Numer 12/2000
Technologia przechowywania w kontrolowanych atmosferach, aczkolwiek bardzo pożądana ze względu na możliwość zachowania wysokiej jakości owoców, nie jest w Polsce powszechna, zarówno z uwagi na wysokie koszty inwestycyjne, jak i nieodpowiednią wielkość oraz strukturę sadów. Dominuje w Polsce przechowywanie owoców ziarnkowych w chłodni lub, co gorsza, w zwykłej przechowalni owoców niewyposażonej w choćby najprostsze urządzenia chłodnicze.
| Modernizacja bazy przechowalniczej | |||
| W zwykłych przechowalniach efektywne schłodzenie owoców po zbiorze i dalsze ich przechowywanie w optymalnej temperaturze jest praktycznie nieosiągalne. Temperatura powietrza w okresie zbiorów głównych odmian jabłek znacznie przekracza +5°C — często nawet w nocy nie spada poniżej tej granicznej wartości. Tak bywało zwykle w ostatnich sezonach przechowalniczych. Zbyt ciepłe owoce intensywnie oddychają, tracą wodę, przez co bardzo szybko spada ich jakość i wartość handlowa. Konieczność utrzymania się na rynku wymusza na sadownikach zainteresowanie modernizacją posiadanych obiektów, ich rozbudową oraz budową nowych. Najczęściej decydują się na dokupywanie instalacji chłodniczych do istniejących przechowalni. Wyposażanie obiektów w urządzenia KA ciągle jeszcze jest rzadsze. Każdy obiekt, niezależnie od technologii przechowywania, musi być wyposażony w sprawną instalację chłodniczą oraz skuteczną izolację termiczną ścian, stropu, a często również posadzki komory. Są trzy główne sposoby izolowania termicznego komór chłodniczych: 1. Styropian mocowany do ścian i sufitu komory, zabezpieczony z jednej strony izolacją parochronną, a z drugiej blachą aluminiową mocowaną do drewnianych łat. Połączenia między arkuszami blachy uszczelniane są różnego rodzaju masami trwale plastycznymi. 2. Natryskiwanie ścian, sufitu, często również podłoża pod posadzką pianą poliuretanową o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych. Ten sposób termoizolacji nie wymaga zakładania izolacji parochronnej ani zewnętrznej, mechanicznej warstwy osłonowej. 3. Panele (płyty warstwowe) typu "sandwich" z rdzeniem poliuretanowym lub styropianowym, obustronnie osłoniętym nisko profilowaną blachą stalową zabezpieczoną antykorozyjnie warstwą lakieru (np. akrylowego). Wszystkie z wymienionych sposobów termoizolacji przegród budowlanych, a szczególnie najpowszechniejsze natryskiwanie pianą poliuretanową, przy starannym wykonaniu dają de facto powłokę o właściwościach gazoszczelnych. Jeśli, dodatkowo, starannie wykonana posadzka w komorze jest wodoszczelna, to można z dużym prawdopodobieństwem założyć, że i ona jest gazoszczelna, zwłaszcza gdy w czasie eksploatacji komory utrzymuje się na jej powierzchni warstwa wody. Jeśli uzupełnieniem tak wykonanej komory są stosunkowo szczelne drzwi chłodnicze, to mamy do czynienia z komorą gazoszczelną, praktycznie w pełni przygotowaną do technologii KA, pomimo iż zamiarem inwestora było jedynie wykonanie zwykłej chłodni. W tym miejscu nasuwa się pytanie — dobrze to czy też źle, że zwykła komora chłodnicza jest jednocześnie gazoszczelna? Jeśli ma ona być wykorzystywana jako zwykła chłodnia, to odpowiedź brzmi: źle! A oto dlaczego tak jest. | |||
|
| |||
| Modyfikacja składu atmosfery | |||
| W owocach zebranych z drzewa, pomimo oddzielenia od rośliny macierzystej, nadal trwa proces oddychania zgodnie ze schematem: glukoza + tlen = dwutlenek węgla + woda + energia Tempo oddychania, czyli ilość tlenu zużywanego z powietrza otaczającego owoce oraz ilość produkowanego jednocześnie dwutlenku węgla wprowadzanego do atmosfery, rośnie wraz z temperaturą otoczenia, co ilustruje tabela 1. Tempo oddychania wyrażono w niej w miligramach dwutlenku węgla (CO2) produkowanego przez jeden kilogram owoców w czasie jednej godziny.
Owoce oddychające w gazoszczelnym pomieszczeniu modyfikują jego atmosferę obniżając zawartość tlenu, a podnosząc dwutlenku węgla. Jak szybkie mogą być te zmiany? Prześledźmy to na przykładzie komory chłodniczej o pojemności około 100 ton jabłek. Przeciętna objętość takiej komory wynosi około 420 metrów sześciennych, z czego tylko od 30% do 35% zajmują owoce wraz z opakowaniami, natomiast pozostałe 65% do 70% to powietrze. Przyjmijmy, że powietrze stanowi 65% objętości pustej komory, czyli około 275 m3. Załóżmy również, że komora jest szczelna, wszystkie owoce zostały schłodzone do około 0°C, i że średnie tempo ich oddychania w tej temperaturze wynosi 3 g CO2/tonę/godzinę. Iloraz oddychania (RQ) dla omawianego przypadku przyjęto za równy 1 (jeden). Oznacza to, że na każdą jednostkę objętości zużytego tlenu przypada taka sama objętość wyprodukowanego dwutlenku węgla. Zmiany stężenia tlenu i dwutlenku węgla wewnątrz komory przedstawia wykres. Skład powietrza atmosferycznego to w przybliżeniu 21% tlenu (O2), 0,03% dwutlenku węgla (CO2), 78% azotu (N2) oraz około 1% innych gazów (w tym pary wodnej, H2O).
Z wykresu wynika, że już po kilku dniach od zamknięcia komory jej atmosfera istotnie się zmienia. Po około tygodniu możliwe jest zrównanie się stężeń tlenu i dwutlenku węgla na poziomie 10,5% objętościowych, a po dwóch tygodniach można oczekiwać zbliżenia się stężenia tlenu do dolnych wartości granicznych umożliwiających jeszcze przechowywanie owoców. W każdej chwili procesu oddychania suma stężeń tlenu i dwutlenku węgla w komorze jest stała i wynosi 21%, czyli tyle, ile jest tlenu w normalnej atmosferze ziemskiej. W warunkach rzeczywistych, przy naturalnych nieszczelnościach komory, szybkość zmian stężenia gazów będzie mniejsza, z powodu dyfuzji tlenu do wnętrza komory i dwutlenku węgla na zewnątrz. W takim przypadku prostoliniowy przebieg zmian stężeń obu gazów widoczny na wykresie zmieni się na wykładniczy (linia krzywa). Równocześnie można postawić tezę, że przy naturalnej w Polsce tendencji do opóźniania terminu zbioru owoców oraz problemach z efektywnym ich schłodzeniem, można oczekiwać większego, niż przyjęte do obliczeń, tempa ich oddychania i, w efekcie, częściowego zniwelowania wpływu nieszczelności komory na dynamikę zmian stężenia gazów. | |||
|
| |||
| Skutki modyfikacji składu atmosfery | |||
| Są one dwojakie. Akumulacja dużych ilości dwutlenku węgla może doprowadzić do poważnych uszkodzeń zewnętrznych na skórce jabłek (płytkie zagłębienia, zmiany zabarwienia) i wewnętrznych — w miąższu owoców (zbrązowienia, kawerny). Tolerancja jabłek wobec krótkotrwałego, kilkudniowego traktowania po zbiorze dwutlenkiem węgla — nawet w bardzo wysokim stężeniu — jest duża, lecz przy długim okresie oddziaływania maleje, szczególnie w niskiej temperaturze. Wrażliwość owoców na dwutlenek węgla jest cechą odmianową i waha się od kilku do kilkunastu procent stężenia przy długotrwałym traktowaniu. Jabłka uszkodzone dwutlenkiem węgla tracą walory handlowe jako owoce deserowe, można próbować przeznaczyć je na potrzeby przetwórstwa. W szczelnej komorze chłodniczej, po długim okresie niekontrolowanej modyfikacji atmosfery, obok uszkodzeń wywołanych dwutlenkiem węgla mogą wystąpić także te związane z deficytem tlenu. Przy jego stężeniu niższym niż 1% owoce zaczynają wytwarzać etanol i estry, uszkodzeniom ulega skórka i miąższ. Takie jabłka mogą nie nadawać się nawet do przetwórstwa. Ważnym problemem związanym ze zmianami składu gazowego atmosfery w komorach chłodniczych jest bezpieczeństwo pracy w nich. Wchodzenie do komory o obniżonej, czasem znacznie, zawartości tlenu, a podwyższonej dwutlenku węgla może doprowadzić do utraty przytomności, uszkodzenia organów wewnętrznych, a nawet śmierci. Jest to szczególnie niebezpieczne w zwykłej komorze chłodniczej z samoistnie modyfikującą się atmosferą. Pracujący w niej ludzie mogą być całkowicie nieświadomi zagrożenia. Za bezpieczne dla człowieka przyjmuje się stężenie tlenu powyżej 18%. Stężenie dwutlenku węgla nie powinno przekraczać 0,5% dla pracy ciągłej (8 godzin) oraz 1,5% przy krótkiej (do 15 minut) obecności w komorze. Z podanego powyżej przykładu komory 100-tonowej wynika, że niebezpieczne dla człowieka wartości stężeń tlenu i dwutlenku węgla mogą wystąpić już po upływie kilku lub kilkunastu dni od jej załadunku. Tabela 2 przedstawia dokładniej wpływ atmosfer o różnej zawartości tlenu na fizjologię człowieka.
| |||
|
| |||
| Podsumowanie | |||
| Najlepszym rozwiązaniem problemów związanych z samoistną modyfikacją składu gazowego atmosfery w komorze chłodniczej jest przejście w niej na pełną technologię KA. Wymaga to jednak nakładów inwestycyjnych na dozbrojenie komory w niezbędne urządzenia kontrolno-pomiarowe i regulacyjne. Rozwiązanie doraźne to wietrzenie komory lub trwałe jej rozszczelnienie. Negatywnym skutkiem wietrzenia może być niestabilna temperatura w komorze oraz spadek wilgotności względnej atmosfery przechowalniczej. Prowadzi to do nadmiernej transpiracji przechowywanych owoców i związanej z tym "ususzki", co negatywnie wpływa na ich jakość. Trudna do określenia jest częstotliwość wietrzenia komory lub stopień jej rozszczelnienia. Alternatywnym rozwiązaniem może być tak zwana modyfikowana kontrolowana atmosfera (MA). Jest to jedna z najstarszych technologii KA, kiedyś dość powszechna w przechowalnictwie owoców w krajach zachodnich, ze względu na prostotę i małe nakłady inwestycyjne. Warunkiem koniecznym i wystarczającym do jej prowadzenia jest komora gazoszczelna (z zaworem bezpieczeństwa) i prosty analizator stężenia tlenu i dwutlenku węgla (np. chemiczny analizator Orsata). Nie jest potrzebne źródło azotu oraz płuczka dwutlenku węgla. W MA osiąga się najczęściej atmosferę typu 5 : 16, czyli o składzie 5–6% dwutlenku węgla i 15–16% tlenu (suma 21%, reszta azot). Skład atmosfery ustala się samoistnie dzięki opisanemu wcześniej procesowi oddychania owoców. Po osiągnięciu stężenia dwutlenku węgla na poziomie 6% i odpowiadajacego mu stężenia tlenu 15% należy w sposób kontrolowany przewietrzyć komorę powietrzem atmosferycznym tak, aby stężenie dwutlenku węgla spadło np. do 5%, a stężenie tlenu wzrosło do 16%. Proces pomiaru stężeń gazów i wietrzenia powtarza się wielokrotnie, aż do zakończenia przechowywania. Dla niektórych odmian jabłek efekty przechowywania są porównywalne ze standardową KA (5 : 3), dla większości — rezultaty są lepsze niż w zwykłej chłodni. Stosowanie modyfikowanej atmosfery jest dobrym i bezpiecznym treningiem dla operatora chłodni przed podjęciem decyzji o wprowadzeniu pełnej wersji technologii KA, na przykład typu ULO. Wyjaśnienia wymaga przydatność technologii MA dla nowych odmian jabłek uprawianych w Polsce. Zbigniew B. Jóźwiak jest pracownikiem Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach | |||
