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, Подпись: 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  2 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.