СПОСОБ ХРАНЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ В РЕГУЛИРУЕМОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A01F25/14 

Группа изобретений относится к области хранения сельскохозяйственной продукции и других биологических объектов растительного происхождения в регулируемой газовой среде с помощью устройства и может быть использована, в частности, в технологии хранения картофеля в типовых картофелехранилищах, фермерских хозяйствах.

Известен способ хранения биологических объектов в регулируемой газовой среде, при котором устанавливают зависимость коэффициента дыхания данных объектов от содержания кислорода и диоксида углерода в камере анализатора и на основе полученных данных автоматически создают газовую среду заданного состава в герметичной камере, в которой хранят биологические объекты [Патент РФ 2016501, МПК⁵ A01F 25/00, 30.07.1994].

Недостатком этого способа является использование дорогостоящих герметичных камер для хранения продукции в РГС и значительные эксплуатационные издержки, связанные со стоимостью контрольно-измерительной аппаратуры.

Известно, что положительный результат хранения овощной продукции получается при использовании герметичных полиэтиленовых пакетов толщиной 30-60 мкм, заполненных под давлением газообразным азотом [Магомедов Р.К. Как продлить сроки хранения скоропортящихся овощей // Картофель и овощи, 2006, №8, C.19-20].

Однако и такой способ хранения овощной продукции не позволяет полностью сохранить ее качество, так как из-за невозможности регулирования состава газовой среды происходит постепенное накопление углекислого газа в пакетах, что приводит к потемнению растительной ткани и потере товарного вида продукции.

Известно, что картофель относится к культуре, очень чувствительной к высокому содержанию углекислого газа [Широков Е.П. Технология хранения и переработки плодов и овощей. М.: Колос, 1978. - 311 с.]. Также при снижении содержания кислорода ниже 2-1,5% усиливается интрамолекулярное дыхание, которое приводит к развитию физиологических заболеваний [Волкинд И.Л. Промышленная технология хранения картофеля, овощей и плодов. М.: Агропромиздат, 1989. - 239 с.]. Поэтому при хранении картофеля в РГС в полиэтиленовых пакетах необходимо контролировать содержание CO₂, который накапливается в результате естественного дыхания клубней, чтобы его концентрация не достигала выше допустимого предела в 3,8%, рассчитанного согласно коэффициенту дыхания (КД)=1, а концентрация O₂ не опускалась ниже 2,1% [Патент РФ 2016501, МПК⁵ A01F 25/00, 30.07.1994].

Задачей предлагаемой группы изобретений является разработка экономичного способа хранения картофеля в регулируемой газовой среде (РГС) в герметичной полиэтиленовой емкости и устройства для его осуществления, что позволит сохранить товарный вид и питательные вещества в клубнях картофеля.

Технический результат от использования изобретений позволит осуществить длительное хранение картофеля с наименьшими потерями сухих веществ, крахмала, белка, витамина С за счет замедления биологических процессов, т.е. продления периода покоя клубней.

Технический результат достигается тем, что в способе хранения картофеля в регулируемой газовой среде с устройством для его осуществления, в емкости, имеющей впускной клапан, основанный на вытеснении атмосферного воздуха азотом, перед укладыванием картофеля в полиэтиленовую емкость, снабженную комбинированным клапаном, клубни обрабатывают 0,2%-ным спиртовым раствором сорбиновой кислоты в виде аэрозольного мелкодисперсного облака, высушивают и герметично закрывают, затем удаляют через комбинированный клапан при помощи вакуумного насоса атмосферный воздух, при этом состав газовой среды внутри полиэтиленовой емкости поддерживается в соотношении: концентрация CO₂≤3,8%, а концентрация O₂≥2,1%, остальное - азот, при температуре хранения 4°С и относительной влажности воздуха 90±3%.

Для осуществления способа хранения картофеля в регулируемой газовой среде с помощью устройства устанавливают в нижней части боковой поверхности, примыкающей к донной части емкости, комбинированный клапан, состоящий из корпуса, в котором размещен поршень, с возможностью перекрытия сбросного отверстия для исключения поступления атмосферного воздуха в герметичную емкость, и выполненного в поршне впускного отверстия, внутри которого свободно установлен шток с клапаном, возвратной пружиной и регулировочной шайбой, которая имеет возможность перемещения по резьбе штока.

В способе хранения картофеля в регулируемой газовой среде и устройстве для его осуществления через каждые 15 дней производят контроль состава газовой среды через комбинированный клапан газоанализатором и при превышении содержания CO₂ более 3,8% и понижении содержания O₂ до 2,1% производят регулирование газовой среды путем удаления избыточного количества углекислого газа, подкачивание азота и атмосферного воздуха.

Способ осуществляют следующим образом.

Клубни картофеля перед закладкой на хранение однократно обрабатывают 0,2%-ным спиртовым раствором сорбиновой кислоты в виде аэрозольного мелкодисперсного облака, затем высушивают и укладывают в полиэтиленовую емкость с толщиной пленки 100-150 мкм, которая помещена в контейнер. Полиэтиленовая пленка стойка к действию кислот и щелочей различной концентрации [ГОСТ 10354-82. Пленка полиэтиленовая. Технические условия].

Объем емкости соответствует совокупному объему контейнера и объему, необходимому для нормального газообмена внутри емкости, который составляет не менее 15%. Контейнер является транспортной тарой и, одновременно, ограждающей и защитной конструкцией.

В полиэтиленовой емкости в отверстия необходимого диаметра предварительно установлены два клапана: впускной - в верхней части, а в нижней части, в месте примыкания боковой поверхности и дна полиэтиленовой емкости, установлен комбинированный клапан (фиг.1) для регулирования газовой среды.

Нижнее расположение комбинированного клапана обосновано тем, что по отношению к воздуху азот немного легче воздуха, а углекислый газ тяжелее его в 1,5 раза, поэтому опускается в нижнюю часть емкости [Глинка Н.Л. Общая химия / Под ред. В.А.Рабиновича. - Л.: Химия, 1980. - 720 с.].

Затем емкость герметично закрывают и удаляют из нее атмосферный воздух при помощи вакуум-насоса через комбинированный клапан (фиг.2), который в процессе хранения картофеля служит устройством для контроля за составом газовой среды внутри емкости, удаления излишков CO₂ и восстановления заданных параметров газовой среды.

Герметично соединенный со стенкой полиэтиленовой емкости при помощи резиновых уплотнителей 3, шайбы 4 и гайки 13 комбинированный клапан состоит из корпуса 1, в котором размещен с возможностью перемещения поршень 2 с пружиной 8 и регулировочной гайкой 5, сбросного отверстия 6, посадочного места 14, причем в верхней части поршня 2 при помощи резьбы установлен штуцер 10 и выполнено впускное отверстие 12, внутри которого свободно установлен шток 7 с клапаном 11, возвратной пружиной 9 и регулировочной шайбой 15, которая имеет возможность перемещения по резьбе 16 штока 7.

Процесс регулирования газового состава осуществляется следующим образом. Для удаления атмосферного воздуха к штуцеру 10 комбинированного клапана подсоединяют патрубок вакуумного насоса (на фиг.2 не показан) и утапливают шток 7. Пружина 9 сжимается, выпускной клапан 11 открывает впускное отверстие 12, атмосферный воздух из полиэтиленовой емкости откачивается.

Чтобы избежать подсоса воздуха через впускной клапан, к штуцеру впускного клапана подсоединяют входной патрубок баллона с техническим азотом.

Процесс откачки воздуха идет до тех пор, пока весь атмосферный воздух не будет удален.

После этого патрубок вакуумного насоса отсоединяют от штуцера 10 комбинированного клапана и выпускной клапан 11 возвращается под действием пружины 9 в исходное состояние, перекрывая впускное отверстие 12.

Затем в полиэтиленовую емкость с картофелем через впускной клапан поступает под давлением азот.

Емкость заполняется азотом до тех пор, пока давление в ней не достигнет критического. В этом случае поршень 2 комбинированного клапана, сжимая пружину 8 под действием давления, обеспечит доступ к сбросному отверстию 6, и избыток азота уйдет в атмосферу. Подача азота из баллона прекращается, давление в полиэтиленовой емкости падает, поршень 2 под действием пружины 8 возвращается в исходное положение. Герметичная полиэтиленовая емкость заполнена газовой средой.

Патрубок баллона с азотом отсоединяют от штуцера впускного клапана.

Наблюдение за динамикой накопления углекислого газа в полиэтиленовых емкостях при помощи газоанализатора показала, что накопление концентрации углекислого газа выше допустимого уровня 3,8%, а расходование кислорода в результате незначительного потребления клубнями на дыхание до 2,1% происходит примерно к 14-15 дню хранения картофеля в РГС. Поэтому через каждые 15 дней производят контроль состава газовой среды через комбинированный клапан газоанализатором и при превышении содержания CO₂ более 3,8% и понижении содержания O₂ до 2,1% производят регулирование газовой среды путем удаления избыточного количества углекислого газа, подкачивание азота и атмосферного воздуха через впускной клапан. Затем снова производят измерение газового состава через 45-60 мин при помощи газоанализатора и если в составе газовой среды концентрация CO₂ уменьшается до 0,1-0,2%, кислорода составляет 4,6-3,2%, а концентрация азота достигает 95,4-96,8%, то подкачивание азота заканчивают.

Доказательство периода накопления углекислого газа выше допустимого уровня 3,8%, потребления кислорода на дыхание клубнями картофеля до 2,1% и их регулирования показано в таблице 1.

Основным параметром хранения является температура 4±1°С, поддерживаемая в хранилище и относительная влажность воздуха 90±3%.

Пример

Одну тонну картофеля сорта Романо хранили в полиэтиленовых емкостях, установленных в контейнерах.

Клубни картофеля перед закладкой на хранение однократно обрабатывали 0,2%-ным спиртовым раствором сорбиновой кислоты в виде аэрозольного мелкодисперсного облака, затем высушивали и укладывали в полиэтиленовую емкость с толщиной пленки 150 мкм.

В полиэтиленовой емкости предварительно были установлены два клапана, в верхней части - впускной, а в нижней части в месте примыкания боковой поверхности и дна полиэтиленовой емкости находился комбинированный клапан.

Емкости герметично закрывали. Затем к штуцеру комбинированного клапана (фиг.2) подсоединяли патрубок вакуумного насоса и откачивали из емкости атмосферный воздух до полного удаления. После этого патрубок вакуумного насоса отсоединяли от штуцера комбинированного клапана.

Чтобы избежать подсоса воздуха, через впускной клапан к нему подсоединяли входной патрубок баллона с техническим азотом и производили закачивание в емкость азота под давлением.

Емкость заполнялась техническим азотом до тех пор, пока давление в ней не достигало критического и избыток азота сбрасывался комбинированным клапаном через сбросные отверстия.

Через 60 мин производили измерение газоанализатором газового состава, в котором было 95,7% азота и 4,3% кислорода.

Далее картофель хранили при температуре 4±1°С и относительной влажности воздуха 90±3%.

Через каждые 15 дней при помощи газоанализатора производили контроль состава газовой среды: через штуцер комбинированного клапана газоанализатором отбирали часть объема и при превышении содержания CO₂ более 3,8% и понижении содержания кислорода до 2,1%, производили регулирование газовой среды путем удаления избыточного количества углекислого газа, подкачивание азота и атмосферного воздуха через штуцер впускного клапана. Затем вновь производили измерение газового состава через 60 мин при помощи газоанализатора и если в составе газовой среды концентрация CO₂ уменьшалась до 0,1-0,2%, концентрация кислорода составляла 4,6-3,2%, а азота достигала 95,4-96,8%, то подкачивание азота через впускной клапан заканчивали.

Картофель хранили в течение 240 дней, после чего был произведен анализ состава питательных веществ в клубнях, данные представлены в таблице 2.

Из данных таблицы 2 видно, что потери основных питательных веществ при хранении картофеля в РГС с обработкой 0,2%-ным раствором сорбиновой кислотой в герметичной полиэтиленовой емкости с регулируемой газовой средой были наименьшими за 240 дней хранения по сравнению с обычным хранением картофеля в атмосфере (контроль) и составили: сухого вещества 4,04% в РГС и 26,01% в контроле соответственно, крахмала 7,45% в РГС и 36,03% в контроле соответственно, белка 2,28% в РГС и 6,82% в контроле соответственно, витамина С 32,42% в РГС по сравнению с контролем 79,67%, убыль массы составила 1,54% в РГС против 7,09% в контроле.

Внешний вид картофеля, хранившегося в регулируемой газовой среде, был не увядший, тургор клубней - упругий, из-за меньшей интенсивности испарения влаги в результате хранения в герметичной емкости с РГС.

Это свидетельствует о том, что хранение картофеля в герметичной полиэтиленовой емкости с впускным клапаном с предварительной поверхностной обработкой клубней в регулируемой газовой среде и устройством для ее регулирования в виде комбинированного клапана способствует сохранности питательных веществ и товарного вида клубней картофеля.

Группа изобретений относится к области хранения сельскохозяйственной продукции в регулируемой газовой среде и может быть использована, в частности, в технологии хранения картофеля в типовых картофелехранилищах, фермерских хозяйствах. Способ хранения картофеля в регулируемой газовой среде осуществляют путем предварительной обработки клубней картофеля 0,2%-ным спиртовым раствором сорбиновой кислоты в герметичной полиэтиленовой емкости. Емкость имеет впускной клапан и снабжена комбинированным клапаном для контроля за газовой средой и ее регулирования путем удаления избыточного количества углекислого газа, при поддержании температуры хранения 4±1°С и относительной влажности воздуха 90±3%. Данный способ и устройство для его осуществления способствуют сохранению картофеля, исключают возможность образования гнили и позволяют сократить потери питательных веществ при одновременном сохранении товарного вида клубней. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 1 пр.

1. Способ хранения картофеля в регулируемой газовой среде в емкости, имеющей впускной клапан, основанный на вытеснении атмосферного воздуха азотом, отличающийся тем, что перед укладыванием картофеля в полиэтиленовую емкость, снабженную комбинированным клапаном, клубни обрабатывают 0,2%-ным спиртовым раствором сорбиновой кислоты в виде аэрозольного мелкодисперсного облака, высушивают и герметично закрывают, затем удаляют через комбинированный клапан при помощи вакуумного насоса атмосферный воздух, при этом состав газовой среды внутри полиэтиленовой емкости поддерживается в соотношении: концентрация СО₂≤3,8%, а концентрация О₂≥2,1%, остальное - азот, при температуре хранения 4±1°С и относительной влажности воздуха 90±3%.

2. Способ хранения картофеля в регулируемой газовой среде по п.1, отличающийся тем, что через каждые 15 дней производят контроль состава газовой среды через комбинированный клапан газоанализатором и при превышении содержания СО₂ более 3,8% и понижении содержания O₂ до 2,1% производят регулирование газовой среды путем удаления избыточного количества углекислого газа, подкачивание азота и атмосферного воздуха.

3. Устройство для хранения картофеля в регулируемой газовой среде, отличающееся тем, что содержит комбинированный клапан, состоящий из корпуса, в котором размещен поршень с возможностью перекрытия сбросного отверстия для исключения поступления атмосферного воздуха в герметичную емкость и выполненного в поршне впускного отверстия, внутри которого свободно установлен шток с клапаном, возвратной пружиной и регулировочной шайбой, которая имеет возможность перемещения по резьбе штока.