Хранение овощей и фруктов, плодов в регулируемой газовой среде (РГС)

Что такое регулируемая атмосфера

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.

Термин «регулируемая атмосфера (РА)» (controlled atmosphere CA) является более точным и правильным по отношению к распространенному ранее термину «регулируемая газовая среда» (РГС). В настоящее время в литературе мы можем встретить употребление терминов РА и РГС. Однако, ввиду распространенности, в настоящей статье мы будем сохранять аббревиатуру РГС, подразумевая под ней «регулируемую атмосферу».

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

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:

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 одной из поэм восьмого века описывается, как в династии Танг сохраняли литчи (китайская слива) во время долгого похода в полых стеблях бамбука с добавлением свежих листьев. Первое научное упоминание о регулируемой атмосфере было в 1819 году, когда французский ученый Бернард установил, что собранные после урожая фрукты поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Он также доказал, что фрукты не созревают без присутствия кислорода, но если их снова поместить в обычную атмосферу, то созревание продолжается.

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 середине 30-х годов в Северной Америке ученый Роберт Смок впервые ввел определение «хранение в регулируемой атмосфере» вместо термина «газовое хранение», который использовался Киддом и Вестом. Но только после второй мировой войны (1950) началось промышленное применение регулируемой атмосферы. Итальянский инженер Бономи, который считается основателем европейской системы РГС, начал распространять практические методы ее применения. В 1951 году были построены склады с регулируемой атмосферой в Новой Англии, в 1956 году в Мичигане и Нью-Джерси, в 1958-м – в Вашингтоне, Калифорнии и Орегоне, в 1959-м – в Вирджинии.

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 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.

Несколько проектов реализовано компанией «ИНФРОСТ». Среди них фруктохранилище на 2400 Т в г. Сызрань Самарской области, на 1300 Т в Средней Ахтубе (Волгоградская область), пос. Дубовое Тамбовской области (1300 Т).

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

Автор статьи: Гладков Евгений Васильевич

Перепечатка и копирование данной статьи только с разрешения автора.