Вантажознавство (продовольчі вантажі – біологічні процеси і впливи). Навчальний посібник

2

УДК 656.614.3,073(075.8)

Автор: Тихонін Володимир Іванович – старший викладач кафедри ЕПіТВР ННІМБ ОНМУ, доцент ОНМУ.

Рецензенти:

І. М. Петров, канд. техн. наук, кап. дальн. плав., проф. кафедри «Морські перевезення» Національного університету «Одеська морська академія»

Ю. І. Овсянніков, канд. техн. наук, доцент, речник генерального директора СК «Новотех-Термінал»

І. В. Раскевіч, канд. екон. наук, директор ПП «Дженерал марін сервісез»

Рекомендовано Вченою Радою Одеського Національного морського університету як навчальний посібник (виписка з протоколу № 12 від 26.06.2019 р.)

Тихонін В. І. Вантажознавство (продовольчі вантажі: біологічні процеси і впливи). Навчальний посібник. – Одеса: «Магістр», 2019. – 160 с.

У навчальному посібнику розглянуті: основні параметри навколишнього середовища та їх вплив на вантажі; біохімічні процеси, які проходять у вантажах тваринного і рослинного походження; види і особливості впливів на продовольчі вантажі різних біологічних об'єктів – шкідників вантажів; заходи боротьби з шкідливими біологічними об'єктами.

Метою навчального посібника є більш поглиблене вивчення дисципліни «Вантажознавство» в області біологічних процесів і впливів на продовольчі вантажі майбутніми фахівцями в галузі морських знань, а також стимулювання студентів на самоосвіту і здобуття уміння використовувати нові знання в подальшій практичній діяльності.

Посібник призначено для студентів вищих учбових закладів, які навчаються на транспортних спеціальностях, а також застосовуватися як практичне керівництво працівниками морського і річкового транспорту.

© Тихонін В.І., 2019

Передмова

З того моменту, коли товар пред'явлений до перевезення, він переходить у новий стан – стає вантажем. При переході товару в категорію вантажу, втрачає значення ряд його товарних характеристик (споживчих властивостей), але з'являється необхідність вивчення й врахування транспортних характеристик вантажу.

Основною функцією транспорту є збережена (цілісна, без пошкоджень) доставка вантажів, у встановлений термін, з певною швидкістю, без шкоди для навколишнього середовища.

Проблема забезпечення схоронності вантажів відноситься до категорії найважливіших, тому що збитки від псування й пошкодження вантажів у результаті впливу різних агресивних факторів на них при транспортуванні досягає третини загальної суми (від лат. summa – підсумок, загальна кількість) збитків.

Значна частина псування й пошкоджень пов'язана з біологічними (від грець. bios – життя й logos – слово, навчання) процесами, які відбуваються з вантажами.

Біологічні процеси можна умовно розділити на дві групи:

–пов'язані з різними біохімічними процесами. які відбуваються із самими вантажами, та обумовлені їхніми біологічними характеристиками:

–вплив на вантажі різних біологічних об'єктів з навколишнього середовища.

5

При описі першого виду процесів використовують термін біохімічні зміни. Вони відбуваються в так званих «живих» вантажах, у яких, після пред'явлення їх до перевезення, тривають певні зміни, що пов'язані з їхніми біологічними особливостями. В основному це продовольчі вантажі рослинного й тваринного походження.

Другий вид процесів часто називають біопошкодженнями або біоруйнаціями, які виникають внаслідок впливу на вантажі різних живих організмів – шкідників вантажів. Біопошкодженню, крім вантажів рослинного й тваринного походження, піддаються й багато інших вантажів і об'єктів, наприклад: скло, пластмаси, гуми, електронна апаратура, транспортні засоби, спорудження, що може істотно змінити їхні властивості, знизити якість, а в ряді випадків призвести до повного руйнування. Біопошкодження пов'язані з життєдіяльністю й, відповідно, впливом на вантажі мікроорганізмів (від грець. mikros – малий), грибів, членистоногих (комах і кліщів), гризунів і птахів при зберіганні й транспортуванні.

Всі біологічні процеси з вантажами, значною мірою, визначаються параметрами (від грець. parametron – який відмірює) навколишнього середовища, які, в основному, визначають інтенсивність (від лат. intensio – напруга, посилення) і наслідки такого біологічного впливу.

Процеси біологічного впливу на різні об'єкти в достатньому ступені вивчені в спеціальній літературі, однак у застосуванні до транспортних характеристик вантажів, вони повною мірою не висвітлені. Тому деяке узагальнення й систематизація (від грець. sysntema – ціле, складане з часток; з’єднання) цих знань із погляду дисципліни «Вантажознавство» має певний інтерес для практичного застосування при організації перевезення вантажів.

У навчальному посібник основна увага приділена «живим» вантажам, з якими відбуваються біологічні процеси й вони, одночасно, піддаються біологічним впливам

– тобто продовольчім вантажам. При цьому біологічні процеси й впливи часто взаємозалежні (взаємопов’язані) в більшому або меншому ступені між собою.

Тому посібник складається із чотирьох розділів, у яких розглядається:

– у першому – дія параметрів навколишнього середовища на об'єкти біологічних процесів і впливів;

– у другому – біохімічні процеси у вантажах;

– у третьому – агенти (від лат. agens (agentis) – діючий) біологічних впливів;

– у четвертому – методи боротьби з агентами біологічних впливів.

1 Вплив параметрів навколишнього середовища

1.1 Вплив складових повітря й повітрообміну

Стійкість більшості вантажів при зберіганні й транспортуванні (від лат. transporto – переміщаю) залежить від їхнього хімічного складу, фізичної структури (від лат. structura – будова, розташування, порядок) і реакції (від лат. rе – протилежна дія, протидія й actio – дія) на вплив факторів (від лат. factor – виробляючий, що робить) навколишнього середовища.

Значну складність представляє схоронність вантажів рослинного й тваринного

6

походження. У їхній склад входять різні групи органічних сполук (наприклад, білки, вуглеводи, жири, амінокислоти (від грець. ammoniakos – нашатир) й ін.), мінеральні (від лат. minera – руда) речовини й вода. Одні з вантажів – багатоклітинні живі організми (наприклад, зернові, насіння, фрукти, овочі, бульба, коренеплоди й ін.), у клітинах і тканинах яких протікають різні процеси обміну речовин за участю ферментних (від лат. fermentum – шумування, закваска) систем. В інших лише якийсь час залишаються живими окремі клітини (наприклад, парне м'ясо), треті являють собою органічну масу (від лат. massa – грудка, купа) тієї або іншої консистенції (від лат. consistere – складатися; твердіти, густіти, ущільнюватися) (наприклад, рослинні волокна й ін.), нерідко утримуючі ферменти в активному або не активованому стані. Зберігання більшості таких вантажів ускладнюється й вмістом у них значної кількості вільної води – необхідної умови для процесів обміну речовин у клітинах і тканинах.

Повітря, яке заповнює проміжки між зернами (шпарини), істотно впливає на всі компоненти (від лат. componens – складові) зернової маси, видозмінюється саме і може істотно відрізнятися по своєму складу, температурі й навіть тиску від повітря атмосфери (від грець. atmos – пара й sphaira – куля). Тому повітря проміжків між зернами (шпарин) також відносять до числа компонентів, які складають зернову масу.

Основні фактори, що впливають на життєдіяльність клітин і тканин самих вантажів, а також мікроорганізмів, комах і кліщів – температура, вологість і газовий склад навколишнього середовища.

Атмосферне повітря являє собою суміш різних газів (табл. 1). У невеликій кількості в ньому є водяна пара, пил й ін.

Таблиця 1. Газовий склад атмосферного повітря

Склад повітря впливає на інтенсивність дихання зернових вантажів і плодів, що значно знижується зі зниженням вмісту кисню (О2) і збільшенням кількості двоокису вуглецю (вуглекислого газу, двооксиду вуглецю, вуглекислоти, СО2) у повітрі. При цьому аеробне (від грець. aer – повітря) дихання заміняється анаеробним (від грець. аn – без).

Метаболізм (від грець. metabole – зміна, перетворення) комах також у значній мірі визначається вмістом О2 у повітрі. Однак для різних видів комах і стадій їхнього розвитку існує певний діапазон вмісту О2 в атмосфері, при якому метаболізм істотно

7

не міняється. Кількість О2 впливає на стан дихалець і на швидкість метаболізму комах. Дефіцит (від лат. deficit – бракує) О2 у повітрі змушує комах увесь час тримати дихальця відкритими, що підвищує випар вологи з тіла, дегідратацію (від лат. de; франц. de, des. – відсутність, скасування, усунення чого-небудь і грець. hydros – вода) і в остаточному підсумку може викликати смерть.

Таким чином, зміна газового складу атмосфери може створити умови, несприятливі для життя шкідників хлібних запасів і плодів.

Розглянемо більш докладно складові частини повітря, які найбільш активно впливають на вантажі.

Кисень повітря може вплинути й на схоронність таких вантажів, які здійснюють дихальний газообмін з навколишнім середовищем. У процесі дихання з повітря поглинається О2 і виділяються СО2, вода, етилен і тепло.

При нестачі О2 у плодах і зернових вантажах відбувається анаеробне дихання, при якому необхідний для підтримки життєвих процесів О2 віднімається від речовин, що входять до складу продукту, у першу чергу руйнуються кислоти. Наслідком аеробного дихання плодів є, насамперед, зміна смаку й аромату в результаті накопичення продуктів окислювання, зокрема спиртів і альдегідів. Крім цього, може наступити передчасне відмирання тканин плодів, і, отже, скоротиться час, протягом якого зберігається їх товарний вид і харчова цінність.

Кліщі й комахи мають потребу в О2. Ця обставина часто впливає на їхнє місце знаходження в зернових продуктах. При тривалому зберіганні без переміщення або активного вентилювання, внутрішні ділянки зернової маси можуть бути заповнені повітрям, у якому багато СО2 і мало О2. Це змушує шкідників переміщатися в ділянки зернових насипів, які забезпечені свіжим повітрям. Скупчення кліщів і комах у верхніх шарах насипу, на стінах сховища, над насипами зерна й у вихідних отворів силосів (від іспан. silos (silo) – яма для зберігання зерна), яке спостерігається на практиці, часто є наслідком нестачі О2 у внутрішніх ділянках зернової маси.

Потреба в О2 у шкідників може бути досить різною. Вона залежить як від фази розвитку, так і від інтенсивності газообміну. Найбільш інтенсивний газообмін спостерігається у личинок і дорослої комахи, найменший і часто досить незначний – у лялечок. Незначний газообмін (а іноді і його відсутність) властиво гипопусам кліщів. Наявність атмосферного О2 також впливає на протікання процесів життєдіяльності мікроорганізмів. Виходячи з потреби в О2, мікроорганізми розділяють на анаеробні й аеробні.

Кисень повітря обумовлює окисні процеси, які відбуваються у вантажах. До них відноситься прогірклість й осалювання жирів, окислювання вітамінів (від лат. vīta – життя) і деякі біохімічні й мікробіологічні процеси (наприклад, дихання, шумування й ін.).

Окислювання викликає сторонній запах і присмак, призводить до потемніння до коричневого цвіту розрізаних поверхонь у свіжих фруктах і овочах, внаслідок дії поліфенолоксидази. Зменшення концентрації (від лат. concentratio – зосередження, скупчування, збирання) О2 сповільнює реакції окислювання, що викликають, наприклад, прогірклий запах м'яса, риби, готових харчових продуктів і хлібопекарських

8

виробів. Зберегти якість продукту під час продовженого строку зберігання можна шляхом зменшення вмісту О2. Виключення має місце в тих випадках, коли О2 необхідний для «дихання» фруктів і овочів, збереження цвіту продукту (наприклад червоного – для м'яса) або запобігання появи анаеробних мікроорганізмів у білій рибі.

Вітаміни під дією О2 повітря руйнуються. З них найменш стійок вітамін С (аскорбінова кислота), що є в багатьох продуктах рослинного й тваринного походження. Окислення вітаміну С прискорюється в присутності слідів заліза або міді, а також окисних ферментів. Легко окислюється вітамін А, який є в продуктах тваринного походження. У рослинних продуктах жовтий пігмент (від лат. pigmentum – фарба) – каротин, який є провітаміном А, окисляється О2, при цьому його властивості провітаміну зникають. Більш стійки до окислювання під дією О2 повітря вітаміни B1, B2 і D. Вітамін D, що є у тваринних продуктах, окисляється тільки при тривалому зберіганні на відкритому повітрі. Вітамін В2 руйнується О2 у лужному середовищі (наприклад, у печиві). У кислих розчинах цей вітамін зберігається тривалий час. На деякі вітаміни О2 здійснює непрямий вплив. Так, вітаміни A, D і Е руйнуються під дією речовин, що утворюються при окислюванні жиру О2 (наприклад, перекису й ін.).

На повітрі жири, які містять ненасичені жирні кислоти, окисляючись, утворюють тверду плівку. Чим більше поверхня контакту жиру з повітрям, тим швидше йде цей процес, і маса жиру при цьому збільшується за рахунок приєднання О2.

СО2 в повітрі є в середньому 0,03 %, у великих містах до 0,07 %. У складських приміщеннях, де зберігаються вантажі рослинного походження (наприклад, овочі, фрукти, зерно й ін.), концентрація СО2 значно підвищується за рахунок їхнього дихання. СО2 здійснює антисептичну й наркотичну дію на овочі й фрукти при їхньому транспортуванні й сприяє більше тривалому збереженню їх якості – загальмовує процес дозрівання.

Вміст СО2 у повітрі камер охолодження, призначених для перевезення овочів і фруктів, повинен становити 0,5 %. Необхідно враховувати, що СО2 має більшу щільність, ніж повітря (у 1,53 рази), тому накопичується в нижній частині камери схову.

СО2, який використовується при концентрації приблизно 20 %, виконує функцію (від лат. functio – виконання, здійснення) бактеріостатичного (від грець. bakterion

– паличка й statos – стоячий) компонента газової суміші, стримуючи й придушуючи ріст аеробних бактерій і цвілі, які можуть розвиватися й під час відсутності О2.

На відміну від азоту, СО2 легко розчиняється у воді й жирах. Присутність СО2 у продуктах, що містять велику кількість води, підвищує їх кислотність (за рахунок утворення вуглецевої кислоти) і тим самим збільшує строк зберігання. Розчинність СО2 зменшує молекулярний тиск цього газу в суміші, і при неправильному виборі концентрації СО2, іноді впакування як би «всідається» на продукті, як після вакуумування. Цей ефект (від. лат. effectus – дія, вплив) усувають введенням в упакування іншого газу – азоту.

Дія СО2 збільшується при зниженні температури, оскільки він краще всмоктується в продукт. Найкраще СО2 перешкоджає росту бактерій при температурі 0 С, а вже при температурі +5 С ці властивості помітно знижуються.

9

Поглинання СО2 сильно залежить від вмісту у вантажі води й жиру. Поглинання надлишку СО2 може зменшити здатність м'яса утримувати воду, що веде до неприємних на вид патьокам. Крім того, деякі молочні продукти можуть здобувати присмак, а фрукти й овочі через високі рівні СО2 можуть одержувати фізіологічні (від грець. physis – природа) пошкодження. Фізіологія – наука про життєдіяльність цілісного організму і його окремих частин – клітин, органів, функціональних систем.

Азот (N2) є фактично інертним газом і має низьку розчинність як у воді, так і

вжирі. Азот використовується в основному щоб витиснути О2 для уповільнення аеробного й окисного псування. Азот виконує також функції наповнювача для запобігання зминання упакування (наприклад, пачки).

У повітрі є завісі твердих частинок у вигляді пилу. Їх може бути в 1 см3 повітря від декількох сотень до ста тисяч і більше. Пил забруднює вантажі й переносить на них спори (від грець. spora – посів, насіння) бактерій і плісняви.

Озон (О3) має специфічний запах, є сильним окислювачем, прискорює процес розкладання органічних речовин, особливо жиру. Він утворюється в повітрі під впливом електричних розрядів (під час грози) і при опроміненні приміщень бактерицидними (від лат. caedo – убиваю) лампами. Озонування застосовується для поліпшення умов зберігання фруктів, овочів, м'яса й ін.

Озон є енергоємною формою О2, одним з найбільш сильнодіючих окислювачів, що здійснює сильний окисний вплив на всі органічні речовини навіть при кімнатних температурах. На цьому засноване високе бактерицидне й фунгіцидне (від лат. fungus

– гриб) дія О3, який використовується як ефективний засіб стерилізації (від лат. sterilis – безплідній) повітря в рефрижераторних приміщеннях. Так при концентрації

вповітрі 3 мг на 1000 л протягом 3 год., озон убиває 99 % всіх мікроорганізмів, що перебувають у повітрі, на поверхні встаткування й продуктів.

Завдяки бактерицидній й фунгіцидній дії О3 збільшуються строки можливого зберігання фруктів і овочів. Правильне дозування (від грець. dosis – порція, прийом)

О3 сприяє збереженню первісного товарного виду продуктів які охолоджуються, наприклад м'ясних. Однак при передозуванні О3, м'ясо може придбати коричневий відтінок (через перетворення гемоглобіну в метгемоглобін), а жир – осалитися.

Озон володіє також дією дезодоранту (від лат. odoratio – запах), тобто завдяки окисній здатності видаляє неприємні й затхлі запахи або запахи фруктів, що містять ефірні речовини (наприклад, цитрусові), а також сторонні запахи від продуктів, які

вбрали їх з інших вантажів. Використовуючи О3, можна запобігти усмоктуванню одними продуктами запахів інших.

За допомогою О3 рефрижераторні приміщення дезодорують і стерилізують. У цьому випадку необхідне застосування більш сильної концентрації О3 протягом більш тривалого періоду (від грець. periodos – обхід, кругообертання, певне коло часу), ніж при зберіганні.

Продукти з більшим вмістом жиру (наприклад, жирне м'ясо, масло, сало) чут-

ливі до передозування О3; у результаті окисних процесів виникають прогірклість і зміни цвіту продукту. О3 використовують й для вилучення етилену, який виділяється при дозріванні плодів, так як при взаємодії етилену з О3 утвориться нешкідливий