СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2016 года по МПК A01F25/00 A23B7/152 

Изобретение относится к области транспортировки, хранения и обработки растительных продуктов и может быть использовано для краткосрочного и длительного хранения в складских помещениях и при их транспортировке.

Известно консервирование растительных продуктов с помощью ионизирующей радиации, которое позволяет частично сохранить природные пищевые свойства продуктов и обеспечить их лучшую сохранность [5]. Однако в этих условиях возможно изменение качества продуктов вследствие появления ионов и свободных радикалов, способных образовывать высокореактивные окислительные соединения. Это ограничивает применение облучения для консервирования.

Консервирование с помощью полей УВЧ, СВЧ, а также инфракрасного нагрева находит все большее применение в пищевой промышленности, так как при этом в 90-95% случаев достигается уничтожение бактерий и плесневых грибов термоударом [1, 3]. Недостатками этого метода являются значительные изменения в структуре продукта, снижение пищевой ценности, разрушение витаминов и ферментов.

В качестве прототипа взят способ хранения растительных продуктов в закрытых помещениях путем обработки их озоновоздушной смесью, и при этом озоновоздушная смесь имеет концентрацию озона 25-35 мг/м³ при экспозиции 2,85-3,15 ч при температурном режиме 12-16°C и относительной влажности 40-60%, при этом для непродолжительного хранения (до 1 месяца) картофель обрабатывают однократно на весь срок хранения; морковь - 1 раз в месяц; лук - однократно на весь срок хранения; капусту - 1 раз в месяц, яблоки - 2 раза в неделю, виноград - 1 раз в неделю, для среднесрочного хранения (до 3 месяцев) картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 1 раз в месяц, лук - 1 раз в неделю, капусту - 2 раза в неделю; яблоки - 2 раза в неделю; виноград - 1 раз в неделю, для длительного хранения (до 6-8 месяцев) картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 2 раза в месяц; лук - 1 раз в месяц, капусту - 2 раза в месяц.

Эти признаки совпадают с признаками изобретения.

Однако прототип не гарантирует максимальную сохранность продуктов.

Задачей изобретения является повышение сохранности продуктов при транспортировке и хранении.

Задача решается за счет того, что способ транспортировки и хранения растительных продуктов в герметично закрытых помещениях или закрытой таре путем обработки их озоновоздушной смесью, заключающийся в том, что озоновоздушная смесь имеет концентрацию озона 25-35 мг/м³ при экспозиции 2,85-3,15 ч при температурном режиме 12-16°C и относительной влажности 40-60%, при этом для непродолжительной транспортировки или для непродолжительного хранения (до 1 месяца) картофель обрабатывают однократно на весь срок хранения; морковь - 1 раз в месяц; лук - однократно на весь срок хранения; капусту - 1 раз в месяц, яблоки - 2 раза в неделю, виноград - 1 раз в неделю, для среднесрочной транспортировки или для среднесрочного хранения (до 3 месяцев) картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 1 раз в месяц, лук - 1 раз в неделю, капусту - 2 раза в неделю; яблоки - 2 раза в неделю; виноград - 1 раз в неделю, для длительной транспортировки или для длительного хранения (до 6-8 месяцев) картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 2 раза в месяц; лук - 1 раз в месяц, капусту - 2 раза в месяц,

при обработке растительных продуктов озоновоздушной смесью обеспечивают концентрацию аэроионов «n+» в озоновоздушной смеси от 40000 до 50000 ион/см³ и вышеуказанное помещение или тару на 90-99% объема заполняют продуктами, а после обработки вышеуказанных продуктов озоновоздушной смесью в закрытое помещение или закрытую тару с продуктами подают газ гелий, при этом обеспечивают избыточное давление в помещении или таре в диапазоне от 1.2 до 1.5·10⁴ Па, а в процессе транспортировки или хранения продуктов через газовую среду помещения с продуктами или тары с продуктами пропускают электрический ток и визуально контролируют цвет свечения, при этом отмечают изменение цвета от ярко-желтого до зеленого, что идентифицируется, как уменьшение концентрации гелия и увеличение концентрации воздуха в помещении или таре, после чего в помещение или тару дополнительно подают газ гелий и доводят избыточное давление до указанной выше величины.

От прототипа изобретение отличается следующей совокупностью признаков:

«…при обработке растительных продуктов озоновоздушной смесью обеспечивают концентрацию аэроионов «n+» в озоновоздушной смеси от 40000 до 50000 ион/см³ и вышеуказанное помещение или тару на 90-99% объема заполняют продуктами, а после обработки вышеуказанных продуктов озоновоздушной смесью в закрытое помещение или закрытую тару с продуктами подают газ гелий, при этом обеспечивают избыточное давление в помещении или таре в диапазоне от 1.2 до 1.5·10⁴ Па, а в процессе транспортировки или хранения продуктов через газовую среду помещения с продуктами или тары с продуктами пропускают электрический ток и визуально контролируют цвет свечения, при этом отмечают изменение цвета от ярко-желтого до зеленого, что идентифицируется, как уменьшение концентрации гелия и увеличение концентрации воздуха в помещении или таре, после чего в помещение или тару дополнительно подают газ гелий и доводят избыточное давление до указанной выше величины». Кроме того, изобретение отличается от прототипа тем, что оно описывает не только хранение, но и транспортировку продуктов.

Техническими результатами изобретения являются:

- максимальная сохранность продуктов растениеводства (картофеля, моркови, лука, капусты, яблок, винограда) за счет использования газа гелий;

- возможность оперативной проверки газовой смеси на содержание гелия и воздуха.

Автор апробировал экспериментально на практике способ хранения продуктов, описанный в прототипе, и внес соответствующие дополнения.

Пищевая ценность продуктов растениеводства - это органолептические свойства (вкус, запах, цвет, внешний вид) и биологическая ценность - органический состав (белки, жиры, углеводы), витаминный и минеральный составы [6].

Учитывая высокую окислительную активность озона в различных технологических режимах, нельзя исключить его возможное неблагоприятное действие на органолептические свойства и химический состав продуктов, что может привести к снижению их пищевой и биологической ценности. Существует возможность накопления окисленных и (или) недоокисленных форм пищевых веществ (липидных компонентов, витаминов и др.), которые также могут снижать пищевую ценность продукта.

Режимы обработки озоном продуктов питания, приведенные в формуле изобретения, - самые оптимальные в плане сохранности их пищевой и биологической ценности. Именно при этих режимах сохранялись высокие органолептические свойства, а также максимально сохранялся органический (белки, липиды, углеводы - крахмал, моно- и дисахариды), витаминный (витамин С, β-каротин) и микроэлементный (медь, железо) составы. Процент сохранности основных пищевых веществ был на 10-20% выше, чем при других режимах обработки (в частности, приведенных в ближайшем аналоге).

Озоновоздушная смесь оказывает влияние также на показатели санитарно-эпидемиологической безупречности: отсутствие не только процессов порчи, ингибирование развития поверхностной микрофлоры, но и безопасность в плане отсутствия контаминантов биологической и химической природы (т.е. в плане безопасности продуктов растениеводства, обработанных озоновоздушной смесью, для человека) [2, 6].

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что наряду с обработкой продуктов озоновоздушной смесью продукт хранят и транспортируют в среде гелия, а точнее в газовой смеси гелия, озона и воздуха (которые остались после экспозиции).

Способ можно осуществить в любой герметичной таре, любом замкнутом герметичном пространстве (помещении), он требует следующего технического оснащения: портативной озонирующей установки, баллона с гелием, автоматики, устройства пропускания тока через газовую среду, прибора наблюдения за цветом свечения. Способ может применяться на широкой промышленной основе.

Различная микрофлора, в изобилии присутствующая на пищевых продуктах, является основной причиной, вызывающей порчу пищевых продуктов, физико-химические изменения, биологическую нестабильность, снижение качества, пищевой и потребительской ценности.

Бактерицидная активность озона по отношению к спорообразующим палочкам (В. Antracoides), грамположительным коккам (St. Aureus) и грамотрицательным палочкам (Е. Coli) оптимальна при 3-часовой экспозиции и концентрации озона 30 мг/м³. Более высокая концентрация - 40-45 мг/м³ и менее продолжительная обработка объектов, содержащих эти микроорганизмы (1-2 ч), обеспечивают худший бактерицидный эффект озоновоздушной смеси (см. табл.1). В свою очередь гелий подавляет размножение бактерий. Кроме того, гелий обеспечивает прохождение тока через газовую смесь, что также подавляет размножение бактерий.

Способ достаточно эффективен, так как обеспечивает максимальное сохранение природных качеств, пищевой и биологической ценности, структуры продуктов, лучшее сохранение вкуса, аромата, предотвращает снижение потери массы и замедляет созревание.

Содержание плодоовощной продукции в воздушной среде с добавлением озона уменьшает ущерб от физиологических и инфекционных болезней плодов и овощей, способствует продлению сроков хранения продовольствия. Озон улучшает заживление раневой поверхности овощей, способствует образованию суберина и замедляет распад его при длительном хранении.

Кроме того, учитывая высокую окислительную активность озона, нельзя исключить его возможное неблагоприятное действие на органолептические свойства и химический состав продуктов, что может привести к снижению их пищевой и биологической ценности (СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов"/М., 1997, - 269 с.). Существует возможность накопления окисленных и (или) недоокисленных форм пищевых веществ (липидных компонентов, витаминов и др.), которые также могут снижать пищевую ценность продукта.

Важными задачами комплексной медико-биологической и нутрициологической оценки озонированных продуктов питания является изучение органолептических свойств и химического состава этих продуктов в различных технологических режимах их хранения.

В наших исследованиях было доказано, что режимы обработки озоном продуктов питания, приведенные в формуле изобретения, - самые оптимальные в плане сохранности их пищевой и биологической ценности. Именно при наших режимах сохранялись высокие органолептические свойства, а также максимально сохранялся органический (белки, липиды, углеводы - крахмал, моно- и дисахариды), витаминный (витамин С, β-каротин) и микроэлементный (медь, железо) составы. Процент сохранности основных пищевых веществ был на 10-20% выше, чем при других режимах обработки.

Изучалось влияние наших режимов, указанных в формуле, на показатели санитарно-эпидемиологической безупречности: отсутствие не только процессов порчи, ингибирование развития поверхностной микрофлоры, но и безопасность в плане отсутствия контаминантов биологической и химической природы (т.е. в плане безопасности продуктов растениеводства, обработанных озоновоздушной смесью, для человека) (Доценко В.А. 1990).

Безопасность пищевой продукции совершенно конкретное понятие и необходима для сохранения здоровья человека (СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов"/М., 1997, - 269 с.).

Поскольку существует возможность накопления окисленных и (или) недоокисленных форм пищевых веществ (липидных компонентов, витаминов); других перекисных соединений, свободных радикалов, активированных кислородных метаболитов как в пищевых продуктах, так и в окружающей среде, существует вероятность загрязнения окружающей среды, а следовательно, прямого и опосредованного (по принципу пищевых цепочек) влияния на организм человека. Чем выше концентрация окислителя (озона), длительнее обработка пищевых продуктов, тем выше вероятность загрязнения окружающей среды и контаминации внутренних сред организма человека, потребляющего обработанные продукты питания. Это выяснено нами в условиях эксперимента.

Следовательно, даже однократная обработка пищевых продуктов высокими дозами озона (45-50 мг/м³), а тем более дальнейшая обработка озоном (25 мг/м³) в течение 5-6 ч даже через длительные интервалы (25-30 суток) времени требует тщательного эколого-гигиенического исследования безопасности обработанных пищевых продуктов.

С целью изучения возможного неблагоприятного воздействия продуктов растительного происхождения, обработанных озоновоздушной смесью и гелием, на организм человека проводилась их токсиколого-гигиеническая оценка.

Токсикологические исследования выполнены на белых крысах-самцах с исходным весом 80-100 г. Исследования проводилист по методике, описанной в прототипе.

Полученные в экспериментах данные оценивались по их статистическому различию с общепринятыми "нормальными" величинами. Одновременно проводилось сравнение между показателями опытной и контрольной групп (Вальвачев Н.И., Римжа Н.И., 1989; Славин М.Б., 1989).

Все исследуемые показатели были в пределах физиологических отклонений в контрольной и опытной группах животных.

Именно рекомендуемый нами режим обработки и хранения продуктов питания обеспечивает ненакопление окисленных и (или) недоокисленных форм пищевых веществ (липидных компонентов, витаминов); других перекисных соединений, свободных радикалов, активированных кислородных метаболитов как в пищевых продуктах, так и в окружающей среде.

В проведенном нами эксперименте было доказано, что именно режим обработки пищевых продуктов озоном и гелием в процессе хранения, приведенный в формуле, при потреблении обработанных продуктов в пищу безопасен для человека и теплокровных животных.

Для справки в таблице 2 приведена динамика размножения бактерий в воздухе.

В таблице 3 приведен стандартный состав

При нормальных условиях гелий ведет себя как идеальный газ. При всех условиях гелий является моноатомным веществом. При нормальных условиях плотность составляет 0,17847 кг/м³, обладает теплопроводностью, большей, чем у всех других газов за исключением водорода.

При пропускании тока через заполненную гелием тару с продуктами наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным образом от давления и содержания газа в таре. Обычно видимый свет спектра гелия имеет желтую окраску. По мере уменьшения содержания гелия, уменьшения давления происходит смена цветов - розового, оранжевого, желтого, ярко-желтого, желто-зеленого и зеленого. Это связано с присутствием в спектре гелия нескольких серий линий, расположенных в диапазоне между инфракрасной и ультрафиолетовой частями спектра, важнейшие линии гелия в видимой части спектра лежат между 706,52 нм и 447,14 нм. Уменьшение давления приводит к увеличению длины свободного пробега электрона, то есть к возрастанию его энергии при столкновении с атомами гелия. Это приводит к переводу атомов в возбужденное состояние с большей энергией, в результате чего и происходит смещение спектральных линий от инфракрасного к ультрафиолетовому краю.

Спектр зависит от взаимного направления спинов электронов в атоме - атом с противоположно направленными спинами (дающий зеленую линию в оптических спектрах) получил название парагелия, с сонаправленными спинами (с желтой линией в спектре) назван ортогелием. Линия парагелия - одиночки, линии ортогелия - весьма узкие триплеты. Атом гелия в нормальных условиях находится в одиночном (синглетном) состоянии. Чтобы атом гелия перевести в триплетное состояние, нужно затратить работу в 19,77 эВ. Вывести атом из метастабильного состояния в стабильное можно, подвергая атом внешнему воздействию, например, электронным ударом или при столкновении с другим атомом с передачей последнему непосредственно энергии возбуждения. В атоме парагелия (синглетного состояния гелия) спины электронов направлены противоположно, и суммарный спиновый момент равен нулю. В триплетном состоянии (ортогелий) спины электронов сонаправлены, суммарный спиновый момент равен единице.

Гелий менее растворим в воде, чем любой другой известный газ. В 1 л воды при 20°C растворяется около 8,8 мл (9,78 при 0°C, 10,10 при 80°C), в этаноле - 2,8 мл/л (15°C), 3,2 мл/л (25°C). Скорость его диффузии сквозь твердые материалы в три раза выше, чем у воздуха, и приблизительно на 65% выше, чем у водорода.

Эти свойства гелия необходимо учитывать при реализации изобретения. Обработку растительных продуктов озоновоздушной смесью осуществляют посредством биполярного ионизатора. При этом концентрацию аэроионов «n+» в озоновоздушной смеси обеспечивают в диапазоне от 40000 до 50000 ион/см³.

Характеристики биполярного ионизатора описаны в источнике http://www.ionization.ru/kat/tovar19.htm.

n+ - положительно заряженные аэроионы, молекула, где как правило не хватает одного электрона, через примерно 10-7 секунды присоединяет к себе 4-12 нейтральных молекул, образуя ионный кластер.

Таблица 1 Состав газовой смеси: Содержание озона, мг/м³ Содержание гелия, г/м³ Время транспортировки и хранения, мес Отношение числа колониеобразующих единиц (бактерий) в конце срока хранения в заявленной газовой смеси к числу колониеобразующих единиц (бактерий) в конце срока хранения в воздухе, % 25∗) 1470 1 1-3 25 1470 3 3-5 25 1470 8 До 10 35 1840 1 Менее 1 35 1840 3 1 35 1840 8 До 3 ∗) время экспозиции воздушно озонной смеси 0.5 часа. Таблица 2 Состав газовой смеси: Содержание озона, мг/м³ Содержание гелия, мг/м³ Время транспортировки и хранения, мес Число колониеобразующих единиц (бактерий) в конце срока хранения в воздухе на 1 дм² поверхности, млн ед. Следы 6.5 1 0.1 Следы 6.5 3 0.1 Следы 6.5 8 1-2

Таблица 3 Состав воздуха: Вещество Обозначение По объему, % По массе, % Азот N₂ 78,084 75,50 Кислород O₂ 20,9476 23,15 Аргон Ar 0,934 1,292 Углекислый газ CO₂ 0,0314 0,046 Неон Ne 0,001818 0,0014 Метан CH₄ 0,0002 0,000084 Гелий He 0,000524 0,000073 Криптон Kr 0,000114 0,003 Водород H₂ 0,00005 0,00008 Ксенон Xe 0,0000087 0,00004

Литература

1. Глазырин Б.Н., Литков Б.К. Перспективные направления в тепловой обработке продуктов. // Пищевая промышленность, 1991. - Вып.11. - С.27-29.

2. Доценко В.А. Эколого-гигиеническая концепция питания человека. // Гиг. и сан. - 1990. - N 7. - С.13-18.

3. Ермекбаев С.Б., Пунков С.П., Изтаев А.И. Влияние СВЧ-обработки на состояние микрофлоры зерна пшеницы. // Известия ВУЗов. - Краснодар: Пищевая технология, 1992. - Вып.5-6. - С.83-84.

4. Жиляков Е.В. Эколого-гигиеническая оценка новых перспективных методов хранения пищевых продуктов и приготовления блюд. // Автореф. … дисс. канд. мед. наук. - СПб., 1995. - 21 с.

5. Почапинский В.И. Международный документ по облучению пищевых продуктов как способе обеззараживания от микроорганизмов. // Вопр. питания. - 1993. - N 1. - С.54-55.

6. СанПиН 2.3.2.560 - 96 Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов/М., 1997, - 269 с.

Способ транспортировки и хранения растительных продуктов в герметично закрытых помещениях или закрытой таре заключается в обработке их озоновоздушной смесью, имеющей концентрацию озона 25-35 мг/м³ при экспозиции 2,85-3,15 ч при температурном режиме 12-16°C и относительной влажности 40-60%. При обработке обеспечивают концентрацию аэроионов «n+» в озоновоздушной смеси от 40000 до 50000 ион/см³. Помещение или тару на 90-99% объема заполняют продуктами. После обработки озоновоздушной смесью в закрытое помещение или закрытую тару с продуктами подают газ гелий. Обеспечивают избыточное давление в диапазоне от 1.2 до 1.5·10⁴ Па. В процессе транспортировки или хранения продуктов через газовую среду помещения с продуктами или тары с продуктами пропускают электрический ток и визуально контролируют цвет свечения. Отмечают изменение цвета от ярко-желтого до зеленого, что идентифицируется как уменьшение концентрации гелия и увеличение концентрации воздуха в помещении или таре, после чего в помещение или тару дополнительно подают газ гелий и доводят избыточное давление до указанной выше величины. Изобретение обеспечивает повышение сохранности продуктов растениеводства, а также возможность оперативной проверки газовой смеси на содержание гелия и воздуха. 3 табл.

Способ транспортировки и хранения растительных продуктов в герметично закрытых помещениях или закрытой таре путем обработки их озоновоздушной смесью, заключающийся в том, что озоновоздушная смесь имеет концентрацию озона 25-35 мг/м³ при экспозиции 2,85-3,15 ч при температурном режиме 12-16°С и относительной влажности 40-60%, при этом для непродолжительной транспортировки или для непродолжительного хранения до 1 месяца картофель обрабатывают однократно на весь срок хранения, морковь - 1 раз в месяц, лук - однократно на весь срок хранения, капусту - 1 раз в месяц, яблоки - 2 раза в неделю, виноград - 1 раз в неделю, для среднесрочной транспортировки или для среднесрочного хранения до 3 месяцев картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 1 раз в месяц, лук - 1 раз в неделю, капусту - 2 раза в неделю, яблоки - 2 раза в неделю, виноград - 1 раз в неделю, для длительной транспортировки или для длительного хранения до 6-8 месяцев картофель обрабатывают 2 раза в неделю, морковь - 2 раза в месяц, лук - 1 раз в месяц, капусту - 2 раза в месяц, отличающийся тем, что при обработке растительных продуктов озоновоздушной смесью обеспечивают концентрацию аэроионов «n+» в озоновоздушной смеси от 40000 до 50000 ион/см³ и вышеуказанное помещение или тару на 90-99% объема заполняют продуктами, после обработки вышеуказанных продуктов озоновоздушной смесью в закрытое помещение или закрытую тару с продуктами подают газ гелий, при этом обеспечивают избыточное давление в помещении или таре в диапазоне от 1.2 до 1.5·10⁴ Па, а в процессе транспортировки или хранения продуктов через газовую среду помещения с продуктами или тары с продуктами пропускают электрический ток и визуально контролируют цвет свечения, при этом отмечают изменение цвета от ярко-желтого до зеленого, что идентифицируется как уменьшение концентрации гелия и увеличение концентрации воздуха в помещении или таре, после чего в помещение или тару дополнительно подают газ гелий и доводят избыточное давление до указанной выше величины.