Совершенствование способов хранения моркови в условиях краснодарского края
На правах рукописи
ОБЛОМИЙ Роман Николаевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ХРАНЕНИЯ МОРКОВИ
В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2011
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО
«Кубанский государственный технологический университет»
| Научный руководитель: | кандидат технических наук Барашкина Елена Владимировна |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук Родионова Людмила Яковлевна кандидат технических наук Хрипко Ирина Александровна |
| Ведущая организация: | ГНУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии |
Защита диссертации состоится 15 декабря 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-251.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.
Автореферат разослан 15 ноября 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
канд. техн. наук В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*
1.1 Актуальность темы. В настоящее время важнейшей задачей перерабатывающей промышленности РФ является сохранение в межсезонный период товарного качества и пищевой ценности продукции Российских сельхозпроизводителей.
Морковь принадлежит к основным овощным культурам, имеет важное значение в питании благодаря богатому химическому составу, включающему углеводы, минеральные вещества и витамины. Особая ценность ее состоит в высоком содержании каротина.
В Краснодарском крае ежегодно выращивается около 23 тыс. тонн моркови, при этом две трети от полученного урожая закладывается на длительное хранение. Морковь имеет невысокую лежкость, к тому же в Краснодарском крае из-за теплых зим и плохого промораживания почвы в зимнее время наблюдается высокая заболеваемость корнеплодов различными фитопатологическими болезнями, поэтому от 10 до 30 % урожая, заложенного на хранение, подвергается порче из-за роста микрофлоры и образования гнили.
Весомый вклад в научное обоснование и развитие технологии хранения сельскохозяйственной продукции внесли известные ученые Скорикова Ю.Г., Скрипников Ю.Г., Широков Е.П., Ветлицкий Л.В., Фельдман А.Л., Сокол П.Ф., Исагулян Э.А., Филиппов Ю.В., Бородин И.Ф. и другие.
Известные способы хранения – буртовое, с активной вентиляцией, с искусственным охлаждением, в полиэтиленовых мешках и пескование не позволяют сохранять качество корнеплодов моркови более шести месяцев. Способы хранения с применением консервантов и антисептиков являются дорогостоящими и сложными, связаны с большими затратами труда и отрицательно сказываются на здоровье потребителя. В связи с этим, актуальным является совершенствование способов хранения моркови в условиях Краснодарского края.
1.2 Цель работы. Целью настоящей работы является совершенствование способов хранения моркови в условиях Краснодарского края.
____________________________________________________________________
*Автор выражает глубокую благодарность и признательность канд. техн. наук, доценту Исагулян Э.А. за ценные консультации при выполнении диссертационной работы.
1.3 Основные задачи исследований:
- систематизация и анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;
- исследование биохимических и технологических особенностей корнеплодов моркови, районированных в Краснодарском крае, с целью выбора сортов, рекомендуемых для длительного хранения;
- исследование влияния обработки моркови путем гидроорошения электроактивированной водой (ЭАВ) на микрообсемененность корнеплодов при закладке на длительное хранение;
- оптимизация параметров обработки сырья, предназначенного для длительного хранения, с применением воздействия электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ);
- исследование изменения микробиологической обсемененности корнеплодов моркови в зависимости от способа обработки при хранении;
- исследование химического состава и товарных показателей качества корнеплодов моркови в зависимости от способа обработки при хранении;
- сравнительная оценка активности окислительно-восстановительных ферментов и исследование динамики изменения содержания полифенольных веществ и эфирных масел моркови при хранении;
- совершенствование способов хранения моркови в условиях Краснодарского края;
- подбор оборудования для аппаратурного оформления предлагаемых способов хранения моркови;
- разработка технической документации на технологию хранения моркови усовершенствованными способами с применением гидроорошения ЭАВ и электромагнитной обработки;
- проведение опытно-промышленной апробации разработанных способов хранения моркови;
- оценка экономической эффективности от внедрения усовершенствованных способов хранения моркови в условиях Краснодарского края.
1.4 Научная новизна. Впервые на основании комплексного исследования биохимических и технологических особенностей корнеплодов моркови сортов, районированных в Краснодарском крае, определены оптимальные способы и режимы обработки корнеплодов при закладке на хранение, научно и экспериментально обоснованы условия хранения с применением инновационных способов: применение гидроорошения ЭАВ и обработка ЭМП КНЧ.
Впервые выявлено и экспериментально подтверждено положительное влияние орошения корнеплодов моркови электроактивированной водой на снижение микробиологической обсемененности и стабилизацию качества моркови при хранении.
Получены новые сведения о составе эфирных масел корнеплодов моркови и их качественных и количественных изменениях при хранении.
Установлена корреляционная зависимость содержания витамина С, полифенольных веществ, эфирных масел и активности ферментов корнеплодов моркови от способов обработки и режимов хранения.
Впервые установлено, что периодическое гидроорошение ЭАВ и обработка моркови воздействием ЭМП КНЧ способствуют сохранению потребительских характеристик корнеплодов, увеличивая продолжительность их хранения.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2400964 «Способ хранения моркови» от 10.10.2010 г.
1.5 Практическая значимость. Усовершенствованы два способа хранения моркови в условиях Краснодарского края (в условиях периодического гидроорошения и в условиях искусственного охлаждения). Разработана техническая документация на технологию хранения моркови усовершенствованными способами.
Предложенные способы хранения апробированы в условиях овощехранилищ предприятия ЗАО ПЗ «Колос», ст. Каневская Краснодарского края. Получен экономический эффект 10,3 – 10,6 тыс. руб. на 1 т корнеплодов моркови заложенных на хранение.
1.6 Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы представлены, обсуждены и одобрены на: V Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (г. Челябинск, 2007 г.); IX Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов» (г. Майкоп, 2007 г.); VIII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (г. Казань, 2007 г.); X международной конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2007 г.); XI Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 гг.» (г. Пенза, 2008 г.); III научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (Магнитогорск, 2008 г.); V Международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (г. Новосибирск, 2008 г.); IX Международной практической конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); II Международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: Достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2008 г.); III Международной научно практической конференции «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: Достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2009 г.).
По результатам конкурса на лучшую научную и творческую работу среди аспирантов и соискателей высших учебных заведений Краснодарского края за 2010 год научная работа «Совершенствование способов хранения моркови в условиях Краснодарского края» награждена серебряной медалью и дипломом II степени Департамента образования и науки Краснодарского края.
1.7 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 16 научных работ, в том числе 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на изобретение.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 115 страницах компьютерного текста, содержит 19 таблицы и 15 рисунков. Список литературы включает 120 источников, в том числе 20 – иностранных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. Объектами исследования являлись корнеплоды моркови сортов, районированных в Краснодарском крае, урожая 2007-2009 гг.: Шантанэ 2461, Нантская 4, Геранда, Несравненная, Урожайная, Рогнеда, Лосиноостровская, Ньюс и Фонтана.
2.2 Методы исследований. В ходе выполнения диссертационной работы использовали стандартные методы исследований, принятые в пищевой промышленности и специальные методы физико-химических анализов: фото- и спектроскопия, газожидкостная хроматография.
Морковь хранили в охлаждаемых камерах в соответствии с требованиями ГОСТ 282759-94. При этом температура воздуха в хранилище составляла от 0 0C до плюс 2 0C, влажность воздуха – от 90 % до 98 %.
Для получения ЭАВ использовали плоскопараллельный электрохимический активатор ПЭХА-1, разработанный кафедрой машин и аппаратов пищевых производств КубГТУ (г. Краснодар), предназначенный для использования в пищевой промышленности, работающий в проточном режиме на воде, соответствующей ГОСТ 2874-82.
Обработка корнеплодов воздействием ЭМП КНЧ проводилась в тех же камерах, где хранилась морковь. Изучение воздействия ЭМП КНЧ на корнеплоды моркови производилось с помощью установки, разработанной кафедрой радиофизики и радиоэлектроники КубГУ (г. Краснодар), состоящей из генератора сигналов – Г6-31, частотомера – Ф5041, осциллографа – Н3013, излучателя, представляющего собой многослойную катушку и емкости для загрузки моркови.
Расчеты и построение графиков осуществляли с помощью компьютерных программ Microsoft Office Excel 2007, Statistica 7.0. Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Обоснование выбора сортов моркови для длительного хранения. Изучен химический состав и лежкость девяти районированных в Краснодарском крае сортов моркови. Установлено, что наилучшей лежкостью обладают пять сортов моркови: Шантанэ-2461, Нантская-4, Геранда, Несравненная, Лосиноостровская.
Химический состав изучаемых сортов моркови урожаев 2007-2009 гг. представлен в таблице 1. Установлено, что по содержанию сухих веществ, сахаров, пектиновых веществ, витамина С и -каротина сорта моркови – Нантская-4 и Шантанэ-2461 являются наиболее предпочтительными для длительного хранения, поэтому для дальнейших исследований выбраны эти сорта.
Таблица 1 – Химический состав различных сортов моркови, районированных в Краснодарском крае
| Наименование сорта | Содержание в 100 г продукта | |||||||
| сухие вещества, г | пектиновые вещества, г | протопек-тин, г | сахара | витамин С, мг% | -каротин, мг% | |||
| сумма, г | моноса-хариды, г | дисахариды, г | ||||||
| Шантанэ 2461 | 13,0 | 0,71 | 0,41 | 8,4 | 5,1 | 3,3 | 7,6 | 9,9 |
| Нантская 4 | 15,0 | 0,76 | 0,43 | 7,9 | 3,6 | 4,3 | 8,0 | 8,1 |
| Геранда | 10,0 | 0,71 | 0,21 | 6,5 | 3,9 | 2,6 | 6,2 | 5,8 |
| Несравненная | 12,0 | 0,8 | 0,29 | 9,0 | 3,3 | 6,7 | 6,8 | 4,9 |
| Урожайная | 10,0 | 0,67 | 0,23 | 6,6 | 4,5 | 2,1 | 5,4 | 4,9 |
| Рогнеда | 13,0 | 0,51 | 0,28 | 8,0 | 3,0 | 5,0 | 5,5 | 3,7 |
| Лосиноостровская | 12,0 | 0,77 | 0,29 | 6,7 | 3,9 | 2,8 | 6,2 | 6,2 |
| Ньюс | 11,2 | 0,69 | 0,19 | 6,5 | 3,4 | 3,1 | 5,5 | 7,1 |
| Фонтана | 12,0 | 0,78 | 0,28 | 7,0 | 3,5 | 3,5 | 5,5 | 5,1 |
3.2 Выбор и обоснование способов хранения моркови.
3.2.1 Исследование влияния обработки моркови путем орошения ЭАВ на микрообсемененность корнеплодов при закладке на хранение. В Краснодарском крае уборку моркови осуществляют в октябре, при этом температура почвы составляет около плюс 10 0С, в связи с чем возникает необходимость быстрого охлаждения моркови в хранилищах до требуемой по стандарту температуры (0 – +2 0С). Кроме того, климатический фактор Краснодарского края способствует высокой заболеваемости корнеплодов при выращивании различными фитопатологическими болезнями. Все это приводит к росту микрофлоры и значительному образованию гнили при хранении.
Известен способ, позволяющий быстро охладить массу корнеплодов – гидроорошение охлажденной водой с температурой плюс 2 0С от одного до трех раз в сутки. Недостатком способа является большой расход воды и интенсивный рост поверхностной микрофлоры в промежутках между орошениями из-за высокой влажности воздуха.
Нами предложен способ эффективного снижения количества поверхностной микрофлоры за счет применения для гидроорошения ЭАВ, которая представляет собой бесцветную жидкость, обладающую бактерицидными свойствами с рН = 2,0-3,0 и окислительно-восстановительным потенциалом, равным 930-1166 mВ. При обработке моркови ЭАВ воздействует на микрофлору, тем самым замедляя развитие плесневых и дрожжевых грибов, бактерий, которые приводят к порче сохраняемого сырья. Известно, что при гидроорошении на рост микроорганизмов оказывает влияние частота орошения. Нами было изучено изменение микробиальной обсемененности моркови при гидроорошении ЭАВ через одни и двое суток хранения, рисунок 2 (а – гидроорошение ЭАВ через сутки, б – гидроорошение ЭАВ через двое суток).
 а) |  б) |
Рисунок 2 – Исследование изменения количества микрофлоры корнеплодов моркови при гидроошении ЭАВ
Выявлено снижение роста микробиальной обсемененности в обоих вариантах частоты орошения корнеплодов, поэтому, с целью экономии ЭАВ, для последующего применения выбрали гидроорошение моркови ЭАВ через двое суток.
3.2.2 Экспериментальный выбор параметров обработки моркови ЭМП КНЧ. В качестве энергосберегающего приема, альтернативного гидроорошению ЭАВ, нами предложено искусственное охлаждение в зоне воздействия электромагнитного поля, при этом планировалось снизить скорость химических реакций в корнеплодах моркови, а также подавить развитие поверхностной микрофлоры.
Следующим этапом наших исследований явилось определение чувствительности моркови изучаемых сортов к воздействию электромагнитного поля. Установлено, что восприятие ЭМП КНЧ исследуемой вытяжки моркови является наиболее чувствительным при частоте от 19,5 до 21,5 Гц.
