки, а также газопроницаемостью пленки и величиной площади поверхности упаковки. Диффузия кислорода внутрь пакета возрастает по мере потребления его плодами в процессе дыхания. Обычно проницаемость пленок для СО2 в 2-5 раз выше, чем для кислорода. Благодаря этому для СО2 раньше достигается равновесная концентрация, чем для кислорода. Степень испарения влаги можно регулировать перфорацией пленки, причем количество и размеры ячеек (отверстий в пленке) обусловливаются видом плодов и овощей и условиями хранения в розничной торговле.

Как хранить?

в ящиках или контейнерах с полиэтиленовыми вкладышами;
в ящиках с плодами, завернутыми в пленку;
в штабелях, укрытых сверху пленкой;
в полиэтиленовых контейнерах (крупных мешках) с диффузионными вставками.

Контейнеры из полиэтилена толщиной 150-180 мкм и емкостью от 0,3 до 1 Т плодов представляют собой большие мешки, в одной из стенок которых вставлена силиконовая (диффузионная) пленка заданного размера.

Силиконовая пленка пропускает СО2 в 5-6 раз быстрее, чем кислород, благодаря чему в контейнерах возникает желаемый газовый режим. Опыты показывают, что яблоки в таких контейнерах сохраняются на 5-6 недель дольше, чем при обычном хранении в холодильниках.

Недостатком этого способа является образование конденсата на внутренней поверхности пленки, если не до конца удалить теплоту дыхания. Поэтому очень важно плоды перед загрузкой в контейнеры охлаждать и строго регулировать температуру хранения, не допуская резких перепадов температуры внутри и в окружающей атмосфере.

Юрий Калин, консультант по холодильному хранению (Молдова)

Читайте также: