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 05-140 Serock, e-mail: 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.
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 12-18 75-95 2. Dojrzewanie 10-14 dni wszystkie kierunki 12-18 90-95 3. Schładzanie 3-6 tyg. wszystkie kierunki obniżanie o 0,2-0,5 o C na dzień 90-95 4. 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 2-6 4-6 6-8 2-4 10 podkiełkowywanie 10-15 90-95 85-95 75-80 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 12-15 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.
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.
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.
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 1998-2003 (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 2 4 6 8 13,1 13,3 13,6 14,0 87 87 87 86 7,7 7,9 8,1 8,5 88 87 87 86 8,4 8,6 8,8 8,9 90 90 89 88 7,9 8,0 8,2 8,4 90 89 89 89 6,3 6,4 6,5 6,6 90 90 89 89 5,5 5,6 5,7 5,8 89 89 89 88 2,4 2,4 2,5 2,6 90 90 90 89 0,2 0,3 0,3 0,4 91 91 91 91
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 1998-2003 (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 2 4 6 8 0,0 0,1 0,2 0,3 87 86 86 85 0,4 0,5 0,6 0,8 85 85 84 83 1,4 1,8 2,0 2,3 84 84 83 82 4,6 4,7 5,0 5,8 84 84 83 82 7,7 8,0 8,3 8,7 87 87 85 84 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 80-90 m 3 /(t. h) dla przechowalni luzem i 120-130 m 3 /(t. h) dla przechowalni paletowej. Wyższa dawka w przechowalni paletowej wynika głównie z mniej efektywnego schładzania ziemniaków podczas wentylacji opływowej.
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) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 8 + + + + + 93 87 81 76 72 67 62 59 54 51 48 9 + + + + + + 93 87 81 76 72 67 62 59 55 51 10 + + + + + + + 93 87 81 76 72 67 62 59 55 11 + + + + + + + + 93 87 81 76 72 67 62 59 12 + + + + + + + + + 93 87 81 76 72 67 62 13 + + + + + + + + + + 93 87 81 76 72 67 14 + + + + + + + + + + + 93 87 81 76 72 15 + + + + + + + + + + + + 93 87 81 76 16 + + + + + + + + + + + + + 93 87 81 17 + + + + + + + + + + + + + + 93 87 18 + + + + + + + + + + + + + + + 93 + wilgotność powietrza zewnętrznego może wynosić maksymalnie nawet 100%
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 7 6 5 4 3 Saturna Tokaj Mons un As te rix 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 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.
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 30-35 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 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 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. 2004. Zmiany stężenia CO 2 w dwóch typach przechowalni ziemniaków. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 500: 439-446; 2. Czerko Z. 2005. Zasady utrzymania niskiego stężenia CO 2 w przechowalniach ziemniaków. Ziemn. Pol. 3: 39-41; 3. Czerko Z.
56 Ziemniak Polski 2015 nr 3 2008a. 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: 219-225; 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 1990. Kartoffellagerung. Vom Einlager bis zum Abliefern. Bernd Putz. Hamburg: 25, 274 s.