CZY DUŻE STĘŻENIE CO
CZY DUŻE STĘŻENIE CO
2W ATMOSFE
W ATMOSFE
RZE PRZECHOWALNI
ZAGRAŻA JAKOŚCI ZIEM
M
NIAKÓW
dr Zbigniew Czerko
IHAR, Zakład Przechowalnictwa i Przetwórstwa Ziemniaka w Jadwisinie, 05-140 Serock
uż od wielu lat dochodzą z praktyki gło-sy zwracające uwagę na gorszą jakość ziemniaków w wyniku dużej koncentra-cji dwutlenku węgla w przechowalni. W Za-kładzie Przechowalnictwa i Przetwórstwa IHAR w Jadwisinie wykonano doświadcze-nie, w którym przechowywano bulwy czte-rech odmian – Asterix, Tokaj, Saturna, Mon-sun – w komorach o stężeniu CO2 podwyż-szonym do 0,1, 1,0, 3,0 i 5,0% (Grant P06T 03828). W artykule przedstawiono zasadni-cze wyniki uzyskane w sezonie 2006/07.
J
W przechowalni ziemniaków, niezależnie od sposobu przechowywania czy pojemności komór przechowalniczych, głównym zada-niem jest utrzymanie odpowiedniej tempera-tury, wilgotności oraz wymiana powietrza w
celu dostarczenia tlenu do oddychania bulw i usunięcia dwutlenku węgla z przechowalni. Zadania te mogą być realizowane przy wy-korzystaniu dobrze działającego systemu wentylacji w przechowalni.
Koncentracja CO2 w przechowalni zależy z jednej strony od intensywności oddychania bulw, a z drugiej od sprawności systemu wentylacji, który powinien codziennie doko-nywać wymiany powietrza. O intensywności oddychania bulw w przechowalni decyduje odmiana, temperatura przechowywania i stan fizjologiczny bulw. Na początku okresu przechowywania intensywność oddychania jest największa, po mniej więcej miesiącu spada i taki stan trwa zwykle do marca. Od kwietnia oddychanie znowu wzrasta (tab.1).
Tabela 1
Intensywność oddychania badanych odmian podczas przechowywania
w temperaturze 8oC w sezonie 2006/2007 (mg CO
2/kg/h)
Odmiana
Termin pomiarów/dni przechowywania 13.10. 2006 (1) 21.11. 2006 (39) 19.12. 2006 (67) 22.01. 2007 (101) 19.02. 2007 (129) 20.03. 2007 (158) 18.04. 2007 (187) średnia Saturna 4,5 1,4 1,2 1,1 1,2 1,6 2,6 1,9 Tokaj 4,5 1,9 1,3 0,9 1,0 1,6 2,1 1,9 Monsun 5,3 2,1 1,8 1,4 1,3 1,7 2,4 2,3 Asterix 3,7 1,8 1,1 1,6 1,6 2,2 3,1 2,2
Do utrzymywania wymaganej temperatury oraz wymiany powietrza w przechowalni sto-sowane są różne systemy wentylacji, ale w nowoczesnych przechowalniach dominują dwa zasadnicze typy, związane ze sposo-bem składowania ziemniaków: przepływowy (składowanie luzem) i opływowy
(składowa-nie w paletach skrzyniowych). Różnica w bu-dowie systemów wentylacji oraz sposobie wymiany powietrza w złożu bulw powoduje, że średni poziom stężenia CO2 układa się trochę inaczej w obu typach przechowalni.
Podstawowe różnice w systemach wentylacji przeznaczonych
do składowania luzem i w paletach skrzyniowych
Pryzma ziemniaków w przechowalni o skła-dowaniu luzem ma wysokość 4,5 m. Prze-chowalnia jest wyposażona w system wenty-lacji przepływowy o dawce powietrza około 90 m3/t h przy średnim dobowym czasie wie-trzenia wynoszącym 4 godziny. System przepływowy charakteryzuje się tym, że po-wietrze podczas wentylacji przepływa wokół wszystkich bulw, a po zaprzestaniu wentyla-cji ruch powietrza w pryzmie jest ograniczo-ny do przepływu konwekcyjnego.
Przechowalnia o składowaniu w paletach skrzyniowych posiada system opływowy. Pa-lety są przeważnie ustawione w stosy na 4-6 poziomach, między stosami jest odstęp sze-rokości 10 cm do przepływu powietrza. Pale-ta konstrukcji drewnianej o pojemności 500-1200 kg posiada w dnie i po bokach szczeli-ny między deskami o szerokości 2 cm. Po-wietrze w przechowalni napływa górą, gdzie jest rozprowadzane w przestrzeni przecho-walni przez kanały rurowe, i opada między stosami palet. Dawka wentylacyjna wynosi 120 m3/t h, a dobowy czas wietrzenia około 6-7 godzin. W tego typu przechowalniach (z systemem opływowym) podczas wentylacji następuje szybka wymiana powietrza w przestrzeni przechowalni, natomiast ruch po-wietrza wewnątrz palety skrzyniowej w szczelinach między bulwami jest powolny, gdyż odbywa się tylko dzięki zjawisku grawi-tacji.
Dla wymiany powietrza w przechowalni ważnym parametrem jest jej kubatura przy-padająca na 1 m3 bulw, która łącznie z daw-ką wentylacyjną decyduje o krotności wymia-ny powietrza. W analizowanej przechowalni
o składowaniu luzem kubatura przypadająca na 1 m3 bulw wynosiła 1,9 m3, a w przecho-walni o składowaniu w paletach skrzynio-wych 2,9 m3.
Zmiana koncentracji CO2
w wyniku wentylacji przechowalni
Ogólne parametry stężenia CO2 w obu prze-chowalniach przedstawiono w tabeli 2. Śred-ni poziom stężeŚred-nia w długotrwałym okresie przechowywania wynosił w przechowalni o składowaniu luzem 0,36%, a w przechowalni z paletami skrzyniowymi 0,10%. Średnie maksymalne wartości stężenia CO2 w prze-chowalni o składowaniu luzem wynosiły 0,82, a w przechowalni o składowaniu w pa-letach skrzyniowych 0,21%. Badania oparte na pomiarze stężenia CO2 w przechowal-niach pokazują, że przebieg zarówno wzro-stu stężenia CO2 po zaprzestaniu wentylacji, jak i spadku stężenia podczas wentylacji jest inny w obu typach przechowalni. Natych-miast po rozpoczęciu wentylacji ziemniaków powietrzem zewnętrznym następuje spadek stężenia CO2 w obu przechowalniach. Szyb-sze tempo spadku jest w przechowalni o składowaniu luzem. Wyjściowe, najniższe stężenie CO2, wynoszące 0,05-0,06%, w obu przechowalniach jest osiągane po 60 minu-tach, jednak już po 30 min wentylacji w obu można zauważyć istotny spadek stężenia CO2. Biorąc pod uwagę, że dobowy czas wentylacji potrzebny do codziennego obniże-nia temperatury w tego typu przechowal-niach wynosi najczęściej od 2 do 10 godzin, proces obniżania koncentracji CO2 do najniż-szego poziomu powinien zachodzić w każ-dym cyklu wietrzenia (w zasadzie codzien-nie).
Tabela 2
Zestawienie danych dotyczących stężenia, tempa przyrostu i spadku CO2 (%)
w czasie wentylacji w przechowalni o składowaniu luzem i w paletach skrzyniowych
Rodzaj
przechowalni Max. Min. Średnia
Przyrost na 1 godz. Spadek na 1 godz. Spadek po 0,5 h Składowanie luzem 0,82 0,06 0,36 0,09 0,46 0,38 Składowanie w paletach 0,21 0,05 0,10 0,03 0,09 0,07
Narastanie stężenia CO2 w okresie bez wentylacji następuje szybciej w przechowalni
o składowaniu luzem. Jest to związane z mniejszym wskaźnikiem kubatury
przecho-walni przypadającej na 1 m3 ziemniaków (lu-zem 1,9, w paletowej – 2,9). Teoretyczny przyrost stężenia CO2 w pomieszczeniu przy stałym źródle zasilania powinien mieć prze-bieg liniowy. W badanych przechowalniach przyrost stężenia ma tendencję malejącą. Przyczyniać się do tego może rozciągnięte w czasie rozpraszanie CO2 poza strefę pryzmy ziemniaków w trudno dostępnych przestrze-niach przechowalni (przestrzeń kanałów wentylacyjnych).
Wpływ zwiększonego stężenia CO2
na jakość i straty przechowalnicze ziemniaków
W doświadczeniu przeprowadzonym w dziale IHAR w Jadwisinie wzięły udział 4 od-miany: Asterix, Saturna, Tokaj i Monsun. Temperaturę w komorze z pojemnikami utrzymywano zgodnie z wymaganiami dla przetwórstwa (8oC), z zachowaniem okresu
przygotowawczego (2 tyg. dojrzewanie w 15oC i 2 tyg. obniżania temperatury). Wilgot-ność utrzymywano na poziomie 95-98%. Za-łożony poziom CO2 utrzymywano w pojemni-kach w wyniku oddychania bulw oraz uzupeł-niając go z butli ze sprężonym CO2 i regulu-jąc za pomocą urządzenia „AirTech agro”. Po okresie przechowywania oceniano po-ziom cukrów redukujących w bulwach, barwę produktów smażonych oraz straty przecho-walnicze.
Największą zawartość cukrów redukują-cych miały bulwy wszystkich odmian prze-chowywanych w atmosferze o największej koncentracji CO2 (3 i 5%). Nie wykazano istotnych różnic w poziomie tych związków w bulwach po przechowaniu ich w atmosferze 0,1 i 1,0% CO2. Bulwy odmiany Tokaj zawie-rały najmniej cukrów, a istotnie wyższym po-ziomem cechowały się Asterix i Monsun.
Tabela 3
Zawartość cukrów redukujących (% św. masy)
w różnych terminach przechowywania w różnych stężeniach CO2 (sezon 2006/07)
Stężenie CO2
Kolejne miesiące przechowywania
Średnio I II III IV V VI VII 0,1% 0,26 0,34 0,40 0,44 0,37 0,42 0,36 0,37 1,0% 0,26 0,29 0,45 0,30 0,59 0,34 0,35 0,37 3,0% 0,26 0,40 0,57 0,56 0,51 0,47 0,53 0,47 5,0% 0,26 0,48 0,63 0,53 0,80 0,89 0,87 0,64
NIR dla współdziałania stężenie x terminy = 0,24 NIR=0,09
Barwa chipsów i frytek jest głównym para-metrem, który charakteryzuje przydatność danej odmiany do przetwórstwa spożywcze-go. Najjaśniejsze chipsy (6,1 w skali 9-sto-p-niowej, gdzie 1 – ciemne, 9 – jasne) otrzy-mano z bulw przechowywanych w środowi-sku o najmniejszym stężeniu CO2 (0,1%), a nieznacznie ciemniejsze przy większej kon-centracji CO2 (tab. 4). Zaobserwowano różni-ce odmianowe – najjaśniejszą barwę miały chipsy uzyskane z bulw odmiany Saturna przechowywanej w stężeniu CO2 1%. Chipsy usmażone z pozostałych odmian były nie-znacznie ciemniejsze.
Podobnie najjaśniejszą barwę frytek (2,0 w skali 6-stopniowej, gdzie 6 – ciemne, 1 – jasne) uzyskano z bulw przechowywanych w atmosferze o najmniejszym stężeniu CO2, a
najciemniejszą z bulw przechowywanych w największym stężeniu CO2 (tab. 5). Z 4 bada-nych odmian nieznacznie ciemniejsze frytki uzyskano z odmiany Asterix.
Po okresie przechowywania oceniono straty przechowalnicze (ubytki naturalne, kiełki, choroby). Ziemniaki przechowywane w wyższym stężeniu dwutlenku węgla miały nieznacznie niższe ubytki naturalne. Było to wynikiem obniżonej intensywności oddycha-nia bulw przy większym stężeniu CO2. Naj-wyższe stężenie CO2 przyczyniło się nato-miast do wyrastania małych bulwek przy kieł-kach (tab. 6). U odmian Tokaj i Asterix wyra-stania bulwek nie zaobserwowano w żad-nych warunkach. W wyższej koncentracji CO2 >1,0% wystąpiło większe porażenie chorobami.
Barwa chipsów (w skali 9-stop.)
w różnych terminach przechowywania w różnych stężeniach CO2 (sezon 2006/07)
Stężenie CO2 I IIKolejne miesiące przechowywaniaIII IV V VI VII Średnio
0,1% 5,3 6,2 6,4 6,1 6,7 6,2 5,7 6,1
1,0% 5,3 7,0 6,1 6,0 6,1 5,8 5,2 5,9
3,0% 5,3 6,3 5,9 5,7 6,2 5,6 4,9 5,7
5,0% 5,3 6,1 6,1 6,0 5,3 4,9 5,3 5,6
NIR dla współdziałania stężenie x terminy = 0,81 NIR=0,31
skala 1-9, gdzie 1 – ciemne, 9 – jasne
Tabela 5
Barwa frytek (w skali 6-stop.)
w różnych terminach przechowywania w różnych stężeniach CO2 (sezon 2006/07)
Stężenie CO2 Kolejne miesiące przechowywania Średnio
I II III IV V VI VII
0,1% 2,3 2,2 1,7 2,0 2,2 1,8 2,1 2,0
1,0% 2,3 1,6 2,2 2,3 2,5 1,8 2,0 2,1
3,0% 2,3 1,6 2,2 2,5 2,7 2,1 2,5 2,3
5,0% 2,3 2,1 2,5 2,8 3,2 3,2 3,1 2,7
NIR dla współdziałania stężenie x terminy = 0,71 NIR=0,27
skala 1-6, gdzie: 1 – jasne, 6 – ciemne
Tabela 6
Straty bulw powstałe podczas przechowywania
w różnych stężeniach CO2 (sezon 2006/07)
Stężenie CO2/Odmiany Ubytki naturalne (%) Kiełki (%) Bulwki (%) Kiełki + bulwki (%) Porażenie chorobami (%) Suma strat Średnia dla stężeń CO2:
5% 3% 1% 0,1% 1,3 1,7 2,1 2,5 1,2 1,3 2,0 1,8 1,5 1,0 0,3 0,0 2,7 2,3 2,3 1,8 2,5 3,4 2,9 1,6 6,4 7,3 7,1 6,1 NIR 0,4 0,4 0,3 0,5 1,1 1,2
Średnie dla odmian Tokaj Monsun Saturna Asterix 1,1 2,0 2,2 2,3 1,6 0,7 0,8 3,3 0,0 1,2 1,5 0,0 1,6 1,9 2,3 3,3 2,7 3,5 1,2 3,0 5,4 7,4 5,5 8,6 NIR 0,4 0,4 0,3 0,5 1,1 1,2 Podsumowanie
Badania pokazują, że wyższa koncentracja CO2 zasadniczo obniża jakość ziemniaków, ale istotne pogorszenie następuje dopiero wtedy, kiedy stężenie CO2 jest wyższe niż 1--2%. Poza tym odmiany różnie reagują na zwiększone stężenie CO2. W miarę wydłuża-nia się okresu przechowywawydłuża-nia barwa
sma-żonych produktów pogarsza się, a najbar-dziej – produktów z bulw przechowywanych w atmosferze o wysokim stężeniu CO2 (5%).
Utrzymanie niskiej koncentracji dwutlenku węgla w przechowalniach wykorzystujących zarówno przepływowy, jak i opływowy sys-tem wentylacji jest możliwe przy racjonalnym wentylowaniu ziemniaków. W praktyce w
obu typach przechowalni (składowanie lu-zem i w paletach) codzienna wentylacja ma-jąca na celu utrzymanie wymaganej tempe-ratury (trwająca przynajmniej pół godziny) wystarcza do obniżenia koncentracji CO2 do bezpiecznego poziomu poniżej 0,5-1,0%. W zimie w wyniku niskiej temperatury zewnętrz-nej może zaistnieć w przechowalni stan rów-nowagi cieplnej, kiedy nie jest potrzebna co-dzienna wentylacja schładzająca. Wówczas powinna być zastosowana wentylacja we-wnętrzna lub mieszana, trwająca kilkanaście minut, w celu wymiany powietrza tylko w
zło-żu ziemniaków, nie dopuszczająca do nad-miernego wzrostu stężenia dwutlenku węgla.
Literatura
1. Czerko Z. 2004. Stężenie CO2 w dwóch typach
przechowalni ziemniaków. [W:] Ziemniak spożywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanie. III Konf. Nauk. Polanica Zdrój, 10-13.05.2004. AR Wroc.: 131-132;
2. Czerko Z., Zgórska K. 2006. Zmiany jakości
ziem-niaków przechowywanych w atmosferze podwyższo-nego stężenia CO2. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.
