2. Самостійна підготовка до заняття

1. За підручниками та лекційним курсом ознайомитися з теоретичним матеріалом по темі лабораторної роботи.

3. Питання для самоперевірки

3.1 Що таке РГС? В чому сутність зберігання плодів та овочів в РГС?

3.2 Які види РГС використовують при зберіганні рослинних продуктів?

3.3 Навести режими зберігання плодів і ягід в РГС.

3.4 Які способи зміни газового середовища існують?

3.5 Які установки використовують для створення РГС? Описати їх улаштування.

3.6 Що таке МГС?

3.7 Які плівки використовують для створення МГС?

3.8 Описати роль етилену при зберіганні рослинних продуктів.

3.9 Перелічити недоліки зберігання продукції в РГС та МГС.

4. Матеріальне забезпечення

4.1 Необхідні реактиви

• Для поглинання двооксиду вуглецю відважують 160 г КОН, який розчиняють в 280 мл води. Перед заповненням колонки розчин необхідно охолодити.

• Для поглинання кисню розчин можна робити такими способами: 60 г пірогалолу і 60 г КОН розчиняють у 180 мл води, або 25 г пірогалолу "А" і 38 г КОН розчиняють у 180 мл води, або при температурі навколишнього повітря нижче 15°С краще використовувати розчин гідросульфіту натрію (Na₂S₂O₄), який готують шляхом: зважування 50 г Na₂S₂O₄ і 20 г NaOH; у витяжній шафі готують посуд: ступку фарфорову ємністю 0,5 л, стакан скля­ний на 0,5 л, колбу конічну на 0,5 л з лійкою діаметром 10...12 см, забезпечену фільтром з вати; наважку NaOH розчиняють в 40 мл води, після чого охолоджують до темпера­тури 30...35°С; 250 мл води нагрівають до температури 30...35°С (цей діапазон повинен суво­ро дотримуватись);наважку Na₂S₂O₄ висипають у ступку, розтирають грудочки спочатку сухими, продовжуючи розтирати, вливають туди ж підігріту воду, після чого добавляють охолод­жений розчин NaOH і після їх перемішування швидко фільтрують в колбу. Зразу ж після фільтрації розчин заливають у поглинальну колонку, щоб запобігти поглинанню кисню з повітря. Приготування поглинальних розчинів (особливо для поглинання кисню) необхідно проводити якомога швидше, з мінімальним доступом кисню повітря.

• Для заповнення зрівнювальної склянки готують насичений розчин кухонної солі: 133 г NaCl розчиняють в 0,5 л підігрітої води, після чого його підкислюють 3...5 краплинами концентрованої H₂SO₄ і додають розчин метилоранжу, щоб одержати інтенсивно рожевий колір.

• Розчин метилоранжу готують так: наважку 0,1 г індикатора переносять через скляну лійку в мірну колбу на 100 мл і доводять водою до мітки.

5. Теоретичне обґрунтування

Традиційні методи зберігання, що засновані на штучному охолодженні плодів, не дозволяють цілком вирішити проблему тривалого зберігання якості продукції. При звичайному холодильному зберіганні соковитої рослинної продукції втрати її до весни наступного року досягають 35…45%. Причини цього полягають у тому, що застосовані методи зберігання далеко не повністю гальмують процеси дихання та інші окислювальні процеси.

Основи наукової теорії газового зберігання були сформульовані на I Міжнародному конгресі по холоду в 1908 році. У результаті багатьох досліджень було виявлено, що зміна співвідношення концентрацій кисню і вуглекислого газу впливає на інтенсивність дихання, а отже і на дозрівання плодів і овочів, а також на кількість виникаючих фізіологічних і мікробіологічних захворювань. У цьому і є сутність методу газового зберігання.

РЕГУЛЬОВАНЕ ГАЗОВЕ СЕРЕДОВИЩЕ (РГС) як метод консервування полягає в зберіганні плодів та овочів в атмосфері зі зниженою концентрацією кисню і більш високою ніж у повітрі, концентрацією двоокису вуглекислого газу.

У Росії перші досвіди по газовому зберіганню яблук та груш були поставлені в Московському комерційному інституті в 1914 році. У Західній Європі й Америці бурхливий розвиток досліджень в цій області починається також з 1914 року, а промислове освоєння почалося – з 1927 року, коли для цих цілей було пристосовано перше фруктосховище в Англії.

При зберіганні плодів у регульованому газовому середовищі в результаті зниження швидкості окисно-відновних процесів і менш енергійного залучення в акт дихання пластичних речовин до кінця зберігання краще зберігаються цукри, пектинові речовини, вітамін С, значно уповільнюється розпад хлорофілу, у результаті чого, плоди навіть після тривалого зберігання залишаються зеленими, хрусткими і соковитими та мало чим відрізняються від тільки що знятих.

Склад газового середовища для певного виду продукту визначають, враховуючи його потребу в кисні, за якої інтенсивність дисиміляції мінімальна, але фізіологічні розлади не відбуваються.

У практиці використовують три види РГС за вмістом у ньому газів.

• нормальні середовища, в яких вміст разом вуглекислого газу й кисню дорівнює 21%, хоч співвідношення цих газів можуть бути різними: 5…10% вуглекислого газу, 11…16% кисню, решта – азот.

• субнормальні середовища, коли вміст вуглекислого газу й кисню менше 21%. Для багатьох сортів яблук, наприклад, найсприят-ливішим є середовище із співвідношенням СО₂: О₂ = 5: 3, або 3:3, решта азот.

• середовища, в яких дуже мало вуглекислого газу, а вміст кисню не перевищує 3…5%. За таких умов зберігають плоди кісточкових, виноград, деякі сорти яблук. Решта – азот.

Успіх зберігання плодів у контрольованій атмосфері багато в чому залежить від правильного вибору газових і температурних параметрів, індивідуальних для кожного помологічного сорту, і умов вирощування плодів.

Таблиця 10.1 – Температура і склад газового середовища для зберігання плодів

Вид продукції	Температура зберігання, °С	ВВП, %	Концентра-ція СО2, %	Концентра-ція О2, %	Термін зберігання
Яблука
Джонаред	0,5…1	90…95	0,03 3…4 2…3 1,5…2 1,5…2	21 17…18 3…4 2…2,2 1,5…2	3…4 міс 4…6 міс 5…6 міс 6…8 міс 6…9 міс
Джонатан	2…4	90…95	3	3	6…7 міс
Голден делішес	0…2	90…95	3…5	5	7…8 міс
Ред делішес	0…2	90…95	2…3	2…3	6…7 міс
Ренет Симиренка	3…4	90…95	3…5	3	7…8 міс
Груши
Вільямс	0…-1	90…95	5	5	6 міс
Бере Боск	0	90…95	5	16	5…6 міс
Сливи	-2	92	5	3	3…4 міс
Черешня	-1	85…95	5	5	3 міс
Вишня	-0,5…2	90…95	5…10	1…2	15…30 діб
Чорна смородина	-2	85…90	9…10	5…7	2 міс
Суниця	0…1	85…90	5…8	3…10	15…20 діб
Виноград	-1…+2	95	3…8	2…10	6…7 міс

Неправильний вибір і недотримання режимів, оптимальних для кожного виду і сорту, приводять до зростання втрат за рахунок фізіологічних захворювань /побуріння серцевини, м'якоті плодів, засмаги, плямистості, розм'якшення/. Зниження кисню нижче 2-3% приводить до посилення анаеробних процесів і утворенню спирту й ацетальдегіду. При цьому концентрації спирту й ацетальдегіду в тканинах плодів досягають токсичних рівнів.

Розроблені нові концентрації газових середовищ з ультранизьким вмістом кисню /від 0,5 до 1%/ в атмосфері камер. При зберіганні яблук у цих умовах вихід стандартної продукції збільшується в 2,5 рази. При цьому краще зберігається структура і кислотність тканин.

В теперішній час усі способи зміни складу атмосфери поділяють на дві групи:

• пасивні, або біологічні, за яких зміна газового середовища відбувається внаслідок дихання самих об’єктів зберігання, розміщених в герметичних сховищах. Тобто до цієї групи входять методи, які базуються на внутрішній генерації газового середовища;

• активні – штучне створення газових середовищ певного складу, підготовлених за допомогою спеціального обладнання і введених потім в герметичні камери сховищ з об’єктами зберігання.

Для одержання необхідного складу РГС застосовують газогенераторні установки. В газогенераторі спалюють природні гази – бутан і пропан. При цьому надлишок кисню згоряє, його вміст зменшується, а кількість двооксиду вуглецю збільшується. Одержані продукти згорання охолоджують, очищають в спеціальних апаратах від надлишків вуглекислого газу і інших небажаних компонентів і газову суміш з необхідним співвідношенням кисню і двооксиду вуглецю подають в камеру.

Генератор складається із змішувального пальника, камери згорання, заповненої каталізатором, сорочки охолодження, водяного контактного холодильника газової суміші, конденсатоводозбірника, газорегулюючого вузла, шафи з вимірювальними приладами, автоматикою безпеки і регулювання.

Принципова схема установки ЦРГС-30 показана на рисунку 10.2:

Р исунок 10.2 - Принципова схема установки УРГС-30

1 – вхід газу; 2 – вентилятор на горіння; 3 – безтопочна камера згорання з рекупера-тором; 4 – вентилятор на рекуперативний підогрів по-вітря; 5 – інжектор для пониження температури по-вітря на опалення; 6 – вентилятор для регенерації фільтрів; 7 – фільтри з активним вугіллям; 8 – зброс повітря в атмосферу; 9 – соленоїдний клапан зброса газової суміші в атмосферу; 10 – вентилятор для цирку-ляції газової суміші із ємності; 11 – соленоїдний клапан на вході газової суміші в сховище; 12 – чотирьохходові крани для переключення фільтрів; 13 – лінія підмішування газової суміші; 14 – трубопровід для злива води охолодження і конденсату; 15 – конденсатозбірник; 16 – водяний холодильник; 17 – ввід води на охолодження

Проточні

Рециркуляційні

Рисунок 10.3 – Види газогенераторів

В проточних установках згорання відбувається у повітрі, одержану газову суміш подають у приміщення зберігання і витісняють нею газове середовище в атмосферу, що знаходилась в приміщенні.

В рециркуляційних генераторах горючі гази згорають в середовищах, забираємих з приміщень зберігання. Після вижигання надлишку кисню і обробки одержання газова суміш повертається назад.

В сховищах майже кожного виду продукта, або однорідних за вимогами умов зберігання продуктів в їх масі слід підтримувати оптимальні температуру, відносну вологість повітря і склад газового середовища. Для цього використовують системи автоматики. В сховища з активним вентилюванням застосовують установки ШАУ-АВМ, “Среда 1-8” і “Среда-2”, які автоматично здійснюють регулювання температури і відносної вологості повітря. Для сховища з РГС для здійснення автоматичного аналізу і регулювання складу газового середовища в камерах застосовуються установка САГ-1.

МОДИФІКОВАНЕ ГАЗОВЕ СЕРЕДОВИЩЕ (МГС) є різновидністю РГС. В цьому випадку газове середовище при зберіганні сировини утворюється в упаковці продукту і витримується з меншою точністю.

Для підтримання постійного газового середовища в середині упаковки під час зберігання плодів використовують селективно- проникливі мембрани із плівок із високою газопроникливістю, поглиначі вуглекислого газа та парів води, перфоровані плівкові матеріали. Часто ці способи комбінують із використанням додаткової обробки плодів поглиначами етилену, альдегідів та інших речовин, які виділяють плоди при зберіганні.

Важливим фактором при зберіганні є вміст етилену.

В умовах РГС та МГС у плодах гальмується синтез етилену. Плоди зі вмістом етилену менше 0,1 мг/л вважаються недозрілими. Якщо ж у плодах міститься від 0,5 до 1 мг/л етилену, то період їхнього зберігання буде середньої тривалості. Значно скорочується період зберігання при зростанні кількості етилену до 5 мг/л. Якщо в плодах міститься від 5 до 10 мг/л етилену, то їх зберігають при зниженій температурі не більш чотирьох місяців, плоди ж утримуючі етилену більш 10 мг/л зберіганню не підлягають.

На Міжнародному конгресі садівників у 1982 році була відзначена ефективність видалення етилену з камер сховищ, що знайшло відображення в подальших дослідженнях вчених.

Для видалення етилену рекомендують перліт, перманганат калію, вермикуліт та інші спеціальні адсорбенти. Зниження концентрації етилену збільшує тривалість зберігання плодів на 4-6 тижнів, у 2 рази сповільнює швидкість окислювально-відновних процесів, що сприяє максимальному збереженню природного імунітету, а також біологічно активних речовин плодів.

Однак, незважаючи на всі переваги зберігання плодів у РГС та МГС, існує і ряд недоліків:

1. Збільшення концентрації вуглекислого газу підвищує чутливість клітинних тканин до низьких температур.

2. Викликає появу бурих плям унаслідок конденсації води і впливу вуглекислого газу та утворення порожнеч у м'якоті плодів.

3. Зниження концентрації кисню нижче припустимого рівня приводить до зміни смаку, унаслідок процесів бродіння, що починаються, посилює побуріння шкірочки, тобто викликає загар.

4. При використанні РГС та МГС необхідна ретельна герметизація камер, контейнерів і поліетиленових мішків, що зв'язано з додатковими витратами праці та підвищенням собівартості продукції.

5. Застосування плівок збільшує небезпеку мікробіологічного псування.

Саме ці недоліки і стримують широке промислове застосування цих способів зберігання. У зв'язку з цим виникає необхідність у продовженні пошуку нових технологій зберігання плодів.