Исследование возможности применения электростатической обработки при переработке спелых томатов
Особенности применения физико-химических методов обработки в пищевой промышленности. Обоснование использования электростатической обработки спелых томатов. Способы применения электростатической обработки спелых томатов в водной и воздушной средах.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.07.2017 |
| Размер файла | 965,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
11
Размещено на http://www.allbest.ru/
Московский государственный университет пищевых производств
Исследование возможности применения электростатической обработки при переработке спелых томатов
А.Л. Кузнецов
Аннотация
Применение физико-химических методов обработки в пищевой промышленности обосновывается возможностью повышения ресурсоэффективности производства. По результатам исследований было предложено и обосновано использование электростатической обработки спелых томатов, были определены возможные способы применения электростатической обработки в водной и воздушной средах.
Ключевые слова: электростатическое поле, обработка плодоовощных культур, томат, установка с электростатическим блоком обработки, хранение.
Введение
В настоящее время в виду ужесточения контроля качества продуктов питания, всё больше внимания уделяют наиболее экологичным технологиям, позволяющим продлить срок хранения и обеспечить высокий уровень безопасности на всех этапах производства. Однако существует проблема сохранения плодоовощной продукции, ввиду наличия общих потерь:
естественная убыль массы (потеря влаги);
микробиологическая и вызванная механическими, физиологическими факторами порча;
уровень качества продукции [1].
Потери возникают на всем пути, от поля до потребителя (рис. 1).
Рис. 1. - Примерные весовые потери овощей [1]: 1 - уборка; 2 - хранение, складирование, снабжение; 3 - транспортирование, продажа, переработка
Уровень качества продукции, поступающей на переработку, напрямую связан с создаваемыми условиями. По данным компании "Агроинвестпроект", до 75 %, от объема потребления в год, обеспечивается за счёт импортной продукции, которая значительно уступает по качеству. По данным ассоциации "Теплицы России" томаты занимают второе место (около 40%) по выращиванию в теплицах, однако, за последние 20 лет не менее чем в 2 раза площади теплиц сократились [2]. Поэтому большая часть томатов поступающих на переработку выращивается в открытом грунте, что приводит к дополнительным потерям от порчи. Ввиду прогрессивной механизации сельского хозяйства, повышению производительности труда свыше 80 % по сравнению с ручной, потери плодов при сборе составляют от 3 до 18 %, повреждение целостности плодов от 4 до 22 %, в зависимости от уровня техники и квалификации рабочих [3]. Трудности в поддержании оптимальной температуры при сборе и транспортировке, наличие спор плесени на плодах, разная степень зрелости плодов приводит к снижению ресурсоэффективности производства и финансовым потерям.
В литературе описано множество методов сохранения плодоовощной продукции, в частности томатов [1,4-9], существуют методы обработки в физических полях [7,10,11]. Использование физических полей позволяет повысить безопасность готового продукта, сократить время обработки, снизить затраты на электроэнергию [11].
Цель работы состояла в изучении возможности применения электростатического поля (ЭСП) при переработке спелых томатов для замедления процессов микробиологической порчи на первых этапах переработки, поиске возможности внедрении технологии в цикле переработки и разработке технологии электростатической обработки (ЭСО).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить воздействие ЭСП на целые и поврежденные томаты;
установить место и длительность обработки, определив критические точки;
сконструировать компактные установки с блоком электростатической обработки томатов.
электростатическая обработка спелый томат
Объекты и методы исследования
Для проведения исследований были собраны лабораторные установки, позволяющие производить обработку томатов в воздушной и водной среде с использованием высоковольтного источника постоянного тока (рис.2,3,4).
Рис. 2. - Лабораторная установка с блоком ЭСО водной среды: 1 - генератор высокого напряжения; 2 - накопительный резервуар; 3 - электростатический активатор; 4 - циркуляционный насос; 5 - резервуар для мойки томатов
Рис. 3. - Лабораторная установка с блоком ЭСО томатов в воздушной среде: 1 - генератор высокого напряжения; 2 - собранный блок разноимённо заряженных пластин
Рис. 4. - Лабораторная установка с блоком ЭСО для имитации процесса упаковки: 1 - транспортерное полотно; 2 - блок разноимённо заряженных пластин; 3 - генератор высокого напряжения
Эксперимент повторялся при разных температурах, для имитации возможных условий и технологических этапов.
Существует большое многообразие культивируемых сортов томатов. Для экспериментов были выбраны сорта Черри-Бусики, Адмирал F1 с массой плодов 50-140 гр., используемые как для приготовления салатов, так и для консервирования. В экспериментах использовались как целые, так и повреждённые плоды. В ходе экспериментов целые и повреждённые томаты обрабатывались в ЭСП, при различном времени обработки, с изменением напряжённости электростатического поля, и различных температурных режимах. Через 2-7 суток проводился осмотр плодов на наличие обсемененности микроорганизмами поверхности томатов, определение потери влаги, взвешивание, сравнение с контрольной группой.
Результаты исследований и их обсуждение
В ходе выявления критических точек было отмечено: наибольшее количество повреждений томаты получают на этапе сбора, следствием которых является нарушение целостности плодов и быстрая порча, за счёт проникновения спор микроорганизмов в мякоть через порезы, проколы и трещины. В процессе хранения, споры, образующиеся при процессах микробиологической порчи поврежденных томатов могут поразить все томаты в хранилище и при благоприятных условия (деформации целостности) развиться внутри плодов. В ходе проведения экспериментов было зафиксировано, что в 75 % случаев процесс появления плесни, начинается с плодоножки (рис. 5). При этом наличии и состояние плодоножки является одним из признаков свежести томатов. В процессе хранения и транспортировки, с увеличением количества поврежденных томатов, происходит увеличение качественных и финансовых потерь от микробиологической порчи.
Рис. 5. - Обработанный томат в ЭСП (слева) не обработанный томат (справа) через 7 дней экспозиции
В более ранних исследованиях [7,11-13] были определены температурные режимы, при которых электростатическая обработка проявляет свой потенциал: в водной среде, в диапазоне 15-45 0С; в воздушной среде в диапазоне 15-60 0С. Зависимость потери массы поврежденных томатов при обработке в воздушной среде, при разных температурных режимах представлена на рис. 6.
1 - Т= 2,0 0С; 2 - Т= 18 0С; 3 - Т= 32 0С;
Рис. 6. - Зависимость потери массы поврежденных томатов при разных температурах хранения и транспортировки [7]
Электростатическая обработка позволяет сократить потери влаги из поврежденных томатов до 40% по сравнению с образцами без обработки, при этом в интервале температур 18 - 320С при напряженности ЭСП = 35-45 кВ/м 30 сек обработки достаточно для сохранения травмированных плодов в течение 3 дней.
В процессе обработке томатов в водной среде было подтверждено появление низких концентраций пероксида водорода в воде [12,13]. Однако было установлено, что снижения показателя микробиологической обсеменённости требуется создание напряженности ЭСП не менее 44 кВ/м, так как более низкая напряженность благотворно влияет и интенсифицирует развитие микроорганизмов (рис. 7,8).
|
контроль |
30 сек, 14кВ/м |
60 сек, 14кВ/м |
120 сек, 14кВ/м |
Рис. 7. - Микробиологический контроль образцов
|
контроль |
30 сек, 44кВ/м |
60 сек, 44кВ/м |
120 сек, 44кВ/м |
Рис. 8. - Микробиологический контроль образцов
Электростатическая обработка томатов в процессе упаковывания в индивидуальные упаковки позволяет снизить риск попадания спор плесени из воздуха при напряженностях свыше 50 кВ/м, замедлить развитие спор плесени на плодоножках томатов (рис. 5), сохраняя товарный вид и повышая безопасность готового к употреблению продукта.
Выводы
Результаты исследований свидетельствуют о том, что ЭСО может быть применена для обработки томатов в водной и воздушной средах. Трудности в поддержании оптимальной температуры при сборе, транспортировке и упаковке; неизбежное повреждение целостности томатов на различных этапах производства; микробиологическая загрязненность сырья; необходимость экологизации производства делает разработку новых физико-химических методов обработки перспективным направлением для исследований. Простота конструкций необходимых для создания ЭСП и возможность продления срока сохранности свежей продукции без внесения химических компонентов дает возможность использования технологии на этапах подготовки к транспортировке, хранение и упаковке.
Литература
1. Е.Ф. Балан, И.Г. Чумак, В.Г. Картофяну, Э.Ж. Иукуридзе Виды и характер потерь плодоовощной продукции при хранении // "Холодильщик", 2007, № 2 (26), февраль, URL: holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_2_2007. htm.
2. Бортновская, М. Тепличный тренд // "Агротехника и технологии", 2013, №1, январь-февраль URL: agroinvestor.ru/technologies/article/15168-teplichnyy-trend.
3. Л.В. Павлов, И.Ю. Кондратьева, О.Т. Параскова, Т.А. Санникова, В.А. Мачулкина, Е.Д. Гарьянова Томаты продовольственные. механизированная уборка (типовой технологический процесс) // Овощи России. - 2012. № 1. С.39-40.
4. Л.В. Павлов, И.Ю. Кондратьева, М.Ю. Пучков, Т.А. Санникова, В.А. Мачулкина, Ю.И. Авдеев Томаты продовольственные. Оригинальные сорта (типовой технологический процесс) // Овощи России. - 2014. № 3. С.56-57.
5. Ю.А. Галкин, А.Н. Васильев, А.А. Цымбал Электромагнитное воздействие плазмы разряда на томаты с целью увеличения сроков их лёжкости // Инновации в сельском хозяйстве. - 2014. № 4 (9). С.69-72.
6. А.М. Гаджиева, М.С. Мурадов, Э.Ш. Исмаилов, Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков Использование инновационных биотехнологических приемов для разработки комплексной технологии переработки томатного сырья // Вестник Кемеровского государственного университета. - 2014. № 4-1 (60). С.9-16.
7. А.Л. Кузнецов, В.А. Будаева Влияние электростатического поля на сохранность спелых томатов // XI International scientific and practical conference "Modern scientific potential". 2015, Vol.36. Agriculture, pp.27-35.
8. Gupta R., Balasubramaniam V. M., Schwartz S. J., Francis D. M. Storage stability of lycopene in tomato juice subjected to combined pressure-heat treatments // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010. Т.58. № 14. pp.8305-8313.
9. Marita Cantwell, Xunli Nie, Gyunghoon Hong Impact of Storage Conditions on Grape Tomato Quality // 6th ISHS Postharvest Symposium Antalya, Turkey. 2009, April 8-12.256 p.
10. Стерхова Т.Н., Савушкин А.В., Сиротин А.А., Корнаухов П.Д. Электрический способ обеззараживания семян сельскохозяйственных культур // "Инженерный вестник Дона", 2013, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2013/1590.
11. Кузнецов А.Л., Суворов О.А. Исследование возможности применения электростатической обработки для интенсификации процессов конвективной сушки // "Инженерный вестник Дона", 2015, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2896.
12. Л.А. Чурмасова, Л.О. Никифорова, А.Л. Кузнецов. Влияние электростатического поля на дистиллированную воду // Химическая технология. - 2014. №5. С.263-267.
13. Л.О. Никифорова, А.Л. Кузнецов, А.Ю. Никифоров, С.Р. Муссе, В.А. Будаева Исследование воздействия электростатического поля на водные растворы, содержащие сульфаты и хлориды тяжелых металлов // Химическая технология. - 2014. №11. С.641-645.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика овощного растения семейства пасленовых. Агротехника томатов безрассадных: выбор участка и подготовка почвы; посадка томатов; поливной режим. Виды органических удобрений и их характеристика. Учет урожая томатов, его статистическая обработка.
дипломная работа [51,7 K], добавлен 20.03.2010Виды органических удобрений. Состав, свойства и технология их получения. Характеристика овощной культуры томатов. Питание растений и требовательность к плодородию почвы. Хозяйственное значение и пищевая ценность. Агрохимический анализ почвы под томатами.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 31.07.2015Значение овощей в поддержании здоровья людей, их использование в диетическом питании. Биологические особенности томатов. Болезни и вредители растений, агротехнические и химические меры борьбы с ними. Аготехника рассадного способа выращивания томатов.
доклад [18,4 K], добавлен 21.04.2010Исследование значения томата как продовольственного продукта, этапов уборки урожая, способов и режимов хранения. Характеристика требований к качеству томатов для переработки. Описания технологического оборудования и тары для упаковки готового продукта.
курсовая работа [928,6 K], добавлен 03.05.2012Природные, гидрологические, геологические и экономические условия региона. Распределение лесного фонда по группам лесов и категориям земель. Проектирование рубок в спелых и перестойных насаждениях. Меры содействия естественному возобновлению лесов.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 04.04.2014Изучение ботанических, биологических характеристик томатов, народно-хозяйственного значения этой сельскохозяйственной культуры. Обзор основных сортов томатов. Особенности подготовки почвы, посева, ухода за культурой, уборки урожая, условий хранения.
реферат [48,6 K], добавлен 04.04.2010Влияние разных факторов на качество томатов. Связь технологии возделывания и первичной подработки с качеством овощей. Исследование производительности разных сортов томатов. Ошибки, которые часто делают овощеводы, и меры по устранению их последствий.
контрольная работа [48,7 K], добавлен 21.09.2012Технология возделывания яровой пшеницы. Обоснование применения инсектицидов на основе исследований и мониторинга распространения серой зерновой совки. Анализ влияния обработки инсектицидами против серой зерновой совки на урожайность яровой пшеницы.
дипломная работа [71,9 K], добавлен 25.05.2015Изучение технологии послеуборочной обработки, хранения и реализации зерна. Организационно-экономическая характеристика хозяйства. Режимы, способы хранения семенного и продовольственного зерна. Экономическое обоснование проведения послеуборочной обработки.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.11.2012Теоретические аспекты и способы механической обработки почвы - создания благоприятных условий для развития культурных растений с целью получения высоких и устойчивых урожаев. Классификация машин и орудий для поверхностной и сплошной обработки почвы.
реферат [1,7 M], добавлен 03.03.2010Типы обработки почвы — механического воздействия на нее рабочими органами машин и орудий с целью создания наилучших условий для выращиваемых культур. Приемы и основные способы механической обработки почвы. Создание мощного окультуренного пахотного слоя.
реферат [26,7 K], добавлен 12.07.2015Задачи, выдвигаемые в области хранения сельскохозяйственных продуктов. Особенности обработки и хранения зерновых масс (гречихи семенной). Технологический процесс послеуборочной обработки зерна (семян). Классификация линий приема и обработки зерна.
контрольная работа [59,0 K], добавлен 23.07.2015Технологии предпосевной обработки почвы. Основные виды механической обработки почвы. Агротехнические требования к предпосевной обработке почвы. Настройка комбинированных агрегатов до выезда в поле. Минимизация интенсивности и глубины обработки почвы.
реферат [427,4 K], добавлен 29.06.2015Исследование и оценка влияния химических веществ, электромагнитной (биофизической) и лазерной обработки на процесс роста и развития растений. Особенности анализа и изучения всхожести семян ячменя в зависимости от степени и характера их облучения лазером.
курсовая работа [40,8 K], добавлен 14.06.2014Основные задачи основной обработки почвы. Применение обработки вместо вспашки. Посев в лунки. Обработка сохой и ралом. Плужная обработка почвы. Максимально развернутая технология обработки почвы. Безотвальная обработка почвы. Минимальная обработка почвы.
реферат [763,9 K], добавлен 17.05.2016Выбор пестицидов и способов применения на основе изучения биологии развития вредителей, возбудителей болезней и сорняков. Интегрированная система защиты томатов. Расчет потребности в пестицидах, технике и рабочей силе, меры безопасности при работе.
курсовая работа [21,7 K], добавлен 20.02.2009Преимущества применения влаго- и ресурсосберегающих технологий в основных зонах возделывания сельхозкультур. Влияние удобрений на агрофизические свойства почвы. Действие разных систем обработки и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.
курсовая работа [471,5 K], добавлен 21.08.2015Исследование влияния применения вспашки, проводимой обычным и оборотным плугом, нулевой, плоскорезной и комбинированной обработок почвы на развитие и продуктивность озимой пшеницы. Влияние применения гербицидов на величину урожайности озимой пшеницы.
дипломная работа [664,1 K], добавлен 25.05.2012Агрономическое обоснование севооборотов в АО "Октябрьское" Новосибирской области. Системы обработки почвы, применения органических и минеральных удобрений основанных на материальных возможностях хозяйства. Определение структуры использования пашни.
курсовая работа [56,0 K], добавлен 11.10.2011Машины для поверхностной обработки почвы. Бороны зубовые (тяжелые, легкие), сетчатые. Главное назначение плугов и катков. Автоматический прореживатель ПСА-2,7. Культиватор для сплошной и междурядной обработки почвы. Фреза садовая, особенности регулировки.
лабораторная работа [4,0 M], добавлен 18.12.2013
