Холодильное дозаривание бананов, бактерицидная обработка с использованием электрофизических методов

Качество спелых бананов во многом зависит от правильного хранения зеленых плодов и проведения их дозаривания в планируемые сроки. Основными факторами которые имеют решающее значение для физиологии фруктов, является: температура окружающей среды, относительная влажность воздуха, состав окружающей газовой среды, циркуляция воздуха при хранении и дозаривании бананов.

Дозаривание бананов

Приобретение плодами зрелости предполагает поддержание точного температурного режима в холодильных камерах. Для этого разработана компьютерная система мониторинга PMU (измерительный комплекс), функционально заменяющая стандартные измерители: потенциометры, самописцы, осциллографы, магнитографы и др. Система позволяет автоматизировать, ускорить процесс измерения и регистрации данных, сделать его удобным для пользователя. По сравнению со стандартными приборами компьютеризированная система мониторинга имеет ряд преимуществ.

Разработанная компьютеризированная система мониторинга PMU позволяет сочетать в себе ряд функций: измерение заданных физических величин, визуализация и обработка информации, сигнализация при отклонении каких-либо величин от первоначально заданных и сохранение собранной информации на жестком носителе. Помимо выполнения программ сбора данных, имеется возможность экспортировать результаты измерений в более развитые приложения, например электронные таблицы или программы построения диаграмм.

Для осуществления работы компьютеризированной системы мониторинга PMU разработано программное обеспечение процессов, происходящих в камере холодильного дозаривания бананов. Одним из главных отличий разработанного программного обеспечения является возможность введения в программу математической зависимости для каждого датчика в режиме реального времени в виде полинома 4-й степени, что позволяет уточнять в программе значения коэффициентов полинома после проведения тарировки датчиков ‑ тем самым предоставляется возможность корректировать точность измерительного оборудования.

Для определение наиболее эффективных и экономических методов был проведено ряд экспериментальных исследований. Для этого разработана автоматическая система управления (АСУ) температурным режимом холодильной камеры. Отличительной ее особенностью является подержание обработанного продукта с точностью до 0,15ºC, (при регулировании по температуре продукта и воздушной среды, соответственно), в диапазоне температур от 0 до +25ºC. Для точного поддержания температурного режима в экспериментальной камере холодильного дозаривания бананов использован способ регулирования температуры за счет изменения мощности теплоэлектронагревателя (ТЭН). Регулирование температуры осуществляется за счет включения и отключения его полной нагрузки. Управление ТЭНом выполняется регулятором мощности совместно с контроллером и подключенными к ним температурными датчиками.

Для инициирования процесса дозаривания в атмосферу холодильной камеры добавляется газ этилен. В зависимости от физиологического состояния плодов, емкости рынка, интервалов между сроками реализации и др., регламентируется три типа дозаривания:

• быстрое ‑ в течение 4 суток;
• нормальное – 5-6;
• медленное ‑ 8.

Перед дозариванием бананы помещаются в экспериментальную холодильную камеру. Температура мякоти доводится до заданного значения в зависимости от выбранного типа дозаривания. Скорость повышения температуры мякоти не превышает 0,5º С/час, а для застуженных ‑ не более 0,25 ºC/час.

Температурно-влажностный режим в камере дозаривания бананов 

В первые сутки дозаривания в камеру подавали этилен. Его соотношение к атмосфере камеры составил 1:1000. На протяжении всего цикла кратность циркуляции воздуха в холодильной камере составила 30‑60. Далее камера вентилировалась один раз в сутки в течение 15-30 минут. Температура мякоти и на поверхности бананов и относительная влажность контролировалась  на протяжении всего процесса.

В проведенных исследованиях объектом служили зеленые бананы сорта «Cavendish» и «Pretty Liza». Перед дозариванием они подвергались контролю качества. Для экспериментальных исследований отбирались образцы экстра и первого класса, окраска кожуры которых соответствовала 1-2-ой степени зрелости по шкале цветности бананов.

В первой серии экспериментов оценивалась способность этилена инициировать процесс созревания. В остальных сериях экспериментов исследовалось совместное влияние холодильной обработки и электрофизических методов на процесс созревания бананов. Так, во второй серии опытов бананы обрабатывали ионным потоком (ИП) озоно-воздушной смесью (ОВС), вырабатываемыми ЭГД-устройством. Режимные параметры ЭГД-устройства во время проведения обработки составляли: рабочее напряжение U=13,5-14,5 кВ, средняя напряженность поля E=(5,4-5,6)*10⁵ В/м, концентрация аэроионов n=(0,5-2)*10¹⁵ В м^-3, концентрация озона в камере C_O3 составляла 0,4-0,8 мг/м³. В третьей серии экспериментов половина исследуемых плодов озонировалась на следующие сутки после обработки этиленом, и далее – через каждые 24 часа с экспозицией 20-40 минут. Скорость движения воздушного потока составляла 1,0-1,5 м/с. Одна часть бананов ‑ являлась контрольной, вторая – обрабатывалась озоном концентрацией 3-5 мг/м³, а третья – ионным потоком и озоно-воздушной смесью, вырабатываемыми ЭГД-устройством.

Определение степени зрелости бананов

Окраска кожуры характеризует степень зрелости плодов. За жизненный цикл цвет окраски изменяется от темно-зеленой до желтой с бурыми точками (тигровой). По шкале цветности выделяют 7 степеней зрелости плодов:

1. темно-зеленые плоды;
2. зеленые плоды;
3. плоды более зеленые, чем желтые;
4. плоды более желтые чем зеленые;
5. плоды желтые с зелеными кончиками;
6. желтые плоды;
7. плоды желтые с пятнами спелости.

Хранение бананов в хранилище предполагает выбор зеленых плодов, имеющих окраску, соответствующую 1-2-ой степени зрелости по шкале цветности. Степень зрелости бананов для продажи ‑ 5-6 степень зрелости по шкале цветности.

Дозаривание бананов проводилось в экспериментальном холодильном оборудовании, представляющем собой модифицированную камеру дозаривания 2-3-го поколения по шестидневному циклу. Далее осуществляется органолептический анализ, образцы подразделялись по классам в зависимости от качественных показателей. Затем все исследуемые бананы экстра класса 4-5 степени зрелости закладывали на хранение при температуре в камере 13-14ºC и относительной влажности воздуха 80-85%.

Термограмму процесса можно разбить на две части: прогрев до начальной температуры дозаривания 18ºC и их ступенчатое охлаждение на 1-3ºC через 1-2 суток. При этом между двумя периодами охлаждения температура фруктов не изменялась и поддерживалась постоянной. На протяжении всего цикла дозаривания максимально отклонение температуры мякоти составило 0,2ºC, не отмечалось существенной разницы между температурой в центре и на поверхности исследуемых единиц. Проведенные измерения температуры фруктов в разных точках камеры выявили расхождения в значениях не более чем на 0,3ºC.

Возрастание теплового потока соответствовало увеличению интенсивности охлаждения продукции, при этом ее температура понижалась, уменьшение теплоотвода приводило к снижению интенсивности охлаждения, и, как следствие, температура исследуемых плодов возрастала. Изменение теплового потока носило равномерный характер. Максимальная разность температур во время процесса холодильного дозаривания, наблюдалась при смене температурного режима.

Первые признаки созревания бананов, обработанных этиленом, в первой серии экспериментов появились на третьи сутки. Окраска кожуры изменилась и стала соответствовать 3 степени спелости по шкале цветности. В последующие 4-5-е сутки окраска кожуры приобрела более желтый цвет, но плодоножки и кончики плодов сохраняли зеленоватый оттенок, плод размягчился и соответствовал 4-5 степени зрелости. На 6-7 сутки наблюдения плоды полностью окрасились в желтый цвет и соответствовали 5-6 степени зрелости по шкале цветности, стали более мягкими по сравнению с контрольными образцами, которые еще сохраняли зеленую окраску кожуры. Контрольные плоды созревали при t +18-20ºC на 14-16 сутки.

В результате исследований влияния ЭФМ на процесс холодильного дозаривания установлено, что бананы, обработанные ИП и ОВС (максимальная концентрация озона 0,8 мг/м³), дозревали аналогично контрольным образцам в установленные сроки. При органолептическом анализе после завершения цикла дозаривания отмечено, что плоды как контрольные, так и обработанные ИП и ОВС в полном объеме равномерно дозрели. Они были здоровыми, свежими, чистыми и целыми. Окраска кожуры и в том, и в другом случае соответствовала 5 степени зрелости по шкале цветности. Форма плодов ‑ округлая, а у некоторых образцов ‑ слаборебристая. Они имели характерный запах спелых бананов и сладкий вкус, без постороннего привкуса и аромата. Мякоть ‑ кремовая. Следует отметить, что бананы, обработанные ИП и ОВС, имели более яркий окрас кожуры по сравнению с контролем.

При обработке плодов озоном концентрацией 3-5 мг/м^з не было выявлено повреждений покровных тканей кожуры, однако отмечалось замедление процесса дозаривания. Температура мякоти единиц, обработанных озоном концентрацией 3-5 мг/м^з , на 3-4 день наблюдения была ниже на 0,3-0,4ºС, по сравнению с температурой тех, которые были обработаны ИП и ОВС (максимальная концентрация озона 0,8 мг/м³), и контрольных. Окраска кожуры на третьи сутки изменялась с 2,5 до 3,5 баллов по шкале цветности, бананы достигали климактерического пика. Интенсивность дыхания возросла в несколько раз, что приводило к увеличению тепловыделения. Учитывая, что r в камере регулировалась по t мякоти контрольных плодов, понижение t плодов, обработанных озоном с концентрацией 3-5 мг/м^з, указывало на снижение интенсивности их дыхания.

К моменту выгрузки из холодильного оборудования (6-й день цикла дозаривания) контрольной партии бананов, достигших 5 степени зрелости по шкале цветности, плоды, обработанные озоном, достигали только 3 степени. После прекращения подачи озона (6-й день дозаривания), обработанные им фрукты дозрели только на 9-10 день.

Замедление процесса дозревания произошло в результате действия озона, при этом температура образцов не понижалась на 2 и 3 сутки цикла, как это происходит при традиционном способе. Энергозатраты во время процесса холодильного дозаривания снизились на 10-15% за счет отсутствия дополнительного охлаждения плодов до необходимой температуры.

Для достижения требуемого качества, плоды, как поступающие на дозаривание, так и после дозаривания, подвергались тщательной проверке на качество. В зависимости от их качества, они до и после дозаривания подразделялись на три класса: экстра, первый и второй. Классификация проводилась по следующим органолептическим показателям: внешнему виду; вкусу и запаху; зрелости; размеру плодов (длина плода и наибольший поперечный диаметр); количеству плодов в кисти; количеству кистей в одной упаковочной единице; наличию поверхностных повреждений кожуры и др. При температуре мякоти проверяемых бананов 12,8ºC и менее, плоды проверялись на застуженность.

Антисептическое воздействие ионного потока (ИП) и озоно-воздушной смесь (ОВС) на микроорганизмы, находящиеся на бананах

В первой серии экспериментов смывы с бананов проводили через каждые 10 минут в течение 40 минут обработки плодов ИП и ОВС. В результате установлено эффективность ингибирующего действия ИП и ОВС на развитие мезофильных, аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, находящихся на плодах. Через 10 минут после начала экспериментальных исследований бактерицидный эффект составлял около 50%, через 20 мин – 90% и 40 мин – 98%, соответственно.

Во второй серии исследований было выявлено бактерицидное воздействие на кишечную палочку Е. coli по количеству выросших колоний (КОЕ/мл) на чашках Петри с мясопептонным агаром (МПА) до и после проведения обработки ионным потоком и озоно-воздушной смесью с различной экспозицией при режимах работы устройства, аналогичных первой серии бактериологических исследований.

Резкое снижение (в два раза) количества микроорганизмов обнаружено через 10 минут, а полная их инактивация насткпила после 45-минутной обработки, что указывает на перспективность ЭДГ-устройства в холодильных камерах хранения и дозаривания бананов.

Бактерицидное действие ИП и ОВС на кишечную палочку

Органолептическая оценка бананов

Результаты проведенной после дозаривания органолептической оценки фруктов, обработанных ИП и ОВС (концентрация озона в камере 0,6-0,8 мг/м³), показали, что плоды по сумме балов не имели существенных отличий от контрольных. Однако обработка во время процесса холодильного дозревания оказала положительное влияние на цвет, запах и вкус плодов. Сумма балов обработанных экземпляров составила 27,8, тогда как контрольных – 26,9, что очевидно связано с незначительным накоплением сахаров в бананах.

Органолептическая оценка бананов после шестидневного цикла дозаривания

Результаты органолептической оценки бананов, хранящихся после дозаривания показали, что плоды, обработанные ИП и ОВС во время холодильного дозаривания, имели лучшие органолептические показатели.

Исследование процесса хранения бананов

Увеличение сроков хранения, сохранение товарного вида и доброкачественности плодоовощной продукции является одной из основных задач, решению которой уделяется особое внимание. Бананы после дозаривания поступают в розничную сеть на реализацию и хранятся в подсобных помещениях фруктовых секций и камерах хранения. В зависимости от выбранного режима, модификации камеры дозаривания и степени зрелости бананов сроки хранения различны.

Исследовались плоды 4-5 степени зрелости класса первого и экстра, помещенные в камеру хранения. Обработка ионным потоком и озоно-воздушной смесью, во время хранения бананов не проводилась, т.к. моделировались условия хранения бананов, находящихся после обработки ИП и ОВС на реализации. Ежедневно за хранящейся продукцией проводилось наблюдение, в среднем от 10 до 16 дней ‑ до потери бананами товарного вида.

В первые кожица достигала ярко-желтой окраски. По мере увеличения сроков хранения фрукты «старели». На кожуре начинали появляться многочисленные поверхностные точки и пятнышки коричневого цвета, степень их зрелости достигала семи баллов по шкале цветности. Плоды приобретали наивысшую степень вкусовых и ароматических качеств. С этого момента они начинали перезревать, количество темно-коричневых пятнышек увеличивалось, кожица постепенно темнела и усиливалось размягчение. Следует отметить, что в контрольных образцах почернение плодоножки плода появилось на 6-7 день, тогда как в обработанных ИП и ОВС бананах указанные изменения обнаружены на 10-12 день наблюдения. В некоторых опытах наблюдение продолжалось до 20 суток.

Важно то, что чем короче цикл дозаривания, тем меньше по времени период хранения. Это, по-видимому, связано с более интенсивным протеканием биохимических процессов в бананах, как во время дозаривания, так и их последующего хранения. В результате исследований выявлено, что сроки хранения бананов, обработанных ИП и ОВС, увеличивались на 20-30%, кожура их имела более яркий окрас, специфический запах спелых бананов был выражен сильнее и замедлялось ухудшение органолептических показателей, по сравнению с необработанными плодами. Увеличение сроков хранения обработанных фруктов, по сравнению с контрольными, связано с антисептическим действием ионного потока и озоно-воздушной смеси.

Agropk.by, мы работаем для вас