Efektywność przechowywania owoców w komorach z kontrolowana

WYDZIAŁ MECHANICZNY
Seminarium z przedmiotu Współczesne techniki zamraŜania.
„Efektywność przechowywania owoców w komorach
z kontrolowana atmosferą.”
Wykonał: Grzegorz Szatanowski
Semestr IX
Systemy i Urządzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne
1
1.Wiadomości wstępne. ..........................................................................2
2.Rola zmodyfikowanej zawartości tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze
kontrolowanej..........................................................................................2
3.Współczesne techniki przechowywania chłodniczego owoców w
atmosferze kontrolowanej. ......................................................................3
4.Zalety przechowywania owoców w atmosferze kontrolowanej. ............6
5. Literatura.............................................................................................6
1.Wiadomości wstępne.
Zastosowanie metody przechowywania owoców w komorach z atmosfera kontrolowaną ma
na celu wydłuŜenie okresu trwałości, tych, Ŝe produktów, w porównaniu do przechowywania
ich w zwykłej komorze chłodniczej. Cel ten osiąga się utrzymanie w przechowalni
wymaganej temperatury i wilgotności względnej oraz zmodyfikowanej atmosfery o
określonej zawartości tlenu i dwutlenku węgla.
Wszystkie produkty roślinne a co za tym idzie równieŜ owoce są produktami Ŝywymi i
nawet po zbiorze podlegają róŜnym przemianom. Do najwaŜniejszych z tych procesów
naleŜą: oddychanie, dojrzewanie oraz parowanie wody. Tempo zachodzenia tych, Ŝe
procesów jest bezpośrednio związane z warunkami przechowywania i ma decydujący wpływ
na obniŜenie wartości odŜywczych, przydatności technologicznej i jakości sensorycznej
owoców (mięknięcie tkanki, zmiany barwy, obce posmaki, zmiany mikrobiologiczne).
Przebieg zmian jest ściśle związany ze wzrostem temperatury. Mówi nam o tym reguła Van’t
Hoffa, która głosi, Ŝe szybkość reakcji metabolicznych, będących przyczyną psucia Ŝywności,
jest funkcją wykładniczą wzrostu temperatury. Van’t Hoffa wykazał, Ŝe przy wzroście
temperatury o kaŜde, 10 K, szybkość reakcji metabolicznych w produktach zwiększa się
średnio 2,5-krotnie. Ta sama zaleŜność obowiązuje przy spadku temperatury prowadzi do 2,5krotnego spowolnienia tych reakcji i odpowiedniego wzrostu trwałości produktu. Nie tylko
temperatura, ale równieŜ gatunek i odmiana owoców decyduje o szybkości psucia. Prym w tej
dziedzinie wiodą tzw. gatunki klimakteryczne, których intensywność procesów oddychania
rośnie wraz z postępem dojrzewania. NaleŜą do nich miedzy innymi jabłka, gruszki, śliwki,
morele, brzoskwinie, banany i mango.
2.Rola zmodyfikowanej zawartości tlenu i dwutlenku węgla w
atmosferze kontrolowanej.
WaŜnym procesem Ŝyciowym owoców jest oddychanie. W normalnych warunkach
ilość pochłanianego tlenu równa się ilości wydzielanego dwutlenku węgla. Wynika z tego, Ŝe
zawartość CO2 wzrasta o tyle o ile zmaleje zawartość O2 w powietrzu wewnątrz komory.
Stwierdzono doświadczalnie, Ŝe minimalna ilość tlenu i utrzymywanie na odpowiednim
poziomie zawartości dwutlenku węgla, obniŜa szybkość procesów oddychania i dojrzewania a
co za tym idzie szybkość rozprzestrzeniania się mikroorganizmów i przebiegu
2
enzymatycznych reakcji tlenowych. Owoce przechowywane w takiej atmosferze wpadają w
stan hibernacji a ich procesy Ŝyciowe znacznie zwalniają. MoŜemy to prześledzić na
podstawie tabeli poniŜej. Stworzono ja na podstawie badań nad przechowywaniem jabłek
odmiany Koksa. W pierwszych dwóch kolumnach widzimy procentową zawartość O2 i CO2
w powietrzu komory przechowalniczej, w trzeciej kolumnie okres przechowywania, jaki
uzyskano bez szkody dla produktu. Wnioski nasuwają się same, im mniej tlenu i dwutlenku
węgla w powietrzu komory tym dłuŜszy okres przechowywania owoców moŜemy uzyskać. W
ostatniej kolumnie uwzględniono orientacyjny rok wprowadzenia do produkcji urządzeń
umoŜliwiających otrzymanie parametrów powietrza z kolumn jeden i dwa.
Tabela. 1 [2]
Zawartość O2
[%]
Zawartość CO2
[%]
21
16
3
2
1.25
1
0
5
5
<1
<1
<1
Osiągany okres
przechowywania.
[tygodnie]
13
16
21
27
31
33
Rok wprowadzenia
do praktyki.
1920
1935
1965
1980
1986
Obok zminimalizowanej ilości tlenu waŜnym wymaganiem jest, szybkość dochodzenia do
takiej zawartości. Czas ten uzaleŜniony jest od:
•
•
•
Intensywności oddychania danego produktu
Gazoszczelności komory przechowalniczej
Zastosowanej w niej techniki AK
3.Współczesne techniki przechowywania chłodniczego
owoców w atmosferze kontrolowanej.
Istnieje kilka alternatywnych technik osiągania i utrzymywania atmosfery
kontrolowanej. Techniki te moŜna podzielić na jednostronne i dwustronne. W technice
jednostronnej utrzymanie atmosfery kontrolowanej odbywa się przez kontrolowane
doprowadzanie do komory powietrza świeŜego, które wypiera nadmiar CO2 i uzupełnia
niedobór O2 . Technika dwustronna jest bardziej skomplikowana, utrzymanie AK wymaga
dodatkowych urządzeń do usuwania CO2 . SłuŜą do tego skrubery suche i mokre (aparaty
wiąŜące CO2 przez absorbcję lub adsorbcję). Dawniej stosowano do tego celu ług sodowy
lub potasowy oraz sproszkowane wapno. Substancje te zuŜywają się i wymagają okresowej
wymiany. Najnowsze rozwiązania to skrubery węglowe i krzemowe, działają one na zasadzie
selektywnej dyfuzji gazów. Rozwiązania te pozwalają osiągnąć bardzo niskie zawartości tlenu
i dwutlenku węgla w krótkim czasie i utrzymywać je z duŜa dokładnością. Do technik
najbardziej popularnych naleŜą:
•
•
Technika wypierania tlenu azotem i skruberowe oddzielanie dwutlenku węgla
Technika spalania tlenu i skruberowe oddzielanie dwutlenku węgla
3
Rys.1 Ideowy schemat instalacji pomiarowo-regulacyjnej obsługującej komorę chłodniczą z
atmosferą kontrolowaną, 1-dopływ z zasobnika ciekłego azotu, 2-czujnik stęŜenia tlenu, 3zawór upustowy na wypadek powstania nadciśnienia o niebezpiecznej wartości, 4-chłodnica
powietrza, 5-nawilŜacz wodny, 6-dysza natryskowa ciekłego azotu, 7-skruber, 8-czujnik
wilgotności względnej.[2]
Rys.2 Ideowy schemat generatora azotu spalającego O2 oddzielającego CO2 w skruberze 1wentylatorowy nawiew powietrza, 2-doplyw gazu opałowego, 3-komora spalania tlenu, 4chłodnica , 6- upustowy zawór regulacyjny, 6-skruber, 7-nawiew, 8-zawór odcinający, 9węŜownica schładzana wodą.[2]
Pierwszy w kolejności przedstawia technikę wypierania tlenu azotem i skruberowe
oddzielanie dwutlenku węgla (rys.1). Do utrzymania zawartości tlenu w powietrzu na
poziomie 1% z dokładnością ± 0,1% wprowadzane jest do komory powietrze świeŜe
(atmosferyczne) w momencie, gdy stęŜenie tlenu spadnie do 0,9% aŜ do momentu, gdy
osiągnie wartość 1,1%. Na tej samej zasadzie kontrolowana jest zawartość dwutlenku węgla
w powietrzu, gdy jego udział procentowy wzrośnie do 1,1% powietrze to kieruje się do
skrubera (płuczki) 7 zawierającego substancję absorbującą CO2 i obniŜającą jego zawartość
4
do wymaganego poziomu. Jeśli czas osiągania Ŝądanej zawartości CO2 i O2 jest zbyt długi, co
odbije się nam na maksymalnym moŜliwym czasie przechowywania owoców, wtedy do
komory przechowalniczej wprowadza się, czerpany z zasobnika przewodem 1, azot
zgazowywany w dyszy natryskowej 6 (azot moŜe być czerpany takŜe z separatora azotu
rys.3). dopływ azotu trwa do chwili osiągnięcia Ŝądanego stęŜenia tlenu w komorze. Jego
poziom regulowany jest ciągle przez włączanie i wyłączanie dopływu azotu przez przewód 1.
Metoda ta zwana jest metodą dwustronną, poniewaŜ O2 wypierany jest azotem, a CO2
oddzielany w płuczce (rys.4). Układ ten rekomendowany jest do komór gazoszczelnych,
zapewnia bardzo szybkie osiągnięcie wymaganych zawartości tlenu i dwutlenku węgla w
komorze i utrzymanie ich z wymaganą dokładnością.
Rys.3 Separator azotu pracuje z wykorzystaniem sit molekularnych (z lewej), membranowy
separator azotu (z prawej).[3]
Rys.4 Płuczka CO2 indywidualna dla kaŜdej komory (z lewej), płuczka CO2 wielokomorowa
(z prawej).[3]
Rysunek drugi przedstawia technikę spalania tlenu i skruberowe oddzielanie
dwutlenku węgla („Tectrol”). Polega ona na generowaniu azotu, dzieje się to za sprawa
katalitycznego spalania mieszaniny gazu opalowego i powietrza z zawartym w nim tlenie w
komorze spalania 3 i schłodzenia powstałej mieszaniny w kondensatorze 4 a następnie
oddzielenie CO2 w skruberze 6. Tak powstała mieszanina kierowana jest do komory
przechowalniczej. Zawór 5 pozwala na ominięcie skrubera i dostanie się mieszaniny bogatej
5
w CO2 do komory. Daje to moŜliwość podniesienia zawartości procentowej CO2 w komorze
gdy stęŜenie jest zbyt niskie. Atmosferę pomieszczenia tworzy tu mieszanina powietrza
atmosferycznego wpływającą do komory nieszczelnościami, mieszanka gazowa dopływająca
z generatora azotu i gazy powstające w wyniku oddychania owoców. Atmosfera ta moŜe
częściowo odpływać z komory poprzez nieszczelności. Technika ta jest nieefektywna
ekonomicznie oraz technicznie dla zastosowania w komorach szczelnych, ale idealnie nadaje
się do komór nieszczelnych. Bez większych nakładów finansowych i zmian budowlanych do
się dostosować komorę do atmosfery kontrolowanej.
4.Zalety przechowywania owoców w atmosferze kontrolowanej.
•
•
•
•
•
Silne spowolnienie dojrzewania
PrzedłuŜenie ich trwałości( śliwki morele o 28 dni, jabłka gruszki o 3 miesiące)
Zwiększenie odporności na niekorzystne zmiany równieŜ po wydaniu z
gazoszczelnego pomieszczenia
ObniŜenie ubytków masy
Zahamowanie rozwoju drobnoustrojów oraz zmian mikrobiologicznych
5. Literatura
[1] „ZamraŜanie Ŝywności”- Gruda Zbigniew WNT warszawa 1999r.
[2] „Technika chłodnicza i klimatyzacyjna” Nr.8/2002r.
[3] www.ho.haslo.pl
6