Биологический метод формирования газовых сред при холодильном хранении плодов с применением трековых мембран

Apr 23, 2021, 10:30 AM
15m
1222 (Lomonosov st. 9)

1222

Lomonosov st. 9

oral Food Biotechnology for Human Health Food Biotechnology for Human Health

Speaker

Ms Vasilina Kostiuk

Description

В решении проблемы длительного хранения плодов с минимальными потерями важное значение имеет применение искусственного холода и дополнительных к холоду средств, в частности: модифицированной газовой среды с пониженным содержанием кислорода и повышенным диоксида углерода.
Для создания модифицированной газовой среды предлагается биологический метод, основанный на использовании газоселективных трековых мембран с учетом интенсивности дыхания плодов и овощей.
В настоящее время, в литературе, для хранения свежей плодовой продукции предлагают использовать различные мембраны, изготовленные на основе полимерных или тканевых материалов. Они отличаются коэффициентами вариации, адгезионными свойствами, проницаемостью, эксплуатационными характеристиками, селективностью и прочностью.
Цель работы - исследовать и обосновать формирование газового состава в зависимости от интенсивности дыхания плодов и селективности трековых мембран при холодильном хранении яблок осенних сортов.
Объектами исследования выбраны яблоки осенних сортов: Грушовка Юдичева, Кордоновка и Пепин Шафранный.
Сорта яблок выращены в коллекционном саду Павловской опытной станции Всероссийского научно-исследовательского Института Растениеводства им. Н. И. Вавилова (ВНИИР)
В лабораториях ВНИИСК им С. В. Лебедева и Физико-технического института им А.Ф Иоффе РАН изготовлены трековые мембраны из полиэтилентерефталата, обладающие высокой адгезией к газоселективному полимеру. Получение наноразмерных пор в полимерных материалах осуществлялось с помощью ионных пучков.
Для создания контролируемой газовой среды использовали композиционные газо-селективные мембраны, состоящие из подложки на основе трековых мембран из полиэтилентерефталата и селективного слоя на основе кремнийорганического блок-сополимера; селективность 4 – 5; диаметр пор - 0,2 мкм.
Контролируемая атмосфера создавалась и регулировалась за счет дыхания плодов, помещенных в герметично закрытые полимерные контейнеры, имеющие газо-селективную мембрану. Контрольные образцы яблок хранили в обычной атмосфере в контейнерах без крышек; опытные образцы - в контейнерах с герметично закрытыми крышками, оснащённые газо -селективными трековыми мембранами, площадь которых варьировали в интервале от 14 до 22 см 2 /кг Контрольные и опытные образцы яблок хранили при температуре (3±1) °C в течение 70 - 100 сут.
Эффективность состава газовый среды оценивали по кинетике реакции окисления восстановленной формы аскорбиновой кислоты, моно- и дисахаридов, сумме свободных органических кислот, органолептическим показателям качества и микробиологическим показателям безопасности плодов в процессе хранения.
Интенсивность дыхания плодов определяли титриметрическим методом по выделению диоксида углерода и поглощению его раствором гидроксида калия; содержание аскорбиновой кислоты методом Тильманса; моно- и дисахаридов – цианидным методом; органических кислот – титриметрическим методом в пересчете на яблочную кислоту.
Загрузку и площадь мембран, концентрации кислорода и диоксида углерода рассчитывали по формулам:
1) µ=((Cно2)/(Ско2 )-1)µ0, где
Cно2 - начальная концентрация кислорода, принимаем 21%; Ско2 - рекомендуемый режим хранения по содержанию кислорода в контролируемой атмосфере, %;
2) µ0= (p
P)/J, где P - проницаемость мембраны по кислороду [2,0 10^9 м3/(с∙Н)]; p - парциальное давление кислорода в атмосфере (2,1∙10^4 Па); J - интенсивность дыхания плодов м3/(кг∙с);
3) Ссо2= (δ/σ)
(Cо2^н-Со2^к), где Ссо2 - концентрация CO2 в стационарном режиме ,%; δ - дыхательный коэффициент (1,1); σ- селективность мембраны;
4) S=m/µ, где S - площадь мембраны, м2; µ - загрузка мембраны, кг/м2.
Получены кинетические кривые изменения содержания моно- и дисахаридов, аскорбиновой и органических кислот в осенних сортах яблок в зависимости от газового состава по содержанию кислорода и диоксида углерода, а также продолжительности хранения плодов с применением трековых мембран.
Показано, что для максимального сохранения качества, пищевой и биологической ценности исследуемых сортов яблок при t = (3±1)°C рекомендуется контролируемая газовая среда следующего состава: концентрация кислорода - (5,2±0,1%), диоксида углерода - (3,6±0,1%)), создаваемой с помощью газоселективной композиционной мембраны площадью от 14-22 см2/кг в зависимости от сорта и интенсивности дыхания.

Affiliation of speaker Faculty of Biotechnologies (BioTech), ITMO University
Publication IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

Primary authors

Ms Vasilina Kostiuk Mrs Valentina Kolodyaznaya (Faculty of Biotechnologies (BioTech), ITMO University) Olga Rumiantceva (University ITMO) Elena Kiprushkina (Faculty of Biotechnologies (BioTech), ITMO University) Irina Shestopalova (Faculty of Biotechnologies (BioTech), ITMO University)

Presentation materials