Сельское
хозяйство/4. Технологии хранения и
переработки сельскохозяйственной продукции
Асланова
М. С., к.т.н., доц. Магеррамов М.А.
Азербайджанский
Государственный Аграрный Университет, Азербайджан
Экспериментальное исследование
процесса дыхания плодов граната в МГС.
Одним из перспективных плодов Азербайджана,
который имеет высокое пищевое качество, являются плоды граната. Перспективы
расширения производства и экспорта граната связаны с необходимостью проведения
научных исследований технологии охлаждения и увеличение срока холо-дильного
хранения свежих плодов в модифицированной газовой среде (МГС), а также
технологии замораживания плодов или их зерен с дальней-шим долгосрочным
хранением, транспортированием в замороженном состоя-нии. Физико-химические
процессы, биохимические реакции, фазовые и структурные преобразования воды
существенно влияют как на изменения качества плодоовощного сырья, так и на
режимы и сроки его хранения. Реше-нию физико-химических, теплофизических,
тепломаcсообменных задач, а че-рез
них и задач проектирования технологий сохранения плодов граната в ус-ловиях МГС
или в замороженном состоянии посвящены наши исследовании. В данном материале
рассмотрены процессы дыхании плодов граната.
В качестве объектов
экспериментального исследования нами были выбраны наиболее распространенные и
имеющие промышленное значение в Азербайджанской республике плоды граната сорта Гюлейша
азебайджанская, Бала Мюрсаль, выращиваемые в традиционных районах
гранатоводства (Геогчай- Кюрдамирские районы) и новые перспективные сорта Ени
Гюлей-ша и Гашанг выращенные в 2007-
2009 гг. в Геогчайском опорном пункте АзНИИ Садоводства и Субтропических
Культур. Также использовали турецкие
плоды граната, которые присутствовали на азербайджанском рынке в период от
сентября до мая 2007-2010 г. и
использованы в экспериментах с целью сравнения.
Кроме
того, для проверки математической модели использовались комплексные данные
исследований по гранату Магеррамова М. А.[1].
Основной
задачей экспериментального исследования являлось опреде-ление интенсивности
дыхания плодов граната и коэффициентов Михаэлиса- Ментена Ki модернизированным методом закрытой системы,
при котором не использовались пипетки
для газового отбора.
Процессы дыхания и
испарения плодов граната воспроизводились на установке, представленный в [2] и
модифицированной нами.
Эксперименты по определению интенсивности
дыхания плодов граната указанных сортов повторены 5 раза. Погрешность измерения
не больше 4%.
При обработке полученных экспериментальных
данных использова-лись, прежде всего, разработанная математическая модель,
реализующие ее расчетные алгоритм и компьютерные процедуры. Методика обработки
экспериментальных данных состоит из следующих операций :
1)
из данных опыта
определяются функции концентрации от времени О2=f1 (t), CO2= f2 (t) статистическим методом наименьших квадратов
(алгоритм оптимизации NELDMIT);
2) определяются производные концентрации по времени:,;
3) использование новой математической модели
для апробации экспериментальных данных.
В закрытой системе коэффициенты газовых проницаемостей равны нулю, поэтому
дифференциальные уравнения изменений концентрации О2 и СО2 имеют следующий вид:
(1)
(2)
Из массивов полученных опытных данных и производных
концентрации по времени(n - число проведенных измерений) и формул (1,2) путем
использования метода наименьших квадратов для минимизации отклонений между
расчетными и экспери-ментальными данными значения D(K1,x,K2x,K3x,K4x), (3) , получили массивы коэффициентов [2]:
, (3)
В результате обработки
экспериментальных данных получены коэффициенты модели дыхания в МГС в
уравнениях Михаэлиса- Ментена (ММ) для плодов граната сортов “Гюлейша азербайджанская”,
“Бала Мюрсаль”, “Ени гюлейша” и “Гашанг” после месячного хранения при разных температурах . Значения этих
коэффициентов представлены в табл. С целью сравнения параметров модели для различных
сортов граната, дополнительно введены в табл. данные исследований М. А.
Магеррамова [1].
Если теперь
воспользоваться формулой Аррениуса, вместе с фор-мулами
Михаэлиса- Ментена (ММ) с параметрами,
полученными при обработке экспериментальных данных, получаем возможность сопоставле-ния
данных при одинаковых значениях
температуры, а
также получаем полную математическую модель (на любых значениях температуры)
дыхания граната в рамках гипотезы об ферментно- субстратном комплексе (ФСК).
Уравнения ММ вместе с формулой Аррениуса по сути представляют нелинейную
функцию, которая зависит от трех переменных: концентрации кислорода, диоксида
углерода, средней температуры в упаковке с МГС. Зависимости коэффициентов в
уравнениях ММ от температуры, показывают большую разницу между энер-
Таблица
Параметры Михаэлиса-Ментена для интенсивности дыхания различных сортов
граната по поглощению О2 (О2
мл ·кг-1·час-1)
№ |
Сорт
|
Температура,
(оС) |
K1,O2 (мл
О2/кг.час) |
K2 (%) |
K3 (%) |
K4 (%) |
R2 |
Источник |
1 |
Гюлейша азербайджанская |
0-2 |
35,0 |
- |
- |
- |
0,995 |
данные [1] |
4 |
37,7 |
- |
- |
- |
0,993 |
|||
6 |
47,0 |
- |
- |
- |
0,992 |
|||
12 |
60,6 |
- |
- |
- |
0,990 |
|||
2 |
Гашанг |
0-2 |
27,2 |
22,91 |
- |
53,81 |
0,986 |
наши данные |
4 |
42,1 |
26,12 |
- |
56,96 |
0,989 |
|||
6 |
64,5 |
29,88 |
- |
60,15 |
0,987 |
|||
12 |
92,6 |
33,92 |
- |
62,68 |
0,91 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
Ени Гюлейша |
0-2 |
43,1 |
18,22 |
10,47 |
|
0,996 |
наши данные |
4 |
62,8 |
30,14 |
- |
59,43 |
0,993 |
|||
6 |
75,1 |
15,20 |
24,9 |
- |
0,996 |
|||
12 |
94,6 |
34,06 |
- |
64,08 |
0,992 |
|||
4 |
Бала Мюрсаль |
0-2 |
33,6 |
- |
- |
- |
0,99 |
данные [1] |
4 |
37,4 |
- |
- |
- |
0,896 |
|||
6 |
52,4 |
- |
- |
- |
0,992 |
|||
12 |
66,9 |
- |
- |
- |
0,993 |
|||
5 |
Турецкий сорт |
0-2 |
44,8 |
15,56 |
27,96 |
- |
0,99 |
наши данные |
4 |
64,2 |
29,88 |
- |
60,55 |
0,89 |
|||
6 |
68,9 |
29,98 |
|
60,93 |
|
|||
12 |
90,6 |
32,44 |
- |
63,78 |
|
гиями
активации различных сортов граната.
Это объясняется тем что, во первых, эта
величина сильно зависит от сорта и степени зрелости плодов граната, во вторых,
дыхание это многоступенчатый и сложный процесс, поэтому коэффициенты уравнений
ММ имеют смысл только как полуэмпирические значения, которые тесно зависят от
эндогенных и экзогенных условий выращивания и хранения граната. Также вытекает
из полученных результатов, что модель дыхания по уравнениям ММ в рамках
гипотезы об ФСК, хорошо работает с конкретным сортом плодов определенного
урожая. Эта модель с определенными коэффициентами как общая для всех плодов
граната не всегда дает приемлемые результаты при прогнозировании характеристик
режимов хранения в МГС.
Используя полученные результаты для сорта” Гюлейша азербайджанская”
(табл.1), получаем также значения характеристик дыхания этого сорта (урожай
2008- 2009 гг.), при 2оС и 12оС в сравнении с данными [1].
Анализ
полученных данных показывают, что результаты расчета ин-тенсивности дыхания
граната сорта Гюлейша азербайджанская при 2оС и 12оС в среде открытого воздуха в рамках
разработанной математической модели удовлетворительно совпадают с результатами ранних
исследований [1], поэтому полученные результаты можно использовать для решения
задач дальнейшей апробации разработанной математической модели.
Литература
1.
Магеррамов М.
А. Свойства плодов граната и их хранение в модифици-рованной атмосфере. Баку,
«Тахсил», 2002, 185 с.
2.
Нгуен В. З.
Разработка процессов холодильной технологии плодов ман-
го методами
теплофизического моделирования. Диссертация канд. тех.
наук. Одесса- 2008, 239
с.