Способ обработки урожая плодов, ягод и фруктов перед закладкой их на хранение - RU2741847C2

Описание

Изобретение относится к технологии обработки урожая сельскохозяйственных культур с целью увеличения сроков хранения и улучшению их качества. В частности, изобретение относится к технологии обработки плодов, ягод и фруктов препаратами на основе 1-метилциклопропена (1-МЦП), который обладает свойствами, блокирующими действие «старящего газа» - этилена - на рецепторы созревания, а также пиротехническими шашками, содержащими активные вещества, которые подавляют и предупреждают развитие поражения плодов плесенями, гнилями, различными грибковыми и микробными заболеваниями. Перечисленные факторы – влияние этилена и развитие грибковых и микробных заболеваний - являются основными, ответственными за порчу и сокращающими время хранения плодоовощной продукции. Поэтому создание технологии, позволяющей предотвратить влияние этих вредных факторов, является очень важной задачей.

Ввиду крайней нестабильности и высокой реакционной способности предложены многочисленные варианты связывания 1-МЦП различными сорбционными веществами и способами, позволяющими длительно сохранять, транспортировать и использовать 1-метилциклопропен в качестве препарата для обработки плодов и фруктов в послеуборочном сезоне. Самым распространенным методом связывания 1- МЦП является сорбция его альфа-циклодекстрином. Все коммерчески выпускаемые препараты 1-МЦП – «Смарт-Фреш», «Фрут Смарт», «Фреш-Форма» и другие - выпускаются именно в таком виде, то есть, в виде порошковой товарной формы комплекса 1-МЦП с альфа-циклодекстрином (см., например, /1/, аналог).

По нашему мнению, наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является способ обработки урожая плодов, фруктов, ягод, овощей и зелени перед закладкой на хранение газообразным 1-метилциклопропеном путем взаимодействия порошкового препарата, содержащего 1-метилциклопропен (1-МЦП) с водной щелочью в специальном генераторе 1-МЦП, сопровождаемое пропусканием воздуха из микрокомпрессора через водный раствор щелочи с выделением в атмосферу хранилища газообразного 1-МСП с последующими обработкой урожая газообразным 1-МЦП и хранением обработанного урожая в обычной или регулируемой газовой среде при пониженной температуре. /3, прототип/. В известном техническом решении подробно описана процедура извлечения газа 1-МЦП из коммерческого порошкового препарата «Фреш-Форма» при взаимодействии препарата в реакторе с водной щелочью при постоянно подаваемом потоке воздуха через барбатер-распылитель в рабочий раствор. Выделяющийся газ поступает в объем фруктохранилища, где в течение суток взаимодействует с плодами и делает их нечувствительными к влиянию этилена /3, прототип/.

Недостатком известного способа является малая эффективность обработки 1-МЦП плодов, которые, хотя и подвержены «старящему» влиянию этилена, но также очень чувствительны к грибковым заболеваниям, гнилям и микробным поражениям. Примерами таких культур являются слива, виноград, абрикос, огурцы и др. фрукты и овощи.

Известно очень эффективное средство, предотвращающее появление плесени и грибков на поверхности плодов, и даже способствующею их излечению на разных стадиях заболевания. Таким средством является фунгицидная пиротехническая шашка, которая при сгорании выделяет в атмосферу фруктохранилища активное вещество, например, пермитрин или тиабендазол, которые при тлении возгоняются из композиции шашки и переходят в аэрозольное облако дыма (см., например, /2/, аналог). Состав получаемых пиротехнических композиций описан очень подробно, он содержит активное вещество, органическое горючее, окислитель и пламегаситель (см. таблицу 1):

Из получаемых композиций формируют таблетки или шашки, которые приводят в действие, просто поджигая с поверхности спичкой или лучинкой.

Такая обработка получается очень простой и эффективной против определенной группы факторов, поражающих плоды, но она не решает проблему пагубного влияния этилена. Это и является основным недостатком такого способа.

Очевидным представляется объединить эти два вида обработки в одной камере, чтобы предохранить закладываемые на хранение плоды от большинства поражающих факторов.

Однако, на практике оказывается, что одновременно оба процесса в одной камере просто объединить невозможно, так как без проведения специальных мероприятий дым от шашки мешает взаимодействию 1-метилциклопропена с поверхностными рецепторами, чувствительными к этилену (см. сравнительный пример 1). В результате рецепторы оказываются не заблокированными, а плод остается беззащитен перед влиянием этилена. Поэтому приходится в первые сутки проводить обработку 1-МЦП, а во вторые сутки – обработку пиротехнической шашкой (см. сравнительный пример 2). Это сложно и увеличивает время обработки.

Задачей настоящего технического решения является упрощение способа обработки плодоовощной продукции перед закладкой ее на хранение, объединив и обработку

1-метилциклопропеном, и пиротехнической шашкой в едином процессе и во времени, и в одной камере.

Данная задача решается заявленным способом обработки плодоовощной продукции, включающим обработку урожая 1-метилциклопропеном, получаемым путем взаимодействия порошкового препарата, содержащего 1-метилциклопропен (1-МЦП) с водной щелочью, сопровождаемое пропусканием воздуха через водный раствор щелочи с выделением в атмосферу хранилища газообразного 1-МЦП в течение суток, отличающийся тем, что одновременно с обработкой 1-метилциклопропеном продукцию обрабатывают также и дымом, содержащим активное пермитрин и тиабендазол в присутствии в атмосфере фруктохранилища водорода в концентрации от 0,002 об.% до 4,0 об.% Предпочтительно водород получают в камере хранения из порошкового алюминия и щелочного раствора.

Также предпочтительно получать водород из того же щелочного рабочего раствора в том же генераторе 1-МЦП, из которого выделяется 1-МЦП.

Водород в помещение фруктохранилища может быть подан любым известным специалисту методом, например, выпущен из баллона, подан из генератора водорода, получен из гидридов щелочноземельных металлов при их взаимодействии с водой, но самым предпочтительным и одновременно самым простым методом подачи водорода в камеру хранения является взаимодействие порошкового алюминия с щелочным раствором в самом реакторе, в котором генерируется газ 1-метилциклопропен. Перечисленные методы подачи водорода никак не ограничивают возможности заявленного способа.

Присутствие водорода в камере хранения неожиданно дало эффект действенности обработки 1-МЦП плодов в условиях дымообразования с выделением в атмосферу камеру активных фунгицидных веществ за счет тления пиротехнических шашек. В некоторых случаях эффективность применения 1-МЦП даже увеличивается. При этом водород не оказывает какого-либо влияния на одновременную обработку плодов фунгицидами, которые выделяются в атмосферу фруктохранилища вместе с дымом при тлении пиротехнических шашек. Это позволяет считать предложенное техническое решение критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень».

Способ иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1 (сравнительный).

Обработке подвергали яблоки сорта «Ренет Семеренко», снятые в фазе съемной зрелости 7-9 баллов по йодокрахмальной пробе и с показателем твердости 11-12 кг\см², а также сливы сорта «Стенлей», снятые также в фазе начальной съемной степени зрелости со значением показателя твердости 3,5 кг\см². Яблоки в количестве 250 кг и сливы в количестве 100 кг, размещенные в деревянных дощатых ящиках по 10-15 кг в каждом, помещают в герметично закрывающуюся холодильную камеру с внутренним объемом 15,6 м³. Температуру в камере доводят до 12°C, температура плодов составляет 13-14°C. Далее проводят одновременную обработку означенных плодов препаратом 1-МЦП и пиротехнической шашкой. В качестве препарата 1-МЦП используют коммерческий препарат «Фреш-Форма» с содержанием основного вещества 3,5 мас.% , для обработки используют 2,3 грамма препарата. В качестве пиротехнической шашки используют коммерчески выпускаемую пиротехническую шашку «Фреш-Форма», содержащая по 20% пермитрина и тиабендазола. Для данной камеры используют шашку массой 5 грамм.

Препарат 1-МЦП приводят в действие, помещая в банку объемом 1,0 литр, в которую налит 600 мл 3% раствора натриевой щелочи и опущен в раствор барбатер с микрораспылителем, подключенный к аквариумному компрессору. Банка и шашка установлены на полу в помещении на расстоянии 2,5 метра друг от друга. Компрессор включают в сеть, засыпают в щелочной раствор порошковый препарат 1-МЦП, а шашку поджигают спичкой, после чего помещение сразу покидают и герметично закрывают его. По прошествии 24 часов камеру вскрывают и определяют эффективность воздействия препарата 1-МЦП и пиротехнической шашки.

Для оценки успешности обработки шашкой определяют бактерицидные свойства обработанных фруктов, для чего с поверхности плодов после обработки вырезали округлые кусочки с диаметром 10 мм, которые в течение 6 часов стерилизовались за счет выдержки под жестким УФ-облучением ртутной лампы с длиной волны 254 НМ. Это делали для предотвращения случайного заноса в исследуемые пробы чужеродных штаммов бактерий. Далее в чашках Петри на поверхность агара Хоттингера были нанесены бактериальные суспензии различных болезнетворных микробов, а именно: Staphilococcus aureus Rosenbach 1884 (Г+) и Escherichia coli (Г-). Затем в середину чашек Петри помещали кусочки кожицы обработанных плодов, после чего выдерживали образцы в термостате при температуре 36°С в течение 12 часов. Затем чашки Петри рассматривали на предмет наличия/отсутствия зон подавления микробной активности на самих образцах и вокруг них. Как было показано, в обоих случаях наблюдается полное подавление микробной активности на поверхности образцов, вырезанных с поверхности яблок и слив. Более того, эти кусочки проявляют очень высокую противомикробную активность, поскольку зона подавления распространилась и за пределы кусочков на величину 5-6 мм от края образцов.

Для оценки успешности обработки плодов препаратом 1-МЦП образцы обработанных и не обработанных яблок выдерживали при комнатной температуре в течение 7 суток, после чего по 1,5 кг тех и других яблок помещали на 3 часа в герметично закрывающиеся емкости объемом по 7 литров с устройством для отбора проб воздуха на газоанализатор. По прошествии 3-х часов воздух в емкостях анализировали на содержание выделившегося из яблок этилена на приборе марки «Shenzen YuanTe Technology», показания которого даются в единицах ррм, то есть в весовых миллионных долях. Зная плотность воздуха, составляющую при 20°C 1,295 грамм в 1 литре, и массу загруженных в емкость яблок, вычисляли уровень выделения этилена в мл на 1 кг яблок в 1 час. Для обработанных плодов этот уровень оказался 1,2 мл\кг час, для необработанных плодов – 2.1 мл\кг час.

Чувствительность плодов и овощей к эндогенному и экзогенному этилену была оценена по интенсивности «дыхания» этиленом – чем больше этилена продуцируют плоды, тем более они к нему чувствительны при хранении. Таким образом, эффект применения 1-МЦП в случае совместного использования препарата 1-МЦП и фунгицидной пиротехнической шашки оказался очень мал – интенсивность выделения этилена снизилась менее, чем в два раза. Эффект от применения 1-МЦП очень мал и не позволит долго хранить даже при пониженной температуре т.н. «климактерические» плоды, к числу которых относятся яблоки, груши, сливы, абрикосы, томаты и многие другие продукты. Таким образом, совместно применять данные препараты простым объединением процессов одновременно и в одной камере - нельзя.

Пример 2 (сравнительный).

Способ осуществляли по примеру 1, но применение препарата 1-МЦП и шашки разделяли во времени, а именно: в первые сутки применяли препарат 1-МЦП, а во вторые сутки – пиротехническую шашку. После применения препарата 1-МЦП рабочий раствор из литровой банки утилизировали, а компрессор отключали. Все исследования активности примененных препаратов также осуществляли по примеру 1.

Примененная шашка показала точно такую же активность, как и в примере 1, а именно – зона подавления антимикробной активности также распространилась за пределы кусочков образцов на 5-6 мм. Но интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 30 раз – 0,07 мл\кг в час против 2,2 мл\кг в час. Таким образом, оба препарата сработали отлично, но способ их применения слишком сложен, поскольку требует раздельного использования препаратов и длительного времени – двух суток.

Пример 3 (по заявленному способу).

Способ осуществляют по примеру 1, но в исходную литровую емкость с раствором натриевой щелочи вместе с препаратом 1-МЦП «Фреш-Форма» вносят 2,7 грамма коммерчески выпускающегося порошкообразного алюминия. Расчетное концентрация водорода, выделившегося в атмосферу камеру, составила около 0,2 об.%. Все дальнейшие исследования активности примененных препаратов также осуществляли по примеру 1.

Примененная шашка показала точно такую же активность, как и в примерах 1 и 2, а именно – зона подавления антимикробной активности также распространилась за пределы кусочков образцов на 5-6 мм. Но интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 33 раз – 0,067 мл\кг в час против 2,2 мл\кг в час. Таким образом, оба препарата сработали отлично, но способ их применения упростился, поскольку осуществлен совместным их использованием в одной камере за одни сутки.

Пример 4 (по заявленному способу).

Способ осуществляют по примеру 3, но в камеру помещают вторую емкость с таким же щелочным раствором NaOH, как и в первой емкости, и уже во вторую емкость добавляют алюминиевый порошок в количестве 2,7 грамма. Расчетное концентрация водорода, выделившегося в атмосферу камеру, составила около 0,2 об.%. Все дальнейшие исследования активности примененных препаратов также осуществляли по примеру 1. В качестве образца яблок используют плоды яблони сорта «Голден Делишес», сливы - сорта «Чемпион».

Примененная шашка показала точно такую же активность, как и в примерах 1,2 и 3, а именно – зона подавления антимикробной активности также распространилась за пределы кусочков образцов на 5-6 мм. Но интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 28 раз – 0,17 мл\кг в час против 4,8 мл\кг в час. Таким образом, оба препарата сработали отлично, но способ их применения упростился, поскольку осуществлен за одни сутки.

Пример 5 (по заявленному способу).

Способ осуществляют по примеру 4, но не используют ни порошок алюминия, ни вторую емкость с щелочным раствором, но водород в камеру выпускают из баллона с водородом, снабженным газовым расходомером. Водород выпускают в начале процесса, после чего задействуют оба препарата – порошковый 1-МЦП и фунгицидную пиротехническую шашку. Расчетное концентрация водорода, выпущенного в атмосферу камеру, составила около 2,1 об.% (около 328 литров). Все дальнейшие исследования активности примененных препаратов также осуществляли по примеру 1. В качестве образца яблок используют плоды яблони сорта «Голден Делишес», сливы - сорта «Чемпион».

Примененная шашка показала даже несколько большую активность по сравнению с примерами 1-4, а именно – зона подавления антимикробной активности также распространилась за пределы кусочков образцов на 6-7 мм. Но интенсивность выделения этилена у обработанных образцов яблок по сравнению с необработанными снизилась более, чем в 35 раз – 0,13 мл\кг в час против 4,6 мл\кг в час. Таким образом, оба препарата сработали еще более эффективно, и способ их применения упростился, поскольку осуществлен за одни сутки.

Условия и результаты осуществления способа по примерам 1-10 представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Условия осуществления способа обработки плодов и его эффективность.

Как следует из данных таблицы 2, осуществление способа обработки сельскохозяйственной продукции перед закладкой ее на хранение по заявленным условиям позволяет проводить процесс обработки в пределах одной камеры за одни сутки с высокой эффективностью по отношению к потенциалу длительного хранения в холодильных камерах., поскольку одновременно подавляются как центры, ответственные к влиянию этилена, так и эффективно уничтожаются микробные и грибковые заболевания плодов. Это позволяет сделать применение препаратов более эффективным и\или более экономичным.

Источники информации, принятые во внимание:

1 (Аналог) Видеоматериалы по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=KQ72Ign5lhQ, время с 34 по 39 секунды ролика или по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=LnPIAHgrGuU с 3 мин. 17 сек. по 3 мин. 37 сек. ролика

2. (Аналог) Патент RU 206476, A01N 25/20, 1996 г.

3. Патент РФ 2658668 от 22.06.2018, приоритет 19.07.2017 г. (прототип).

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ обработки плодоовощной продукции включает обработку урожая 1-метилциклопропеном (1-МЦП), получаемым путем взаимодействия порошкового препарата, содержащего 1-МЦП, с водной щелочью, сопровождаемое пропусканием воздуха через водный раствор щелочи с выделением в атмосферу хранилища газообразного 1-МЦП в течение суток. Одновременно с обработкой 1-МЦП продукцию обрабатывают также и дымом, содержащим пермитрин и тиабендазол в присутствии в атмосфере фруктохранилища водорода в концентрации от 0,002 до 4,0 об.%. Способ позволяет защитить плодоовощную продукцию как от вредного влияния эндогенного и экзогенного этилена, так и от поражений гнилями, плесенями и различными видами микробных заболеваний. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 10 пр.

Формула