Холодильные склады для фруктов и овощей

Чтобы оценить сложность этого процесса, нужно хотя бы кратко остановиться на том, какие, собственно, задачи приходится решать в процессе хранения – с какими естественными процессами, происходящими со столь вожделенной в холодное зимнее время плодоовощной продукцией приходится бороться.

В растительных продуктах, к которым относятся овощи и фрукты, содержится от 75 до 95% воды. С момента сбора урожая в плодах и овощах начинают происходить химические и микробиологические процессы, характер которых определяется биологическими функциями. Основным физиологическим процессом, продолжающимся в плодах и овощах после сбора, является дыхание. Интенсивность дыхания и связанных с ним обменных процессов зависит от температуры. В частности, для плодов и ягод характерно так называемое послеуборочное созревание, в процессе которого, за счет перехода питательных веществ из мякоти, формируются семена. Оно сопровождается снижением количества хлорофилла (постепенно исчезает зеленый цвет) и появлением других пигментов, накоплением этилена, уменьшается содержание витаминов и влаги. Таким образом, возможный срок хранения овощей и фруктов определяется в основном степенью их зрелости при сборе урожая.

На практике различают две степени зрелости – съемную и потребительскую. Съемная зрелость определяется необходимостью последующей транспортировки и возможностями хранения, а потребительская – пригодностью для использования. С точки зрения потребителя одним из главных процессов, происходящих в плодах и овощах после сбора, является испарение влаги. Испарение приводит к снижению массы и увяданию. Заметное увядание плодов наступает при потере 4–6% влаги, а ягод и листовых овощей – при потере 1,5–2%.

Следовательно, главная задача при хранении сводится к торможению физиолого-биохимических процессов, предотвращению развития фитопатогенных микроорганизмов и уменьшению потерь влаги. Один из эффективных способов добиться этого результата – быстрое предварительное охлаждение. Скорость такого охлаждения зависит от вида плодов и овощей. Если съемная и потребительская зрелость совпадают, что характерно для ягод (в т. ч. вишни, черешни) и огурцов, или наступает через сравнительно короткий период, как у абрикосов, персиков, слив и дынь, процесс охлаждения должен занимать не более 5 часов. А, например, у зимних сортов яблок и груш, которые достигают потребительской зрелости в процессе длительного хранения, процесс охлаждения может занимать и сутки.

То есть первая задача, которую необходимо решить вне зависимости от того, закладываются ли овощи и фрукты на хранение в непосредственной близости от места сбора либо транспортируются к месту хранения на значительные расстояния, – это обеспечение возможности предварительного охлаждения. Его можно осуществлять в обычных камерах хранения при частоте воздухообмена 30–40 раз в час, в специальных камерах предварительного охлаждения с увеличенной до 60–100 раз в час частотой воздухообмена, в аппаратах интенсивного воздушного охлаждения, в том числе туннельного типа, а также холодной водой методом орошения или погружения.

Решение задачи достаточно долговременного хранения овощей и фруктов, таким образом, может развиваться двумя основными путями: хранение в непосредственной близости от места сбора урожая и хранение в регионе потребления. Регионами наиболее концентрированного потребления являются мегаполисы, где стоимость хранения достаточно велика за счет высоких ставок аренды складских площадей. Тем не менее этот вариант вполне может рассматриваться для импортируемых фруктов и овощей, закупаемых большими, в том числе судовыми, партиями.

Однако наиболее интересным с коммерческой точки зрения представляется вариант территориального объединения процесса выращивания, сбора урожая и последующего хранения. В этом случае склады для хранения овощей и фруктов могут возводиться по одной из относительно недорогих строительных технологий, в частности, с использованием облегченных металлоконструкций или по бескаркасной технологии. Каркасные хранилища выполняются из быстровозводимых облегченных металлоконструкций. Для создания теплоизоляционного контура, как правило, используются сэндвич-панели, для внешней обшивки применяется профилированный стальной лист. Такая конструкция относительно легко масштабируется, что позволяет увеличивать объем хранения.

Применение технологий бескаркасного строительства позволяет ускорить процесс возведения хранилищ за счет использования панелеформовочных машин. Созданные в результате применения такой технологии сооружения обладают высокой прочностью, устойчивостью к ветровым и снеговым нагрузкам. Их существенным преимуществом также является отсутствие мощного фундамента. Возводимые бескаркасным методом склады могут быть одно- или двухслойными, с прослойкой утеплителя между слоями.

В дальнейшем, в соответствии с поставленной задачей, могут выбираться варианты различной степени технологической оснащенности. Это определяется видом хранимой продукции – однородной или в ассортименте, способом ее хранения – навалом или в упаковочной таре, предполагаемым сроком хранения. Соответственно, при долговременном хранении разнотипной продукции необходимо обеспечить температурное зонирование.

Наиболее практичен вариант хранения овощей и фруктов с использованием холодильной системы и системы вентиляции. Его проблематика достаточно подробно рассмотрена в большом числе публикаций, касающихся строительства и оснащения среднетемпературных холодильных складов. В то же время очень большой интерес вызывают специальные технические устройства, которыми оснащаются именно склады для хранения овощей и фруктов, в первую очередь оснащенные системами организации регулируемого микроклимата и контролируемой атмосферы. Организация регулируемой атмосферы является технологией, которая позволяет значительно увеличить продолжительность хранения продукции и сохранить ее качество. Хранение фруктов и овощей в условиях регулируемой газовой среды происходит в специальных овощехранилищах, холодильных камерах, полимерных пленках, полиэтиленовых контейнерах.

В этой сфере существует также несколько уровней сложности. На первом уровне в основном достигается контролируемое содержание углекислого газа при поддержании необходимого температурного режима и влажности воздуха. В этом случае параметры контролируемой атмосферы примерно соответствуют содержанию кислорода в 3–4% и углекислого газа в 3–5%, при том, что содержание кислорода в обычной атмосфере составляет порядка 21%, азота – 78%, углекислого газа 0,03%. Превышение содержания CO2 приводит к довольно быстрой порче овощей и фруктов, при этом, в частности, может появляться неприятный вкус и запах, наблюдаться развитие некоторых грибковых образований, ухудшиться товарный вид сохраняемых овощей и фруктов. Задача поглощения избыточного углекислого газа решается использованием скрубберов (иногда называемых газопромывателями). С помощью скрубберов из холодильных камер удаляют углекислый газ и часть образующегося этилена. Способ удаления достаточно прост и основан на применении активированного угля, который адсорбирует молекулы газа. Воздух из холодильной камеры прокачивается через активированный уголь с помощью вентилятора низкого давления, который потребляет минимум электроэнергии, а затем возвращается обратно.

Более сложная система создания контролируемой атмосферы предусматривает снижение содержания кислорода до 2–5% и углекислого газа до 1–3%. Это достигается за счет вытеснения их азотом, для чего в систему интегрируется генератор, который производит его из окружающего воздуха. Генератор азота состоит из двух взаимозаменяемых баков с углеродными молекулярными ситами, которые могут на протяжении определенного времени адсорбировать молекулы кислорода. Когда один из баков насыщается, происходит автоматическое переключение на другой бак. В наполненном баке в это время осуществляется процесс регенерации.

Третий, наиболее высокий с точки зрения технологической реализации, уровень создания регулируемой атмосферы предусматривает не только ультранизкую концентрацию кислорода (в пределах 1–1,5%) и углекислого газа (0–2%), но и снижение содержания выделяющегося в процессе созревания фруктов и овощей этилена. Данная схема требует применения еще одного класса устройств – каталитического конвертера этилена. Газ этилен выделяется овощами и фруктами и стимулирует их созревание, поэтому контроль над его содержанием дает возможность хранить их в течение длительного периода времени.

На рынке присутствуют каталитические конвертеры этилена от многих производителей. Общий принцип их действия основан на принудительной рециркуляции воздуха над слоем катализатора, хранимым при повышенной температуре. В процессе каталитического взаимодействия этилена с кислородом воздуха происходит его распад на углекислый газ и воду.

При помощи конвертора можно достичь соотношения этилена к общему объему воздуха в камере 1/109 без применения токсичных химических реагентов. Таким образом, процесс очищения воздуха в холодильных камерах не оказывает негативного воздействия на окружающую среду. Не менее важным является малое количество энергии, необходимое для работы конвертора. Это обеспечивается за счет рекуперации тепла в закрытой системе конвертора и холодильной камеры.

Однако собственно организацией хранения процесс, как правило, не заканчивается. Необходимо еще предусмотреть техническую стадию придания овощам и фруктам товарных качеств, то есть организовать процесс дозаривания непосредственно перед отправкой продуктов в торговые точки. Рассмотрим этот процесс на примере такого хорошо известного нам фрукта, как банан. Эти фрукты произрастают в тропиках и субтропиках, при этом промышленно выращиваются преимущественно в Южной и Центральной Америке. Бананы собирают в недозрелом виде, а в пути и по прибытии в пункты потребления они дозревают в складах. В Россию бананы поставляются морским путем мощными рефрижераторными судами, холодильные установки которых позволяют сохранить фрукты в состоянии «съемной» зрелости в течение всего периода транспортировки. Срок хранения может варьироваться от 28 дней с момента сбора до 40–50 дней. Его увеличение достигается за счет использования при хранении регулируемой атмосферы.

При подготовке к розничной торговле продукт доводится до определенной степени зрелости за счет выдерживания его в камерах газации. Процесс дозревания стимулируется этиленом (в противоположность стадии хранения, когда содержание этилена, наоборот, уменьшается). Обработка этиленом производится однократно.

Процесс доведения снятых недозрелых плодов в хранилищах, складах или специально оборудованных камерах до состояния потребительской спелости называется доза’риванием. Режим дозаривания может быть ускоренным (до 4 дней), нормальным (5–6 дней) и медленным (8  дней). Более высокое качество плодов наблюдается при медленном дозаривании бананов при пониженных температурах. Летом и зимой интервал температуры дозаривания различается. Если в процессе дозаривания допустить переохлаждение, в зеленых бананах появляются продольные прожилки коричневого цвета под верхним слоем кожуры, кожура становится серой. Результатом же повышения температуры за пределы оптимального интервала является размягчение мякоти, слабые ножки плодов, лопнувшая кожура и коричневые пятна на зеленовато-желтой кожуре. Также значительно снижается срок последующего хранения.

В камере дозаривания необходимо поддерживать высокий уровень влажности – 85–95% для поддержания товарного вида и предотвращения потери овощами и фруктами влаги. В ходе этого процесса контролируется как температура воздуха в камере, так и температура мякоти плода (поскольку в процессе дозревания плоды выделяют тепло). Температура окружающей среды, оптимальная для процесса дозаривания: +15...+18 °С.

Подытоживая сказанное выше, можно отметить, что в технологической схеме современного высокотехнологичного комплекса для долговременного хранения овощей и фруктов должна быть предусмотрена стадия ускоренного предварительного охлаждения (перед закладкой на хранение либо перед транспортировкой к месту хранения). В многопрофильном (для хранения различных видов овощей и фруктов) комплексе должны быть предусмотрены камеры хранения с автоматическим регулированием температуры в диапазоне от –2 до +7 °С с системой поддержания необходимого уровня влажности воздуха.

Если хранение осуществляется в условиях контролируемой атмосферы, то хранилище, наряду с необходимым комплексом холодильного и вентиляционного оборудования, может быть оборудовано скрубберами, генераторами азота и конвертерами этилена. Важное значение имеет финальная стадия – придание продуктам товарного вида и перевода их из охлажденного состояния, в котором они хранились, в состояние, соответствующее условиям продажи. При этом на продуктах не должен образовываться конденсат. Эта операция производится в так называемых «камерах отепления». Кроме того, на этой стадии может реализовываться процесс дозревания фруктов и овощей, для чего хранилище оснащается камерами дозаривания.

Все рассмотренные нами процессы требуют не только дорогостоящего оборудования, но и точного соблюдения всех параметров. Так что, перед тем, как насладиться вкусом и ароматом только что купленного «зимнего» яблока, не помешает вспомнить о том, что его появлению на нашем столе предшествовал сложный, весьма технологичный и такой важный процесс сохранения товарного вида и потребительских свойств.