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.
При низкой оригинальности работы "Исследование возможности применения электростатической обработки при переработке спелых томатов", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Потери возникают на всем пути, от поля до потребителя (рис. 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]. 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. сконструировать компактные установки с блоком электростатической обработки томатов. электростатическая обработка спелый томатТрудности 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.
Введение
В настоящее время в виду ужесточения контроля качества продуктов питания, все 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).
Уровень качества продукции, поступающей на переработку, напрямую связан с создаваемыми условиями. По данным компании "Агроинвестпроект", до 75 %, от объема потребления в год, обеспечивается за счет 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 разноименно заряженных пластин
Рис. 4. - Лабораторная установка с блоком ЭСО для имитации процесса упаковки: 1 - транспортерное полотно; 2 - блок разноименно 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 поврежденные плоды. В ходе экспериментов целые и поврежденные томаты обрабатывались в ЭСП, при различном времени обработки, с изменением напряженности 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 счет 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 обсемененности 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.
Вывод
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.
Список литературы
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.
5. Ю.А. Галкин, А.Н. Васильев, А.А. Цымбал Электромагнитное воздействие плазмы разряда на томаты с целью увеличения сроков их лежкости // 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 .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
