Хранение плодов в регулируемой газовой среде (РГС)
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.
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. Хранение в обычных условиях предполагает обычную воздушную среду с нормальным содержанием в атмосфере кислорода (21%), углекислого и других газов.
Хранением в регулируемой газовой среде считают хранение плодов в среде с определенной концентрацией CO₂ 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 CO₂ 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 CO₂ при этом возрастает. Но слишком низкое содержание в окружающей среде кислорода и высокое содержание CO₂ (более 10%) может вызвать физиологические расстройства.
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). CO₂ 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:
- В холодильных камерах с РГС.
- В полимерных пленках.
- В полиэтиленовых контейнерах с диффузионными вставками.
В холодильных камерах с РГС
Регулирование состава газовой среды в холодильных камерах может производиться при помощи скрубберов — специальных очистителей, поглощающих избыток CO₂.
В скруббере воздух из камеры может циркулировать по замкнутому кругу, снижая содержание CO₂, например, до 3–5%. Углекислый газ, поглощенный скруббером, 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 силиконово-каучуковые пленки, обладающие селективной способностью к отдельным газам, то есть большей проницаемостью для CO₂ 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 CO₂, 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 CO₂, 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 с РГС осуществляется при температуре 0…+4 °С и относительной влажности воздуха 90–95%. Содержание CO₂ и кислорода в атмосфере камеры проверяется и регулируется газоанализаторами, которые управляют автоматически работой скрубберов или диффузоров. После достижения необходимой концентрации CO₂ камеры переводятся на заданный газовый режим путем включения установки (скрубберов или диффузоров), при этом избыток CO₂ удаляется, а содержание кислорода продолжают снижать до требуемого уровня. Необходимая газовая смесь CO₂ и кислорода в камере устанавливается спустя 3–4 недели после закрытия камеры, а иногда и больше. 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 CO₂ — не выше 10%.
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 |
| Черная смородина | 7 дней | 42 дня |
| Клубника | 5 дней | 30 дней |
Значения, указанные в таблице, получены опытным путем в Швейцарии.
В полимерных пленках
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 CO₂ и снижается содержание кислорода благодаря дыханию самих плодов. Через пленку происходит диффузия газов: CO₂ диффундирует в окружающую среду со скоростью, величина которой определяется разницей между концентрациями CO₂ 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 CO₂ в 2–5 раз выше, чем для кислорода. Благодаря этому для CO₂ 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.
В полиэтиленовых контейнерах с диффузионными вставками
Существует несколько способов хранения плодов и овощей в пленках:
- 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.
Ящики и контейнеры предварительно выстилают полиэтиленовыми вкладышами (мешками) по форме тары. 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 CO₂ 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.