Основы создания оборудования для обработки, хранения и реализации растительной продукции

Потребность использовать растительную продукцию, полученную за один сезон, в течение года и больше диктует необходимость организации ее хранения. Так, например, яблоки, необходимые человеку в течение все­го года, в естественном состоянии можно потреблять не более двух меся­цев, а потребление в остальное время требует дополнительных усилий по сохранности. В особой степени большие усилия по сохранению требуется приложить к зерну, плодам, картофелю, овощам. Эта продукция живая, в ней происходят процессы, которые характерны для нее при росте и созре­вании на материнском растении, в том числе и процессы старения и пор­чи продукции, которые при хранении должны быть сведены к минимуму.

Вопросом хранения и переработки занимались такие всемирно извест­ные ученые как Ж. Гей Люссак, Д. Менделеев (оптимизация спирто- и маслопроизводства), В. П. Горячкин — основатель земледельческой механи­ки (сушильное оборудование) Вопросам технологии и оборудования пе­реработки и хранения посвятили свои исследования профессор Дебу К. И., академики Бах А. Н. и Опарин А. И., написавший, что так называемые «нормальные» потери материалов, происходящие при хранении, являют­ся, по существу, налогом на наше невежество, на наше незнание внутрен­них биохимических процессов, происходящих в клетках тканей зерна, свек­лы, картофеля и прочего живого сырья.

При создании сооружений и оборудования для хранения растительной продукции человечество прошло путь от простейшего подвала до современных хранилищ с газовыми камерами и автоматическими системами управления. В России издавна применялись различные виды хранилищ, в основном с естественным холодом (бурты, траншеи, ледники). В настоящее время строятся хранилища с искусственным охлаждением, регулируемой газовой средой и комплексом оборудования для обработки продукции и его реализации (сортировки, сушки, упаковки и т. п.). Вместимость современных хранилищ может достигать десятков тысяч тонн продукции.

В области строительства сооружений и оборудования ведущими в мире являются фирмы США, Италии, Финляндии, Голландии и других стран. Самой большой емкостью хранилищ в мире располагают США: только для фруктов они располагают более 20 млн м³ холодильных емкостей. В Европе наиболее обеспечены хранилищами Великобритания, Германия, Фран­ция.

В настоящее время разработаны типовые проекты как небольших, так и крупных хранилищ для регулярного снабжения крупнооптовых и мел­кооптовых потребителей растительной продукции. Большинство современ­ных конструкций представляют собой комплексы, в которых территориально и технологически объединены послеуборочная обработка, хранение и предреализационная обработка. Остановимся на общих предпосылках разработки оборудования и сооружений для хранения, исходя из биологических особенностей хранящейся растительной продукции и современных технологий ее уборки и реализации.

Исходными будем считать следующую информацию:

- вид продукции и ее исходное качество;

- динамика протекающих в продукции процессов жизнедеятельности и изменения качества в процессе хранения;

- технология уборки и транспортировки продукции, тара; — требования потребителя к продукции после хранения;

- время хранения.

Нормальный процесс жизнедеятельности семян, зерна, плодов, овощей, картофеля и другой продукции – дыхание. Кроме того, в свежеубранной продукции идут биохимические процессы — послеуборочное дозревание. Дыхание осуществляется путем окисления - аэробный вид и разложения -анаэробный.

Теория хранения сочной растительной продукции основывается на при­менении эффективных средств варьирования интенсивности процессов жиз­недеятельности плодов в процессе хранения.

В процессе хранения плоды ведут гетеротрофный образ жизни, расхо­дуя накопленные запасы питательных веществ. Между плодом и окружа­ющей средой происходит газообмен, необходимый для жизнедеятельности клеток. Последние дышат, поглощая кислород из окружающей среды и вы­деляя углекислый газ, водяные пары и летучие вещества, например, эти­лен и ряд других соединений, определяющих аромат плодов. Этилен игра­ет существенную роль в скорости созревания плодов, поэтому его своевре­менное регулирование также приводит к снижению потерь при хранении.

Физиологический процесс дыхания описывается в упрощенном виде уравнением, отражающем реакцию окисления глюкозы кислородом:

С ₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + 2824 кДж,

С ₆Н₁₂О₆= 2СО₂ + 2С₂Н₅ ОН + 117,8 кДж.

Эти уравнения позволяет сделать следующие выводы:

1. Коэффициент дыхания, который характеризует отношение выделен­ного объема углекислого газа к объему кислорода, поглощаемого из окру­жающей среды, равен единице

2. В процессе дыхания в замкнутой системе состав окружающей среды
изменяется: содержание кислорода уменьшается, углекислого газа и эти­
лена — растет. В этих условиях продукция создает атмосферу с понижен­ным содержанием кислорода и повышенным значением углекислого газа и

3. этилена.Интенсивность дыхания определяется концентрацией в окружающей среде кислорода и углекислого газа.

4. Физиологический процесс дыхания плодов характеризуется выделением воды (влаги) и тепла.

Таким образом, для увеличения сроков хранения плодов необходимо максимально замедлить интенсивность их дыхания. Скорость дыхания зависит от концентрации кислорода, углекислого газа, этилена и температуры. С уменьшением температуры падает интенсивность дыхания, т. е. замедляются процессы старения. На этом основано холодильное хранение. Холод имеет фундаментальное значение для торможения процесса дыхания плодов в начальный период хранения, однако в дальнейшем становится менее эффективным. Низкотемпературное хранение не позволяет замедлить с одинаковой скоростью все биохимические процессы, что приводит к нарушению обмена веществ, физиологическим заболеваниям и в конечном счете к вкусовым и качественным потерям. По этой причине многие сорта яблок не выдерживают хранения при температуре около нуля градусов.

Для сохранения сопряженности протекания биохимических реакций в тканях плодов при низких температурах и дополнительного замедления интенсивности дыхания в атмосфере хранилища изменяют концентрации кислорода, углекислого газа и этилена. Это дает возможность повысить температуру хранения, а также компенсировать влияние перепадов температуры при ее регулировании допущением колебаний концентраций компонентов газовой среды.

После уборки урожая это приводит со временем к полному распаду клеточных связей — старению и смерти плода.