WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA Ocena cech jakościowych przechowywania owoców i warzyw w atmosferze kontrolowanej typu ULO w porównaniu do przechowywania w tradycyjnej komorze chłodniczej. Michał Nowakowski SUChiKl
Spis treści: - Owocowy wstęp. - Powietrze atmosferyczne. - Atmosfera kontrolowana typu ULO. - Technologie kontrolowanej atmosfery. - Analiza właściwości fizycznych. - Wnioski. - Bibliografia. Owocowy wstęp Oddychanie jest ważnym procesem życiowym owoców i warzyw. Proces oddychania owoców polega na spalaniu przy udziale tlenu związków organicznych nagromadzonych poprzednio w procesie fotosyntezy. Stosunek ilości wydzielonego CO2 do ilości pobranego O2 nazywamy ilorazem oddechowym. W normalnych warunkach jest on zbliżony do 1. Wynika z tego, że zawartośd CO2 wzrasta o tyle o ile zmaleje zawartośd O2 w powietrzu wewnątrz komory. Im wolniej przebiega proces oddychania, tym wolniej zachodzą procesy prowadzące do dojrzewania owoców, a następnie ich starzenie i zamieranie tkanek. Na trwałośd owoców i warzyw szczególnie korzystnie wpływa przechowywanie w temperaturze maksymalnie zbliżonej do ich temperatury zamarzania (0oC do 3oC). Każdy wzrost temperatury powoduje przyspieszanie przemian metabolicznych. Najprostszą i najtaoszą metodą przechowywania owoców i warzyw jest obniżenie ich temperatury, poprzez umieszczenie produktów w zwykłej chłodni. Sposób ten pozwala na przedłużenie świeżości owoców i warzyw z kilku do kilkudziesięciu dni, przy kontroli temperatury. Metoda nie jest zbyt skuteczna ze względu na dużą zawartośd tlenu w powietrzu co sprzyja procesowi utleniania. Ograniczenie intensywności oddychania można osiągnąd nie tylko poprzez obniżenie temperatury, lecz także przez: - zwiększenie zawartości CO2 w atmosferze otaczającej owoce - zmniejszenie zawartości O2 w atmosferze miejsca przechowywania Powietrze Atmosferyczne
Azot, N2 jest głównym składnikiem powietrza (78%). Jest gazem obojętnym, czyli nie wchodzi w żadne reakcje z produktami spożywczymi. Duża zawartośd azotu ogranicza kontakt produktów spożywczych z tlenem, chroniąc je przed utlenianiem. W praktyce wykorzystujemy azot jako wypełniacz opakowao spożywczych. Dwutlenek węgla CO2 jest obojętny wobec produktów suchych a w kontakcie z produktami wilgotnymi łatwo rozpuszcza się i reaguje częściowo do H2CO3, co nieznacznie obniża ph i wywiera niewielkie działanie bakteriostatyczne. Stosowanie CO2 spowalnia szybkośd wzrostu zarodków. Dobre absorbowanie przez suche, drobnoziarniste produkty pozwala na narastające powstawanie efektu próżni. Tlen O2 jest najbardziej aktywnym składnikiem powietrza, sprzyjającym wzrostowi bakterii tlenowych powodujących m.in. procesy gnilne. Zmniejszenie zawartości tlenu spowalnia procesy chemiczne z udziałem tlenu (oddychanie, dojrzewanie, utlenianie). Atmosfera kontrolowana ULO Obniżenie intensywności oddychania przez zwiększenie zawartości CO2 opiera się na prawie działania mas, zgodnie z którym nagromadzenie się produktów reakcji zwalnia szybkośd tej reakcji. Ponieważ w tym przypadku produktem reakcji (oddychania) jest CO2, więc nagromadzenie się go w atmosferze chłodni z KA zwalniad będzie samą reakcję, czyli oddychanie. Obniżenie temperatury dla większości gatunków i odmian od -1ºC od 3ºC. Należy pamiętad o dokładnej regulacji temperatury aby zapobiec miejscowym przemrożeniem produktów. Skład atmosfery w technologii KA ULO to stężenie O2 obniżone do około 1%, stężenie CO2 w zakresie od 1% do 2% objętościowo reszta do 100% to azot (N2). Istotne jest zachowanie odpowiednich proporcji pomiędzy O2 i CO2 ponieważ naruszenie ich może powodowad oddychanie beztlenowe które jest przyczyną stopniowego obumierania tkanek i niekorzystnych zmian produktów. Zbyt wysokie stężenie CO2 (>20%) może byd przyczyną powstawania uszkodzeo owoców: a) jabłek b) gruszek
Technologie Kontrolowanej Atmosfery Technologia KA wymaga obniżenia stężenia tlenu w komorze zaraz po wychłodzeniu produktów spożywczych do temperatury przechowywania. Stężenie tlenu w komorze można obniżyd montując separatory azotu z powietrza atmosferycznego. Można również stosowad czysty azot, sprężony lub ciekły. Ciekły azot staje się coraz bardziej popularny w Polsce w małych obiektach przechowalniczych, z uwagi na łatwośd stosowania i stosunkowo niską cenę. Separator azotu Do obniżenia stężenia dwutlenku węgla wydzielanego przez owoce w procesie oddychania najczęściej stosuje się płuczki z węglem aktywowanym jako substancją czynną. Można stosowad indywidualne płuczki dla każdej komory lub zbiorcze, obsługujące kilka komór. Płuczki CO 2
Worki kompensacyjne Zwane są również płucami komory, niwelują niewielkie różnice ciśnieo pomiędzy wnętrzem komory z KA a zewnętrznym powietrzem atmosferycznym, bez zmiany składu kontrolowanej atmosfery. Niewielkie zmiany ciśnienia w komorze mogą byd skutkiem usuwania dwutlenku węgla z atmosfery, załączania i wyłączania urządzenia chłodniczego, procesu odszraniania chłodnicy czy też wpływu wiatru i zmian ciśnienia atmosferycznego. Zadaniem worka kompensacyjnego jest niedopuszczenie do zassania bogatego w tlen powietrza atmosferycznego z zewnątrz i wzrostu stężenia tlenu w atmosferze komory, co jest bardzo niekorzystne w technologii ULO. Przechowywanie owoców i warzyw w AK odbywa się w warunkach optymalnej temperatury i wilgotności względnej, którego skład jest bezustannie mierzony i korygowany pod kątem zawartości O2 i CO2. Analizatory gazu Dla technologii KA niezbędne są gazoszczelne komory chłodnicze, to znaczy takie, dla których niekontrolowana wymiana gazów między wnętrzem komory a atmosferą zewnętrzną jest niemożliwa. Konstrukcja ścian, sufitu, posadzki i drzwi komór musi zapewniad spełnienie testu gazoszczelności. Dotyczy to również przejśd przez przegrody wszelkich elementów konstrukcyjnych komory, urządzeo wykonawczych i sterujących pracą komory oraz framug drzwi i okien inspekcyjnych.
Analiza właściwości fizycznych Parametrem wyjściowym zmian zawartości wody w jabłkach była początkowa zawartośd wody w owocach tuż po zbiorze. Analizując wyniki (tab. 1) odnotowano, że zawartośd wody w początkowym okresie przechowywania pozostaje bez zmian, dla jabłek przechowywanych w kontrolowanej atmosferze typu ULO. Wraz z wydłużaniem okresu przechowywania zauważa się niewielki spadek zawartości wody (po dwóch mies. przechowywania), który następnie utrzymywał się przez kolejne 2 miesące przechowywania. Zmiany zawartości wody w jabłkach przechowywanych w różnych obiektach w okresie 4 miesięcy [kgh2o kgs.s. -1 ] Jabłka przechowywane w chłodni zwykłej tuż po zbiorze posiadały porównywalną wilgotnośd z przechowywanymi w przechowalni ULO. W początkowym okresie przechowywania odnotowano gwałtowny spadek zawartości wody. Dalsze natomiast wydłużanie czasu przechowywania wpływało na wzrost zawartości wody. Takie zdarzenie mogło byd spowodowane pobieraniem wody z atmosfery chłodni, w której były zamontowane urządzenia zraszające. Uzyskane wyniki dotyczące zmian zawartości wody w jabłkach cechuje bardzo mała zmiennośd (spadek o ok 40%).
Zmiany gęstości jabłek przechowywanych w różnych obiektach w okresie 4 miesięcy *g cm -3 ] Wraz ze zmianą zawartości wody w materiale zmienia się jego gęstośd (tab. 2). Gęstośd jabłek przechowywanych w kontrolowanej atmosferze do 2 miesięcy zmniejszyła się od 3 do 7%. Natomiast po kolejnych dwóch miesiącach gęstośd wzrosła i w koocowym okresie była wyższa od początkowej o około 5%. Podobny przebieg zmian gęstości odnotowano dla jabłek przechowywanych w chłodni zwykłej. Maksymalne odchyłki gęstości jabłek od stanu początkowego wynosiły po 2 miesiącach przechowywania ok. 4% (spadek gęstości), a po 3 miesiącach 3% (wzrost gęstości). Zmiany jędrności jabłek przechowywanych w różnych obiektach w okresie 4 miesięcy *N+ Podczas 4-miesięcznego okresu przechowywania wartośd siły przebicia skórki, wykorzystana jako miernik jędrności jabłka, kształtowała się w zależności od miejsca i czasu przechowywania. Dla jabłek przechowywanych w przechowalni ULO odnotowano w początkowym okresie wzrost o około 5%, a następnie spadek siły przebicia, która w koocowym okresie była niższa od wartości początkowej o 21%. Jabłka przechowywane w chłodni zwykłej w stosunku do wartości początkowej po 1 i 3 miesiącach przechowywania charakteryzowały się wyższą siłą przebicia skórki (wzrost odpowiednio o 2 i 5%). Natomiast po 2 miesiącach odnotowano spadek siły przebicia o 2%. W koocowym okresie przechowywania siła przebicia była porównywalna ze stanem po zbiorze. Wnioski Zalety KA ULO wydłużenie okresu przechowywania owoców i warzyw, przy zachowaniu ich wysokiej jakości handlowej umniejszenie tempa procesów biochemicznych i fizjologicznych prowadzących do dojrzewania i przejrzewania produktów obniżenie ubytków masy kontrola obecności insektów i gryzoni w komorach chłodniczych obniżenie poziomu czułości na działanie etylenu oraz spadek wrażliwości na niektóre choroby fizjologiczne sprzedaż owoców sezonowych poza okresem ich zbiorów
Bibliografia A. Paliwoda, Technika przechowalnictwa chłodniczego owoców i warzyw w atmosferze kontrolowanej, Technika chłodnicza i klimatyzacyjna 8/2002, Z. Jóźwiak, Kontrolowana atmosfera, Hasło ogrodnicze 7/2005, B. Łapczyoska-Kordon i B. Krzysztofik, Wpływ sposobów i czasu przechowywania na wybrane właściwości fizyczne jabłek, Inżynieria Rolnicza 2(100)/2008 J. Postolski, Prawie wszystko o... TECHNOLOGII CHŁODNICZEJ ŻYWNOŚCI, Technika chłodnicza i klimatyzacyjna 5/2006.