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 K_i 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(K_1,x,K_2x,K_3x,K_4x), (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 (%)	R^2	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 2^оС и 12^оС в сравнении с данными [1].

Анализ полученных данных показывают, что результаты расчета ин-тенсивности дыхания граната сорта Гюлейша азербайджанская при 2^оС и 12^оС 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.