Сельское Хозяйство
Сельское Хозяйство » Теоретическое обоснование метода и основные положения технологии хранения картофеля и овощей с активным вентилированием
Теоретическое обоснование метода и основные положения технологии хранения картофеля и овощей с активным вентилированием

Согласно общепризнанной в настоящее время технологии активного вентилирования весь процесс хранения картофеля и овощей разделяют на три периода: первый (подготовительный), в течение которого продукцию доводят до стойкого в хранении состояния; второй (охлаждение) — время, необходимое для доведения температуры в насыпи овощей до оптимальной; третий (хранение) — наиболее длительный период, в течение которого поддерживают на оптимальных уровнях температуру продукции и относительную влажность воздуха.

Физические и биологические аспекты положительного действия активной вентиляции при хранении овощей рассмотрим в основном на примере картофеля, который является наиболее подходящим объектом для данного метода хранения.

Первый этап подготовительного периода, осуществляемый с помощью активного вентилирования,— это обсушивание клубней, если на хранение поступил мокрый картофель. Значение этого процесса в сохраняемости продукции очень велико, так как на сухой тургесцентной неповрежденной поверхности овощей очаги микробиологической порчи почти не возникают.

Подсушку проводят в течение 2—3 сут при непрерывной подаче в насыпь овощей сухого воздуха. Практика показывает, что для обсушивания поверхности овощей можно подавать в насыпь воздух даже с более низкой температурой (по сравнению с продукцией) при полном начальном насыщении его водяными парами. В этом случае осушающий эффект объясняется увеличением влагоемкости вентиляционного воздуха при прохождении через насыпь в результате его нагревания.

Максимально допустимая относительная влажность вентиляционного воздуха в зависимости от его температуры и температуры вентилируемых овощей представлена в табл. 1 (по данным И. Л. Волкинда).

Однако в средней полосе нередко поступает в хранилище совершенно мокрый картофель, содержащий 68 кг поверхностной влаги на 1 т продукции, при температуре наружного воздуха ниже 5°С. В таких случаях во избежание микробиологической порчи целесообразно проводить подогрев воздуха, подаваемого в насыпь картофеля, на 4—5 "С. Это обеспечивает просушку мокрых клубней за 2—2,5 сут.

Второй этап подготовительного периода — лечебный, занимает 7—15 сут. Оптимальная температура на этом этапе хранения: для картофеля 12—18°С, для корнеплодов 7—13 (если корнеплоды поступают в хранилище с температурой ниже 7 °С, их сразу охлаждают до оптимальной температуры хранения). На этапе залечивания механических повреждений в насыпь картофеля или овощей воздух подают периодически 4—6 раз в сутки по 20—30 мин через равные промежутки времени со скоростью 0,12—0,5 м/с. Режимы вентиляции уточняются с учетом состояния поступивших овощей и, в частности, интенсивности их биологического тепловыделения.

В табл. 2 представлены основные параметры режимов хранения с активным вентилированием картофеля и овощей, рекомендованные для зон с расчетной температурой —30...—40 °С (по Н. Н. Рослову).
Рассмотрим биохимические механизмы протекания раневых реакций.

Овощи, особенно клубни картофеля, имеющие стеблевое (а не корневое) происхождение, обладают очень важной биологической особенностью — способностью возобновлять покровные ткани в местах механических повреждений, за счет чего удается предупредить развитие фитопатогенных заболеваний. Лучше всего зарубцовываются повреждений у растущих и свежеубранных клубней и корнеплодов. Эта способность существует и в первый период хранения, но с началом образования ростков утрачивается.

При большой высоте загрузки овощей, в частности картофеля, в закрома хранилищ с естественной или обычной принудительной конвекцией процессы заживления клубней идут очень медленно. Согласно существующей теории, в таких условиях на поврежденной поверхности клубней, особенно свежеубранных, характеризующихся интенсивной жизнедеятельностью, образуется пленка из продуктов обмена (воды, углекислого газа), которая препятствует свободному доступу кислорода к клеткам механически поврежденных тканей. В условиях активного вентилирования воздушный поток, омывая клубни, снимает эту пленку с их поверхности, в результате чего кислород свободно поступает к клеткам поврежденных тканей. Это способствует образованию раневой перидермы и отложению суберина, защищающего клубни от поражения микроорганизмами.

Большое значение в интенсификации раневых реакций имеют влажность и скорость движения воздуха. Если при активном вентилировании зерна используют только сухой воздух, то в насыпь овощей подают воздух только с высокой влажностью при скорости потока в указанных ранее пределах (0,12—0,5 м/с, а чаще —0,2—0,4 м/с). При меньшей скорости раневая перидерма практически не образуется, а при более высокой — воздушный поток вырывает молекулы воды из микрокапилляров клубней, клетки теряют тургор, механически поврежденные участки пересыхают, растрескиваются и протекание раневых реакций становится невозможным.

При правильно выбранном сроке уборки и оптимальных режимах вентилирования новая покровная ткань успешно образуется в первые две недели хранения.

Раневая перидерма состоит из нескольких слоев новообразованных клеток, пропитанных суберином — в высокой степени окисленным веществом липоидного характера. Интенсификация биосинтеза суберина и образования перидермы в условиях активного вентилирования являются следствием усиления обмена веществ клубня: возрастает интенсивность дыхания за счет активизации окислительно-восстановительных ферментов, образуются вещества антибиотического действия различной химической природы (в основном полифенольного характера) — кофейная и хлорогеновая кислоты, соланин, чаконин и др. В связи с новообразованием клеток в прираневой зоне увеличивается содержание нуклеиновых кислот и азотистых веществ. Все это — защитная реакция картофеля на повреждения. У клубней, как уже отмечалось, она выражена в значительно большей степени, чем у каких-либо других объектов, например, корнеплодов.

Установлено, что новая покровная ткань быстрее образуется при неглубоких повреждениях коры клубней, а более глубокие повреждения, захватывающие сердцевину, зарубцовываются гораздо слабее.

Роль активной вентиляции не ограничивается интенсификацией образования раневой перидермы. В условиях активного вентилирования повышаются также защитные свойства естественной перидермы, что особенно важно при плохом вызревании картофеля, убираемого до полного формирования перидермы. Установлено, что при активном вентилировании клубни во время хранения продуцируют в 1,5 раза больше фитоалексинов, чем при естественной конвекции.

По данным Л. В. Метлицкого и О. Л. Озерецков-ской (1973), повышенная способность клубней к образованию раневой перидермы и к продуцированию как конституционных, т. е. содержащихся в интактных тканях, так и индуцированных антибиотических веществ (фитоалексинов), объясняется тем, что активное вентилирование повышает эффективность энергетического обмена в клетках. Это происходит главным образом за счет новообразования митохондрий, способных генерировать энергию с такой же скоростью, как и в интактной ткани, и тем самым обеспечивать необходимой энергией биосинтетические реакции.

Хранение лука репчатого в условиях активного вентилирования имеет специфические особенности, обусловленные необходимостью высушивания кроющих чешуи луковиц.

При хранении лука в воздуховоде монтируется электрокалорифер, через который пропускают вентиляционный воздух. Подогретым воздухом лук не только осушивают, но и прогревают с целью предупреждения заболевания шейковой гнилью и ложной мучнистой росой. Для этого в течение первых трех суток в насыпь подают воздух температурой 25—30 °С, снижая постепенно влажность верхних чешуи лука от 30 (иногда и 50 %) до 14—16 %. Затем лук прогревают при 45 °С в течение 8—24 ч. Активная вентиляция способствует лучшему тепломассообмену, поэтому лук сушится быстро, не запариваясь. Исследования показали, что в условиях активного вентилирования лук-репка, убранный в сухую погоду, в термической обработке не нуждается, так как возбудители шейковой гнили и ложной мучнистой росы при оптимальной для хранения лука температуре не развиваются.

Технология хранения капусты белокочанной в условиях активного вентилирования вообще не требует подготовительного периода. Ее хранение начинают сразу же с охлаждения. Так же поступают и с корнеплодами, если температура их в момент закладки на хранение не превышает 10 °С.

Основной задачей периода охлаждения является постепенное снижение температуры в массе овощей до такого уровня, при котором угнетается развитие фитопатогенных микроорганизмов, но не возникают низкотемпературные нарушения в обмене веществ, т. е. физиологические заболевания, снижающие потребительские свойства продукции.

Специальный показатель — темп охлаждения — характеризует скорость охлаждения овощей. Весьма заметное влияние темп охлаждения оказывает на качество картофеля, у которого наиболее выражена стадия глубокого покоя, продолжающегося около полутора месяцев после уборки. Оптимальный для картофеля темп охлаждения 0,25 °С в сутки. При быстром охлаждении (например, при снижении температуры от 15 до 4°С менее чем за 20 сут) наблюдаются функциональные расстройства в клубнях, проявляющиеся почернением их при варке.

Темп охлаждения корнеплодов должен быть гораздо выше, так как продолжительное их пребывание при температуре выше 3 С (даже в диапазоне 3—5°С) может явиться причиной развития инфекционных заболеваний и значительной естественной убыли массы.

Лук также следует охлаждать в сжатые сроки во избежание потерь сухого вещества на дыхание. На развитие фитопатогенных болезней лука скорость охлаждения особого влияния не оказывает, так как сухие луковицы при относительной влажности воздуха до 60—70 % практически микробиологической порче не подвергаются.

В период основного хранения с помощью активного вентилирования из массы овощей удаляют выделяемые ими тепло и продукты обмена. В это время, как и в другие периоды хранения, основным фактором, определяющим качество картофеля и овощей, остается температура. Особенно это касается картофеля.

Следует учитывать, что в период основного хранения интенсивность тепловыделения у овощей снижается. Так, если в период охлаждения картофель механизированной уборки с исходной травмирозанностью клубней до 20 % выделяет 90 кДж (м3 ч), то в основной период хранения — только 43,5.

По сравнению с другими овощами оптимальная температура хранения картофеля находится на более высоком уровне, что обусловлено спецификой обмена веществ в клубнях при низкой температуре. При хранении картофеля содержащийся в нем крахмал распадается с образованием Сахаров, которые частично расходуются в акте дыхания, а частично вновь переходят в крахмал (процесс ресинтеза). При температуре ниже 3 °С в клубнях замедляются все биохимические процессы, но с различной скоростью. Например, при снижении температуры от 20 °С до 0 °С скорость реакции крахмал — сахар уменьшается па 30%, сахар — крахмал в 20 раз, а расход сахара на дыхание уменьшается в 3 раза. В результате преимущественного подавления процесса ресинтеза крахмала в условиях низкотемпературного хранения клубни накапливают сахар (более 2 % вместо 1 % на сырую массу), что отрицательно сказывается на вкусе, развариваемости, набухаемости, витаминной ценности, а более всего — на окраске мякоти клубней. В процессе термической обработки картофеля, содержащего более 1,5 % Сахаров, последние реагируют с аминокислотами, образуя темноокрашенные соединения — меланоидины. Поэтому такой картофель не используют для промышленной переработки.

Избыточную сладость картофеля можно устранить, повысив температуру хранения. Установлено, что процессы распада крахмала и превращения Сахаров в крахмал наиболее согласованно протекают при температуре 10 °С. Но в таких условиях активизируются фитопатогенные заболевания, возрастают потери за счет испарения, дыхания, прорастания. Минимальную интенсивность дыхания клубни имеют при температуре 2°С.

Учитывая действие всех этих факторов в совокупности, для условий производственного хранения в качестве оптимальных режимов рекомендуют все же наиболее низкую температуру во избежание массовых микробиологических поражений картофеля, хотя в некоторых случаях это отрицательно сказывается на органолептических свойствах продукции.

Оптимальные режимы температуры в основной период хранения овощей в условиях активного вентилирования следующие: для картофеля продовольственного ранних сортов с коротким периодом покоя (Приекульский ранний, Воротынский ранний, Белорусский ранний, Фаленский, Эпрон и др.) 2—3°С; для картофеля со средним (Огонек, Лощицкий, Темп, Форан, Немешаевский юбилейный и др.) и длинным периодом покоя (Гатчинский, Лорх, Столовый 19, Разваристый, Любимец, Петровский и др.), т. е. сортов среднего и позднего срока созревания, 3—4 °С. Температура хранения картофеля, пораженного фитофторозом и очень грязного, должна быть 1—2 °С и ниже. Оптимальная температура хранения семенного картофеля 1—3°С.

Продовольственный лук-репку лучше всего хранить при температуре от —1 до —3°С, а лук-матку—при довольно высоких положительных температурах: от 2 до 6—8°С. Оптимальная же температура хранения лука-севка и выборки — еще выше (18—25 °С).

Для хранения белокочанной капусты и корнеплодов продовольственных лучшей является температура от — 1 до 0 °С, а их маточников — от 0 до 1 °С.

Перед реализацией картофель необходимо прогревать до температуры 10—12 °С во избежание травмирования клубней при товарной обработке, фасовке, транспортировании и реализации, а также для улучшения вкуса.

Успешно хранить картофель и овощи можно, лишь обеспечив равномерность температуры по всей высоте насыпи. Периодическое вентилирование насыпи по 20—30 мин от 2 до 6 раз в сутки (в зависимости от вида овощей) позволяет ликвидировать градиент температуры. Для хранения картофеля и свеклы достаточно четырех циклов вентилирования в сутки, для моркови и капусты количество циклов должно быть увеличено до шести, а при хранении лука — снижено до двух. Излишнее вентилирование овощей в период хранения ведет к дополнительным потерям массы из-за испарения влаги.

Вторым условием успешного хранения является удаление из толщи насыпи влаговыделений с целью поддержания в сухом состоянии поверхности клубней картофеля или других объектов хранения. Эта задача решается, если в насыпь подается воздух с относительной влажностью около 80 %.

Режимы активного вентилирования картофеля и овощей на разных этапах их хранения, разработанные в СССР, применяются также в ГДР, ПНР, НРБ, ВНР и других странах.

В комплексах и хранилищах, используя активное вентилирование, картофель и овощи хранят в закромах, навалом, в секциях, а также в контейнерах и ящиках. Наиболее низкий коэффициент использования складского объема имеют закромные хранилища, поэтому их больше не проектируют, а уже построенные рекомендуют реконструировать в секционные или навального типа.

Продукция в хранилищах навального типа размещается сплошным слоем высотой 2,8—4 м. Следует, однако, отметить, что хорошие результаты навальный способ дает только при храпении одного хозяйственно-ботанического сорта, а не смеси сортов в оптимальных для него режимах температур, влажности и вентилирования. Учитывая это, хранилище делят на секции, вмещающие 200—700 т овощей. Каждая секция обслуживается автономным вентилятором, что позволяет создать в хранилище оптимальные режимы не только для разных сортов, но и различных видов овощей.

В картофелехранилищах навального типа между насыпью продукции и капитальными стенами устанавливают деревянные щиты на некотором расстоянии от стен. В образовавшемся пространстве циркулирует воздух, отводящий из насыпи тепло, выделяемое клубнями. Благодаря такой воздушно-тепловой защите исключается охлаждение поверхностных слоев насыпи (у стен и потолка), и продукция предохраняется от увлажнения конденсированной влагой.
По сравнению с закройными в хранилищах навальносекционного типа с активным вентилированием наиболее полно используется объем — на 70—80 %, а при закром-ном— только на 65—70%. В них более эффективно применяются средства механизации. Эти преимущества в сочетании с хорошей сохраняемостью продукции обусловили успешное внедрение на производстве навального способа хранения картофеля и овощей с активным вентилированием. Например, в хозяйствах Московской области около 75 % картофелехранилищ относятся к такому типу.

При бесперевалочной технологии хранения картофель и овощи доставляют в хранилища в контейнерах и хранят в них. Из зарубежного опыта (Голландия, Финляндия) известна эффективность хранения картофеля в контейнерах со сплошными стенками и решетчатым дном на поддоне. При штабелировании контейнеров поддоны образуют горизонтальные каналы, в которые поступает воздух из горизонтальных щелей канала — корридора, расположенного в одной из стен камеры. Расстояние по вертикали между щелями в стене соответствует высоте контейнеров, следовательно, воздух подается под каждый ярус контейнеров с продукцией. Такой вариант использования активного вентилирования обеспечивает высокий выход товарных клубней при длительном хранении, что в значительной мере объясняется высокой исходной устойчивостью картофеля, доставленного к месту хранения без перевалок, а также возможностью стабильного поддержания заданного режима температуры по всей высоте штабеля.

В Гипрониисельпроме, Укргипроторге, Главсельстройпроекте и Белгипроторге разработан ряд типовых проектов картофеле- и овощехранилиц разной вместимости с активной вентиляцией. Разработаны схемы и проекты переоборудования старых хранилищ, проекты буртовых площадок с активной вентиляцией, а также типовые проекты картофеле- и овощехранилищ, предусматривающие хранение продукции в таре — контейнерах и ящиках.

Согласно большинству типовых проектов хранилища с активным вентилированием представляют собой полууглубленные здания с центральным автопроездом. Обычно они оборудованы двумя осевыми или центробежными вентиляторами, установленными в торцах: каждый из них обслуживает половину хранилища. В навально-секционных хранилищах вентилирование может автономно осуществляться несколькими вентиляторами (от 2 до 8) в зависимости от количества секций, вида и сорта хранящейся продукции.

При активной системе вентиляции наиболее рационально подавать воздух в массу продукции по схеме снизу — вверх. В этом случае воздухораспределительные каналы делают подпольными и напольными с сужением, чтобы давление и скорость движения воздуха по всей сети были одинаковы. Обычно различают главный (магистральный) канал и отходящие от него в обе или одну стороны боковые воздухораздающие каналы, которые открываются в хранилище щелями в полу. Согласно строительным нормам длина магистрального канала может быть до 36, а распределительных—до 12 м. Сечение каналов рассчитывают по производительности вентиляторов так, чтобы скорость в магистральном канале не превышала 8—10, в распределительных— 4—5 м/с. Для равномерного поступления воздуха в штабель продукции распределительные каналы располагают достаточно часто— через каждые 1,2—2 м, а щели через 0,3—0,5 м. Под основанием штабеля продукции воздух, выходящий из щелей, распределяется равномерно либо при помощи приподнятого решетчатого пола, на который укладывается продукция, либо при помощи съемных решетчатых каналов. Наибольшая равномерность вентилирования насыпи достигается при использовании прямоугольных, трапециевидных и треугольных каналов, возвышающихся над плоскостью основания насыпи.

Чтобы воздух пронизывал штабель овощей и не растекался в стороны, стенки закромов или секций делают плотными до самого основания. Таким образом система активного вентилирования представляет собой цепь каналов с плотными стенками, по которым воздух не может пройти иначе, чем через штабель продукции.

Системы автоматического регулирования. Типовыми проектами в хранилищах с активным вентилированием предусмотрена комплексная система автоматического регулирования температурного режима. Можно применять следующие системы автоматического управления вентиляцией: Среда-1, рассчитанная на управление восемью вентиляционными камерами, Среда-2— четырьмя, ШАУ-АВ— одной вентиляционной камерой. Диапазон температуры, регулируемой системами Среда-1 и ШАУ-АВ, колеблется соответственно от—10 до + 20°Сиот—10 до +15°С. Для лукохранилищ используют систему Среда-2, регулирующую температуру в диапазоне от —20 до +60 °С.

Автоматизация активного вентилирования осуществляется с помощью измерительных преобразователей температур (ИП), при изменении показаний которых происходят включение и выключение вентиляторов и установка регулировочных клапанов воздуховодов в нужном положении. Температуру приточного воздуха измеряют с помощью ИП, расположенного в магистральном воздуховоде на расстоянии 2—2,5 м от вентилятора. В массе продукции температуру измеряют ИП, установленным на глубине 0,5—0,7 м от поверхности насыпи. Третья зона замера температуры располагается под перекрытием на расстоянии 0,5 м от внутренней его поверхности. Применяемый в системе Среда-1 лагометр позволяет с помощью датчиков поочередно определять температуру в 39 точках.

Заслуживает внимания Гигристор — датчик контроля относительной влажности воздуха. Фиксация с его помощью мест насыпи, в которых относительная влажность на 10 % и более превышает влажность остальной ее части, свидетельствует о наличии очагов загнивания овощей, имеющих размер не менее 0,5—1 м.

В массу продукции может подаваться воздух наружный, рециркуляционный или смесь того и другого с нужными температурно-влажностными параметрами.

Механизация процессов погрузки, выгрузки и товарной обработки картофеля и овощей в хранилищах с активным вентилированием.

Весь комплекс технологических процессов по хранению картофеля и овощей, согласно данным Гипроторга, может быть представлен в виде следующей системы: приемка продукции отделение примесей -> сортировка и инспекция товарного состояния -> закладка на хранение -> хранение предреализационная товарная обработка -> фасовка -> отгрузка. Рекомендовано проводить первые три операции в местах производства.

Для разгрузки- самосвалов наиболее практичны загрузчики ТЗК-30 с подборщиками ТПК-30, а также система ленточных транспортеров СТХ-30. Выгрузку овощей из бортовых автомашин осуществляют автомобилепогрузчи-ками ГУАР-15М и ГУАР-30. С использованием этих механизмов монтируют специальные установки для разгрузки большегрузных машин и полуприцепов. Такая установка для выгрузки картофеля и корнеплодов смонтирована, например, на базе Курганского горплодоовощторга. Помимо автомобиленогрузчиков, она включает приемный бункер с разводными трапами, питатель ленточного конвейера, роликовый конвейер для отбора земли и камней, растительных примесей и мелких клубней, инспекционный стол для сортирования клубней по качеству (а иногда и по размеру), систему ленточных транспортеров, загрузчик ТЗК-30, накопительные бункеры, из которых затем картофель и овощи направляют транспортерами в навальное или закройное хранилища или же загружают в контейнеры. Контейнеры перемещают с помощью погрузчиков 4004А, ЭП-ЮЗ, электроштабелеров ЭШ-181.

Для разгрузки картофеля, поступающего на базы в железнодорожных вагонах, ленинградскими специалистами ряда строительно-монтажных организаций и промышленных предприятий разработан и внедрен механизированный комплекс. Он состоит из вибрационной разгрузочной площадки, приемного бункера, системы ленточных транспортеров, вибрационной решетки для освобождения клубней от земли и других примесей, распределительных загрузочных бункеров и грузонесущих конвейеров.

Поступивший под разгрузку вагон с картофелем устанавливается на вибрационной площадке, имеющей наклон 10° в сторону разгрузки. Специальным устройством автоматически открывают двери вагона и поднимают деревянный щит, закрывавший дверной проем. Затем с помощью инерционно-разгрузочной машины (ИРМ-9 или МИР-1) площадку вместе с вагоном приводят в колебательное движение, в результате чего клубни пересыпаются в приемный бункер. Оттуда системой транспортеров картофель подается на вибрационную решетку, где освобождается от примесей и поступает в распределительные загрузочные бункеры. Из них он пересыпается в контейнеры, которые доставляют грузонесущими конвейерами к месту хранения или направляют для реализации. Общая производительность комплекса 55—56 т/ч, уровень механизации труда — 85 %.

На овощных базах Москвы для выгрузки картофеля из железнодорожных вагонов используют комплекс МВ-8, состоящий из подборщика и системы конвейеров.

Общим недостатком средств механизации погрузочноразгрузочных операций является высокая степень травмированности ими продукции.

Для сортировки, товарной обработки и фасовки картофеля применяют сортировальные пункты КСП-15, КПС-15Б, механизированные линии ЛРК-1000В, ЛФКС-600, Локвуд (LPW—1041) и др.; моркови — пункт сортирования корнеплодов ПСК-6, сортировку КС-35, линии ЛРМС-600, ЛРНС-800, ЛФМП-600; лука —линии ЛРС-800, ЛРС-600, ЛРЛ-400, ПМЛ-6; капусты — УДК-30.

Для строящихся хранилищ производится комплексная поставка средств механизации и другого оборудования, в том числе по автоматическому регулированию режима хранения. Это значительно облегчает работу обслуживающего персонала по созданию оптимальных условий хранения картофеля и овощей.


Copyright © 2008-2014. Все права защищены  Статьи  | Архив  |  Карта сайта