Przechowywanie jabłek jako ważny element spedycji tych owoców

Transkrypt

1 Tomasz Guz 1, Zbigniew Kobus 2, Rafał Nadulski 3, Ryszard Kulig 4, Agnieszka Starek 5 Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Józef Grochowicz 6 Szkoła Główna Turystyki i Rekreacji Warszawa Przechowywanie jabłek jako ważny element spedycji tych owoców Wstęp Zagadnienie utrzymania zbiorów w stanie świeżym tak, by zapewnić do nich dostęp przez jak najdłuższy czas w roku było problemem logistycznym, którego próby rozwiązania datują się już od starożytności [13]. Przechowywanie zbóż i nasion w stanie suchym nie przysparza obecnie trudności pod warunkiem, iż dysponuje się magazynem, w którym zapewnione są warunki składowania (stała temperatura i wilgotność powietrza). Przechowywanie owoców w stanie świeżym jest zadaniem trudniejszym, zważywszy, że konsumenci oczekują, że przez cały rok będą one dostępne w stanie bardzo dobrej jakości, soczyste i aromatyczne [6, 8, 14]. Każdy owoc z powodu wysokiej zawartości wody oraz obecności składników odżywczych, enzymów, cukrów, kwasów organicznych jest organizmem żywym. Przechodzi więc metabolizm, którego głównym objawem jest oddychanie. Polega ono na pobieraniu tlenu z otaczającej owoce atmosfery oraz syntezie z zawartymi w nich cukrami. W wyniku oddychania produktami metabolizmu są CO2, H2O oraz ciepło [1]. Poza oddychaniem w przechowywanych owocach zachodzi intensywna transpiracja, dojrzewanie, a w rezultacie stan klimakterium, którego osiągnięcie praktycznie wyklucza takie owoce z obrotu towarowego [5]. Zjawiskami towarzyszącymi dojrzewaniu owoców jest zmiana zawartości kwasów, cukrów, redukcja aromatów, co w efekcie, po długotrwałym przechowywaniu, daje produkt całkowicie zmieniony, o niskiej wartości organoleptycznej i rynkowej [9, 10]. Im wyższe jest tempo oddychania owoców, tym mniejsza jest ich przydatność przechowalnicza. Jabłka odmian wczesnych nadają się tylko do bezpośredniego spożycia lub jako składnik przetworów. Jedyną metodą stosowaną dawniej w celu powstrzymania tempa oddychania owoców było ich schładzanie [12]. W 1821 roku biolog Berard odkrył, że owoce przechowywane w atmosferze o niskiej zawartości tlenu wykazują spowolniony metabolizm. Pierwsze próby praktycznego wykorzystania tego odkrycia przypadają na lata 30-te XX w. Wykorzystanie komór o zmienionym składzie atmosfery rozpoczęto pod koniec lat 50-tych XX w. w USA i Europie Zachodniej [13]. Przechowywanie owoców w warunkach zmienionej atmosfery Początki przechowywania w zmienionym stanie atmosfery rozpoczęto z użyciem komór ze zmodyfikowanym składem atmosfery (MA), w których udział O2 jest obniżony do stężenia ok. 15%, co osiąga się przez naturalne oddychanie owoców. Udział objętościowy CO2 wynosi wtedy 6%. Suma udziałów objętościowych obu tych składników wynosi w warunkach modyfikowanej atmosfery zawsze 21%. Pozostały skład atmosfery (w tym przypadku 79%) uzupełnia we wszystkich komorach o zmienionej atmosferze azot. Nadmiar CO2 był usuwany za pomocą hydratyzowanego wapna. Niestety owoce miały po przechowywaniu wyczuwalny wapienny aromat [2]. 1 dr inż. Tomasz Guz, adiunkt, UP w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 2 dr hab. Zbigniew Kobus, adiunkt, UP w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 3 dr hab. Rafał Nadulski, adiunkt, UP w Lublinie, Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych 4 dr inż. Ryszard Kulig, adiunkt, UP w Lublinie, Katedra Eksploatacji Maszyn Przemysłu Spożywczego 5 dr inż. Agnieszka Starek, asystent, UP w Lublinie, Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz 6 prof. dr hab. Józef Grochowicz, prof. zwycz. Szkoła Główna Turystyki i Rekreacji Warszawa Logistyka 5/

2 Kolejnym krokiem było skonstruowanie komór z kontrolowanym stanem atmosfery (chłodnie KA). W obiektach tych utrzymuje się znacznie zmieniony skład podstawowych składników. Zawartość O2 wynosi w nich ok. 3%, a CO2 utrzymywane jest na poziomie 5%. Komory te wyposażone są w nowoczesne zestawy automatyki, które utrzymują stały poziom tych gazów. Nadmiar CO2 był usuwany płuczkami wapiennymi, a obecnie płuczkami (absorberami) węglowymi [12]. Najnowszą generację komór przechowalniczych przeznaczonych dla owoców w stanie świeżym są komory systemu ULO (ang. Ultra Low Oxygen). W tego typu komorach, które stanowią podstawowy typ przechowalni owoców w krajach o rozwiniętej kulturze rolnej, poziom techniki zastosowanej do kontroli warunków musi być bardzo wysoki. Komory tego typu pracują przy bardzo niskim poziomie O2, którego stężenie wynosi 1-2%. Zawartość drugiego składnika CO2 utrzymywana jest na poziomie 2-2,5% [12]. Nowsze generacje komór tego typu zdolne są utrzymywać owoce w stanie granicznym pomiędzy granicą oddychania beztlenowego oraz tlenowego. Ponieważ próg oddychania beztlenowego nie jest wartością stałą, zmieniając się wraz z upływem czasu przechowywania (od 1% do ok. 1,5%) i jest zależny od stanu rozwoju fizjologicznego owoców, niektóre komory ULO wyposażone są w systemy dynamicznej regulacji składu atmosfery [15], w zależności od stanu dojrzałości owoców. To samo dotyczy dynamicznej regulacji usuwania etylenu, który powstaje podczas przechowywania i jest przyczyną szybszego mięknięcia owoców [4, 7]. Warunki składowania i spedycji owoców Owoce przechowuje się w skrzyniopaletach o wysokości 80 cm i pojemności 300 kg. (rys. 1.). A B Rys. 1. Sposób składowania owoców w ULO: A skrzyniopaleta z owocami, B skrzyniopalety w komorze Dotyczy to zarówno chłodni o regularnym składzie atmosfery, jak i chłodni MA, KA i ULO. Skrzyniopalety ustawia się w słupki po 8 skrzyń wzwyż do wysokości 6,4 m. Jeżeli komora chłodnicza jest wysoka, wówczas ustawianych jest do 12 skrzyń, co odpowiada wysokości 9,6 m [11]. Najważniejszym sposobem minimalizacji strat owoców w komorach składowych jest systematyczna ich kontrola (rys. 2.). Podczas przechowywania owoców następuje, niezależnie od stosowanej technologii składowania, spadek kwasowości oraz jędrności owoców. Utrata jędrności jest głównym czynnikiem dyskwalifikującym owoce w obrocie towarowym. Zmiany te zachodzą najszybciej w przechowalniach, nieco wolniejsze są w chłodniach zwykłych, a najpowolniejsze w komorach ULO, czyli warunkach niskotlenowych. 130 Logistyka 5/2015

3 A B Rys. 2. Kontrola stanu atmosfery: A Panel kontrolny stanu atmosfery z absorberem węglowym, B gazoszczelne drzwi komory z okienkiem kontrolnym do pobierania próbek owoców Po zbiorze można, w celu spowalniania tych procesów stosować preparat zawierający 1-MCP. Innym, mniej znanym sposobem jest kwarantanna termiczna, która, prócz działania grzybobójczego zmniejsza tempo mięknięcia owoców. Niestety jest ona skuteczna tylko dla owoców o niezbyt zaawansowanym rozwoju, czyli świeżych, lub przechowywanych w ULO [3]. Bezpośrednio po zbiorze należy schłodzić owoce do ok. 4 C w pierwszej dobie od zbioru. Można osiągnąć to stopniowo, schładzając je najpierw w skrzyniopaletach pozostawionych na noc w temperaturze niższej niż 10 C, a następnie przekazać do chłodni w celu dochłodzenia. Optymalna temperatura składowania jabłek mieści się w przedziale 0,5-2 C. Jeżeli jedynym czynnikiem hamującym rozwój podczas przechowywania będzie niska temperatura, wówczas zmiany zachodzące podczas przechowywania będzie można powstrzymać tylko w ograniczonym czasie. Tą metodą wiele odmian owoców można przechowywać jedynie do lutego. Mimo degradacji chlorofilu i utraty kwasowości ich jędrność pozostaje zadowalająca [8, 9]. Niektóre odmiany ( np. Szampion) powinny jednak opuścić chłodnię do końca grudnia, gdyż tempo dojrzewania w tej metodzie przechowalniczej jest wysokie (rys. 3). Problemy logistyczne podczas składowania owoców Na rysunku 3 zilustrowano zależność tempa oddychania owoców w zależności od warunków panujących w chłodni (składu atmosfery). Logistyka 5/

4 Tempo respiracji [%] Udział O 2 [%] 0 [%] CO2 1 [%]CO2 3 [%]CO2 5 [%]CO2 Rys. 3. Zależność miedzy tempem respiracji a składem atmosfery otaczającej owoce. Można zaobserwować, że w warunkach chłodni zwykłej, tj. przy stężeniu O2 ok. 21% istotne obniżenie tempa respiracji można obniżyć przez zwiększenie stężenia CO2 tylko teoretycznie, gdyż wówczas chłodnia taka powinna stać się komorą gazoszczelną z koniecznością usuwania jego nadmiaru. Zbyt wysokie stężenie CO2 jest niebezpieczne, gdyż powoduje nieodwracalne uszkodzenia miąższu wywołane przez ten gaz. Przyjmuje się, że granicznym, bezpiecznym stężeniem tego gazu jest ok. 6%, tylko przy wysokim stężeniu O2. Takie warunki osiąga się w chłodniach o modyfikowanym składzie atmosfery (MA). Z wykresu wynika też, że istotne zmniejszenie współczynnika respiracji owoców można osiągnąć głównie przez obniżenie stężenia O2 do poziomu ok. 5%, co jest wykorzystywane w chłodniach KA i ULO. Chcąc więc utrzymać niskie tempo oddychania, a tym samym powstrzymać rozwój owoców konieczne jest stosowanie technologii kontrolowanej atmosfery. Takie postępowanie wymaga początkowo dużych nakładów inwestycyjnych związanych z budową nowych lub przystosowaniem starych obiektów poprzez uzupełnienie ich wyposażenia w komory gazoszczelne, aparaturę kontrolną oraz automatykę utrzymującą stan kontrolowanej atmosfery z dużą dokładnością (rys. 4.). Rys. 4. Panel kontrolny układu z dynamiczną zmianą składu atmosfery Istotnym kosztem w technologii KA i ULO jest każdorazowy zakup azotu w butlach, który służy do wypełnienia komór tak, by poziom tlenu obniżyć do 5% w początkowej fazie przechowywania owoców. Komory te umożliwiają długotrwałe przechowywanie owoców aż do lata następnego roku i dają doskonały efekt przechowalniczy. Niestety, istnieje problem związany ze zbytem tak dużych ilości owoców w przypadku otwarcia i rozszczelnienia komory. Ponowne odtwarzanie stanu kontrolowanej atmosfery lub ULO 132 Logistyka 5/2015

5 niesie ze sobą konieczność powtórnego użycia azotu z butli. Takiej praktyki nie stosuje się ze względu na wysokie koszty. W dotychczasowej praktyce przechowalniczej po otwarciu komory KA/ULO dążono do jej szybkiego opróżnienia, by sprzedać cały ładunek zachowując efekt przechowywania owoców charakterystyczny dla komór tego typu. Istniejące od kilku lat rozwiązanie umożliwia wielokrotne odtwarzanie stanu kontrolowanej atmosfery podczas sezonu przechowalniczego. Polega ono na użyciu tzw generatora azotu (rys. 5), który jest urządzeniem działającym na zasadzie separatora membranowego, pobierającego azot z atmosfery zatrzymując i absorbując pozostałe jej składniki. Będąc wtłaczany do komory szybko odtwarza jej skład, co umożliwia otwarcie komory przed zakończeniem sezonu przechowalniczego. Owoce przechowywane w komorze nie zareagują wzmożonymi procesami metabolicznymi, jeżeli przerwa na rozładunek będzie wynosić od kilku do kilkunastu godzin. Rys. 5. Generator azotu w komorach typu ULO Podsumowanie Współczesna technika przechowalnicza stwarza duże możliwości zachowania właściwości organoleptycznych produktu, bardzo zbliżonych do świeżych owoców nawet po kilkumiesięcznym składowaniu. Umożliwia też zmniejszenie strat spowodowanych patogenami, zmniejszenie tempa produkcji etylenu, który przyspiesza hydrolizę pektyn (redukcja jędrności). Dostępność dużego wyboru urządzeń kontrolujących warunki przechowywania stwarza możliwość elastycznego sterowania zbytem i obrotem poszczególnych odmian owoców jabłoni. Zakup nowoczesnego sprzętu procentuje nie tylko poprawą jakości oferowanych produktów, ale również ułatwia planowanie sprzedaży owoców podczas całego sezonu przechowalniczego. Inwestycja w nowoczesny system przechowalni pozwala na zbyt owoców w korzystnej cenie, która jest uwarunkowana jakością i dostępnością produktu w danym czasie sezonu przechowalniczego. Samodzielne wytwarzanie warunków ULO zmniejsza koszty eksploatacji komór. Możliwość zbytu dowolnej masy produktu powoduje, że jest możliwa sprzedaż produktów dla małych, jak i dużych odbiorców oraz uwzględnia chwilowe zapotrzebowanie rynku. Dysponowanie towarem bardzo dobrej jakości pod koniec sezonu przechowalniczego pozwala na jego zbyt po bardzo korzystnej cenie, co może ułatwić zwrot kosztów inwestycji w nowy sprzęt. Streszczenie W pracy omówiono dominujące typy chłodni, które wykorzystywane są do długotrwałego składowania owoców, z uwzględnieniem wymogów stawianych tym obiektom oraz procedury związane z prawidłowym ich napełnianiem oraz utrzymaniem podstawowych warunków mikroklimatu (temperatura, wilgotność i skład atmosfery). W pracy omówione zostały problemy związane z dystrybucją owoców podczas ich długotrwałego składowania. Wobec nowych, wysokich wymagań stawianych przechowywanym owocom w ostatnich latach następuje wzrost udziału chłodni z kontrolowaną atmosferą, w tym ULO. Przedstawiono nowoczesne metody odtwarzania kontrolowanej atmosfery, co ułatwia ich dystrybucję. Logistyka 5/

6 STORAGE OF APPLES AS IMPORTANT FACTOR OF ALLOCATION OF THOSE FRUITS Abstract This paper presents predominant types of storage chambers used for long term storage were presented with procedures of chamber loading and maintaining the main storage parameters (temperature, humidity and atmosphere gas composition). The problems with transportation and market distribution after long term storage were analyzed and discussed taking into account varieties of fruits, their storage facility and storage method. The constant growth of ULO and CA chambers capacity is increasingly urgent because of market requirements. The modern methods of restoration of CA and ULO conditions after re-sealing of those chambers are presented as an important aid in fruit distribution to the market after storage. Bibliografia [1] Deng L., Pan X., Chen L., Shen L., Sheng J., Effects of preharvest nitric oxide treatment on ethylene biosynthesis and soluble sugars metabolism in Golden Delicious apples. Postharvest Biology and Technology 84, [2] Fellman J. K., Rudell D. R., Mattinson D. S., Mattheis J.P., Relationship of harvest maturity to flavor regeneration afterca storage of 'Delidious' apples. Postharvest Biology and Technology 27, [3] Guz T., Kobus Z., Nadulski R Kwarantanna termiczna przechowywanych jabłek i jej wpływ na zmiany właściwości mechanicznych miąższu owoców. Inżynieria Rolnicza. Nr 3 (138). s [4] Hrazdina, G., Hemmat, M., Kiss, E., Galli, Z., Aldwinckle, H.S. and Rosenfield, C.L., Down regulation of ethylene production and softening in Mcintosh apples. Acta Hort. (ISHS) 682, [5] Konopacka., Płocharski W., Rutkowski K.P., Szymczak J., Wpływ jędrności jabłek i gruszek na ocenę sensoryczną ich tekstury i możliwości przewidywania optymalnej jakości. Seminarium pracowników Katedry Sadownictwa i Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa. Lublin, Wydawnictwo AR Lublin s [6] Kruczyńska D., Rutkowski K.P., Czynczyk A., Comparison of fruit quality, maturity and storability of ""Gala"" and red-coloured ""Gala"" mutants (Malus domestica Borkh.). Folia Hort. 13/2, [7] Larriguardiere G., Graell J., Salas J., Vendell M., Cultivar differences in the influence of a short period of cold on ethylene biosynthesis in apples. Postharvest Biology and Technology 10, [8] Nadulski R., Guz T., Strzałkowska K Dynamika zmian wybranych cech teksturalnych jabłek podczas wtórnego przechowywania. Inżynieria Rolnicza. Nr 3 (138). s [9] Nadulski R. 2009: Wpływ czasu i warunków przechowywania jabłek na ich wybrane właściwości mechaniczne Inżynieria Rolnicza [10] Peirs A., Schenk A., Nicolaı B. M., Effect of natural variability among apples on the accuracy of VIS-NIR calibration models for optimal harvest date predictions. Postharvest Biology and Technology 35, [11] Rutkowski K.P., Miszczak A., Płocharski W., The influence of storage conditions and harvest date on quality of 'Elstar' apples. Acta Horticulturae 600, [12] Saltveit M. E. (2003): Is it possible to find an optimal controlled atmosphere? Postharvest Biology and Technology 27, [13] Skrzyński J. (1995): Zarys historii przechowywania owoców w KA i ULO. IV Spotkanie Sadownicze Sandomierz. Wydawnictwo Agrosan. 134 Logistyka 5/2015

7 [14] Tomala K Co wpływa na jakość przechowalniczą jabłek?, Sad Nowoczesny. Nr 9. s [15] Veltman R. H., Verschoor J. A., Ruijsch van Dugteren J. H. (2003): Dynamic control system (DCS) for apples (Malus domestica Borkh. cv. 'Elstar'): optimal quality through storage based on product response. Postharvest Biology and Technology 27, Logistyka 5/

8 136 Logistyka 5/2015