Ziemniak Polski 2015 nr 3 47

Transkrypt

1 Ziemniak Polski 2015 nr 3 47 PORADNIK PRZECHOWALNIKA CZĘŚĆ III dr hab. Zbigniew Czerko, prof. nadzw. IHAR-PIB, Zakład Przechowalnictwa i Przetwórstwa Ziemniaka w Jadwisinie Serock, z.czerko@ihar.edu.pl Streszczenie Poradnik został pomyślany jako zbiór najbardziej potrzebnych danych dla przechowalnika zestawionych w postaci tabel i wykresów. Krótkie informacje pod tabelami i wykresami objaśniają mniej popularne dane. W trzeciej części przedstawiono wymagane warunki termiczno-wilgotnościowe dla różnych kierunków użytkowania ziemniaków oraz sposoby utrzymania tych warunków, a także przebieg i dynamikę zmian typowych warunków zewnętrznych (atmosferycznych). Zilustrowano na wykresach zmiany temperatury w przechowalni w zależności od sposobu składowania ziemniaków i dawki wentylacyjnej użytej w przechowalni. Oprócz warunków termiczno-wilgotnościowych w przechowalni ważne jest także ograniczanie stężenia CO 2 w pryzmie ziemniaków. Podano czas wentylacji niezbędny do osiągnięcia wymaganego stężenia. Słowa kluczowe: dwutlenek węgla, przechowalnie, temperatura, wentylacja, wilgotność Z ASADY UTRZYMANIA OPTYMALNYCH WARUNKÓW PRZECHOWYWANIA Warunki panujące podczas przechowywania powinny minimalizować straty ilościowe i jakościowe ziemniaków, tzn. ograniczać transpirację, oddychanie, kiełkowanie, rozwój chorób oraz niekorzystne zmiany jakości, takie jak wzrost zawartości monosacharydów, ciemnienie miąższu, zmiana barwy produktów smażonych. Do utrzymania wymaganych warunków w przechowalni wykorzystywany jest system wentylacji, którego zadaniem jest utrzymanie odpowiedniego mikroklimatu, tj. wymaganej temperatury i wilgotności ziemniaków, dostarczanie tlenu oraz odprowadzanie CO 2. Kształtowanie odpowiednich warunków termiczno-wilgotnościowych powinno uwzględniać wszystkie etapy przechowywania, a więc osuszanie, dojrzewanie, schładzanie, długotrwałe przechowywanie i przygotowanie do zbytu. Do utrzymania wymaganej temperatury w przechowalni, odpowiedniej dla danego kierunku użytkowania, wykorzystuje się głównie powietrze zewnętrzne. Znajomość przebiegu temperatury atmosferycznej oraz dynamiki zmian mikroklimatu w danej przechowalni jest warunkiem efektywnego wietrzenia. Jednak oprócz dużego doświadczenia przechowalnika niezbędne jest też jest odpowiednie wyposażenie przechowalni w czujniki do pomiaru i regulacji temperatury i wilgotności. Właściwe przechowywanie ziemniaków zapewnia przechowalnia wyposażona w sprawny system wentylacji oraz pracownik nadzorujący przechowalnię, z dużym doświadczeniem i stale uzupełniający swoją wiedzę.

2 48 Ziemniak Polski 2015 nr 3 Tabela 1 Warunki termiczno-wilgotnościowe wymagane w pięciu okresach przechowywania dla poszczególnych kierunków użytkowania ziemniaków (3) Uwaga. Liczby w nawiasie przy tytułach tabel i rysunków wskazują pozycję w wykazie literatury Etap przechowywania Czas trwania Rodzaj użytkowania Temperatura ( o C) Wilgotność powietrza (%) 1. Osuszanie 3-5 dni wszystkie kierunki Dojrzewanie dni wszystkie kierunki Schładzanie 3-6 tyg. wszystkie kierunki obniżanie o 0,2-0,5 o C na dzień Długotrwałe przechowywanie 5. Przygotowanie do użytkowania 6-7 mies. do 8 mies. do 9 mies. 3-8 mies. ok. 10 dni sadzeniaki jadalne przetwórstwo spoż. pasza przemysł. jadalne, przetwórstwo sadzeniaki podkiełkowywanie Zasady postępowania na poszczególnych etapach przechowywania Osuszanie Natychmiast po złożeniu ziemniaków do przechowalni należy prowadzić wentylację. Czas trwania 3-5 dni, im szybsze osuszanie, tym słabszy rozwój chorób grzybowych i bakteryjnych. Tempo osuszania zależy od natężenia przepływu powietrza (dawki). Zaleca się skierowanie całego strumienia powietrza do kanałów pod zasypanymi ziemniakami. Temperatura wentylowanego powietrza powinna być niższa o 2-3 o C od temperatury ziemniaków, przy jak najniższej wilgotności. Wentylacja powietrzem o temperaturze wyższej od temperatury ziemniaków jest dopuszczalna tylko przy niskiej wilgotności powietrza (patrz tab. 4); przy wyższej wilgotności na bulwach może się skraplać woda. Osuszanie bulw nie może przejść w fazę wysuszania. Osuszanie bulw w pryzmie następuje od dołu do góry (najpóźniej górna warstwa pryzmy). Wskazaniem do zakończenia osuszania jest obsypująca się ziemia z bulw w górnej warstwie lub osiągnięcie oporu elektrycznego na dwóch elektrodach >150 kω. Dojrzewanie Cel: szybkie skorkowacenie skórki i zagojenie się uszkodzeń. Ziemniaki powinny dojrzewać przez 10 dni w temperaturze o C z ograniczoną wentylacją i wysoką wilgotnością (95% Rh), jeżeli są zdrowe i zebrane w suchą pogodę z gleby lekkiej. Ziemniaki zebrane w gorszych warunkach pogodowych i zagrożone chorobami wymagają systematycznego obniżania temperatury od dnia załadowania przechowalni poprzez intensywną wentylację powietrzem o wilgotności 80%. Schładzanie Okres trwający 3-6 tygodni, w którym ziemniaki osiągają temperaturę wymaganą dla danej odmiany i kierunku użytkowania. Wentylacja powietrzem zewnętrznym o temperaturze 2-3 o C niższej niż temperatura ziemniaków, przy maksymalnej wilgotności. Tempo schładzania ziemniaków powinno być zgodne z tempem obniżania temperatury zewnętrznej. Szybsze schładzanie ziemniaków niż spadek temperatury zewnętrznej wymusza, poza odprowadzaniem ciepła oddychania, dodatkowo odprowadzanie ciepła przenikającego do przechowalni z zewnątrz przez przegrody.

3 Ziemniak Polski 2015 nr 3 49 Wydłużenie okresu schładzania zwiększa ubytki naturalne. Długotrwałe przechowywanie Wymagane jest utrzymywanie stałej temperatury zalecanej dla danego kierunku użytkowania. Głównym czynnikiem decydującym o załączeniu wentylacji jest wzrost temperatury ziemniaków. Do przewietrzania pryzmy ziemniaków wystarczająca jest wentylacja trwająca 0,5 godziny na dobę. Najkorzystniejsza jest wentylacja w porze dnia o najniższej temperaturze i najwyższej wilgotności powietrza zewnętrznego (jesienią i wiosną nad ranem, w zimie przeważnie w dzień). W celu większego ograniczenia ubytków wentylowane powietrze powinno być nawilżane. Przeciwwskazaniem do wentylacji powietrzem o wysokiej wilgotności jest niska jakość ziemniaków ze względu na rozwój chorób oraz problemy z kondensacją wody. Przygotowanie do użytkowania Ziemniaki jadalne oraz przeznaczone do przetwórstwa wymagają podniesienia temperatury powyżej 10 o C przez okres ok. 2 tygodni, a sadzeniaki pobudzenia lub podkiełkowania w temperaturze ok. 15 o C przez 4 tygodnie. W wyższej temperaturze maleje podatność bulw na uszkodzenia mechaniczne, spada poziom cukrów i wzrasta odporność na ciemną plamistość miąższu. Wzrost temperatury ziemniaków przed rozładunkiem w okresie wiosennym następuje w wyniku przenikania ciepła do przechowalni z zewnątrz, natomiast w okresie zimowym przez wykorzystanie ciepła oddychania przy ograniczonej wentylacji pryzmy ziemniaków. Rys. 1. Dekadowy spadek temperatury w okresie schładzania wewnątrz przechowalni w stosunku do spadku temperatury zewnętrznej (3) Osiągnięcie w przechowalni temperatury na poziomie 8 o C jest opóźnione średnio o 5,4 dnia w stosunku do przekroczenia tej samej temperatury zewnętrznej.

4 50 Ziemniak Polski 2015 nr 3 Rys. 2. Tempo zmian temperatury w przechowalni ( o C/doba) w zależności od różnicy temperatury w przechowalni i na zewnątrz (Tp-Tz) w okresie bez wentylacji w przechowalni o składowaniu luzem pomiary oparte na średnich pentadowych (3) T p temperatura w przechowalni, T z temperatura zewnętrzna Temperatura, o C Wykres należy traktować poglądowo (każda przechowalnia może mieć nieco inną dynamikę). Jeżeli temperatura na zewnątrz jest wyższa niż w przechowalni, to następuje wzrost temperatury w przechowalni. Na skali poziomej wymiarem tego procesu są wartości ujemne, np. Tp = 5 o C i Tz = 7 o C, czyli różnica będzie wynosiła -2 o C. Przy tej różnicy nastąpi wzrost temperatury w przechowalni o 0,2 o C/dobę (na skali pionowej). Odwrotnie, jeżeli temperatura zewnętrzna jest niższa niż w przechowalni, to następuje powolny spadek temperatury ziemniaków. Na skali poziomej wyrazem tego są wartości dodatnie, np. Tp = 5 o C i Tz = 2 o C, czyli różnica będzie wynosiła 3 o C. Przy tej różnicy nastąpi spadek temperatury w przechowalni o -0,1 o C/dobę. Rys. 3. Zmiany temperatury w przechowalni o składowaniu luzem na trzech poziomach przed wentylacją i po wentylacji schładzającej (7) Przez cały okres przechowywania występuje różnica temperatury między górną i dolną warstwą pryzmy, a podczas wentylacji schładzającej ta różnica jeszcze się powiększa. Po wentylacji schładzającej powinno się wyrównywać temperaturę, wietrząc powietrzem wewnętrznym przez ok. 0,5 godziny.

5 Ziemniak Polski 2015 nr 3 51 Rys. 4. Zmiana temperatury w przechowalni o składowaniu w paletach skrzyniowych wewnątrz palety o wysokości 100 cm na pięciu poziomach przed wentylacją i po wentylacji schładzającej (7) Podczas wentylacji następuje szybszy spadek temperatury w górnej i dolnej części palety skrzyniowej. Przez cały okres przechowywania najwyższa średnia temperatura ziemniaków występuje w środku palety. Tabela 2 Przebieg średniej temperatury i wilgotności względnej powietrza występującej przez 2, 4, 6 i 8 godzin na dobę w najkorzystniejszej porze do wentylacji dla miesięcy jesiennych. Jadwisin, średnie dekadowe (3) Dekada/ miesiąc Mierzony parametr 1/IX temperatura ( o C) 2/IX temperatura ( o C) 3/IX temperatura ( o C) 1/X temperatura( o C); 2/X temperatura( o C) 3/X temperatura( o C) wilgotność (% Rh 1/XI temperatura ( o C) 2/XI temperatura ( o C) wilgotność (% Rh Liczba godzin wentylacji w ciągu doby ,1 13,3 13,6 14, ,7 7,9 8,1 8, ,4 8,6 8,8 8, ,9 8,0 8,2 8, ,3 6,4 6,5 6, ,5 5,6 5,7 5, ,4 2,4 2,5 2, ,2 0,3 0,3 0,

6 52 Ziemniak Polski 2015 nr 3 Jeżeli wydajność wentylacji będzie na tyle duża, że do schłodzenia pryzmy wystarczą 2 godziny na dobę, to średnia temperatura zasysanego powietrza zewnętrznego w 1. dekadzie IX wyniesie 13,1 o C, ale kiedy ten czas wydłuży się do 8 godzin, to temperatura wzrośnie do 14,0 o C. Mniejsza wydajność wentylatorów obniży efektywność schładzania pryzmy. Jednocześnie wentylator będzie pobierał powietrze zewnętrzne o niższej wilgotności. Podobna zależność występuje w okresie wiosennym (tab. 3). Tabela 3 Przebieg średniej temperatury i wilgotności względnej powietrza występującej przez 2, 4, 6, 8 godzin na dobę w najkorzystniejszej porze do wentylacji dla miesięcy wiosennych. Jadwisin, średnie dekadowe (3) Dekada/miesiąc 2/III 3/III 1/IV 2/IV 3/IV Mierzony parametr temperatura ( o C) temperatura ( o C) temperatura ( o C) temperatura ( o C) temperatura ( o C) Liczba godzin w ciągu doby ,0 0,1 0,2 0, ,4 0,5 0,6 0, ,4 1,8 2,0 2, ,6 4,7 5,0 5, ,7 8,0 8,3 8, Rys. 5. Wielkość dawki wentylacyjnej w zależności od dobowego czasu wentylacji dla przechowalni o składowaniu luzem i w paletach skrzyniowych (6) W warunkach klimatycznych Polski temperatura odpowiednia do wentylacji schładzającej występuje nad ranem i utrzymuje się najczęściej 4-6 godzin. Na podstawie tej zależności zalecana dawka wentylacyjna wynosi m 3 /(t. h) dla przechowalni luzem i m 3 /(t. h) dla przechowalni paletowej. Wyższa dawka w przechowalni paletowej wynika głównie z mniej efektywnego schładzania ziemniaków podczas wentylacji opływowej.

7 Ziemniak Polski 2015 nr 3 53 ZIMNE ZIMNE CIEPŁE ZIMNE CIEPŁE CIEPŁE Rys. 6. Newralgiczne miejsca w pryzmie ziemniaków, w których często występuje skraplanie wody Najczęściej kondensacja wilgoci następuje na wierzchu pryzmy i pod stropem. Decyduje o tym głównie słaba izolacja stropu i napływ zimnego powietrza przez niedomknięte klapy wentylacyjne nad ciepłe ziemniaki. Kondensacja wewnątrz pryzmy może wystąpić podczas dosypywania bardzo zimnych bulw do cieplejszych, leżących na skłonie pryzmy. Sposoby ograniczania kondensacji: Odpowiednia izolacja ścian i stropu Umieszczenie dodatkowych wentylatorów pod stropem dla wyrównania temperatury Umieszczenie elementów grzejnych pod stropem (10 W/m 2 ) Pokrycie stropu od wewnątrz materiałem pochłaniającym wilgoć Przykrycie wierzchniej warstwy ziemniaków matą izolacyjną (w zimie) Tabela 4 Maksymalna dopuszczalna wilgotność względna powietrza atmosferycznego użyta do wentylacji osuszającej ziemniaki (8) Temperatura ziemniaków Temperatura powietrza atmosferycznego ( o C) ( o C) wilgotność powietrza zewnętrznego może wynosić maksymalnie nawet 100%

8 54 Ziemniak Polski 2015 nr 3 Zasadniczo wentylacja osuszająca jest najkorzystniejsza, jeżeli temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa niż temperatura ziemniaków (strefa plusów w tabeli). Jeżeli do osuszania wykorzystuje się powietrze o temperaturze wyższej niż temperatura ziemniaków, wtedy wilgotność powietrza atmosferycznego powinna być niższa (odpowiednio jak w tabeli). Przy wyższej wilgotności może wystąpić skraplanie wody na bulwach. mgco 2 /kg Saturna Tokaj Mons un As te rix Te rminy Rys. 7. Intensywność oddychania bulw 4 odmian ziemniaka w poszczególnych terminach miesiącach przechowywania (1, 2, 5) W pierwszym miesiącu intensywność oddychania jest kilkakrotnie wyższa niż w długotrwałym okresie przechowywania. Pod koniec okresu przechowywania, kiedy rozpoczyna się kiełkowanie, intensywność oddychania wzrasta. Wyższa intensywność oddychania ziemniaków w okresie jesiennym i wiosennym wymusza intensywniejszą wentylację przechowalni. Rys. 8. Przyrost stężenia CO 2 po zaprzestaniu wentylacji w dwóch typach przechowalni w okresie długotrwałego przechowywania (1, 2, 5) Szybszy przyrost stężenia CO 2 następuje w przechowalni o składowaniu luzem. Częste przekraczanie stężenia 0,5-1,0% CO 2 w pryzmie prowadzi do obniżenia jakości bulw (wzrostu chorób bakteryjnych i ciemnienia produktów smażonych). Codzienne przewietrzanie przechowalni spowoduje, że ta granica nie będzie przekroczona.

9 Ziemniak Polski 2015 nr 3 55 Rys. 9. Spadek stężenia CO 2 podczas wentylacji w dwóch typach przechowalni, luzem i w paletach skrzyniowych (1, 2, 5) Minimalny czas wentylacji w obu typach przechowalni powinien wynosić minut. Terminy rozpoczęcia i zakończenia sezonu przechowalniczego wynikające z potrzeb praktyki i możliwości utrzymania temperatury z wykorzystaniem wentylacji mechanicznej (3, 4) Tabela 5 Sadzeniaki 3 o C Jadalne 5 o C Przetwórstwo 8 o C IX X XI XII I II III IV V VI VII Terminy wynikające z przebiegu temperatury zewnętrznej Do utrzymania temperatury w przechowalni wystarcza wentylacja mechaniczna powietrzem zewnętrznym. Terminy wymagane przez praktykę rolniczą Do utrzymania temperatury w przechowalni wymagane jest użycie agregatów chłodniczych. Utrzymanie wymaganej temperatury dla sadzeniaków (3 o C) jest możliwe przy wykorzystaniu wentylacji mechanicznej z wyjątkiem okresu jesiennego dla wcześniej zebranych odmian bardzo wczesnych. W tym czasie powinno być zastosowane chłodzenie sztuczne. Dla ziemniaków jadalnych (5 o C) od połowy kwietnia wymagane jest użycie sztucznego chłodzenia. Przechowywanie ziemniaków przeznaczonych do przetwórstwa (8 o C) wymaga sztucznego chłodzenia w terminie od 2. dekady maja do 1. dekady lipca. Literatura Czerko Z Zmiany stężenia CO 2 w dwóch typach przechowalni ziemniaków. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 500: ; 2. Czerko Z Zasady utrzymania niskiego stężenia CO 2 w przechowalniach ziemniaków. Ziemn. Pol. 3: 39-41; 3. Czerko Z.

10 56 Ziemniak Polski 2015 nr a. Możliwość utrzymania wymaganych parametrów termiczno-wilgotnościowych w przechowalniach ziemniaków w warunkach klimatycznych Polski. Monogr. Rozpr. Nauk. IHAR Radzików 29: 98 s.; 4. Czerko Z. 2008b. Optymalne wykorzystanie powietrza atmosferycznego do utrzymania wymaganego mikroklimatu w przechowalni. Ziemn. Pol. 4: 42-48; 5. Czerko Z. 2008c. Czy duże stężenie CO 2 w atmosferze przechowalni zagraża jakości ziemniaków. Ziemn. Pol. 1: 41-45; 6. Czerko Z. 2012a. Czynniki wpływające na dobór dawki wentylacyjnej w przechowalniach ziemniaków. Biul. IHAR 232: ; 7. Czerko Z. 2012b. Wpływ sposobu wentylacji i wielkości dawki wentylacyjnej na powstawanie strat podczas przechowywania ziemniaków. Ziemn. Pol. 4: 50-54; 8. Schild J. H. W. van der Kartoffellagerung. Vom Einlager bis zum Abliefern. Bernd Putz. Hamburg: 25, 274 s.