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

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.

 

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.

№ примера и вид обработки	Сорта плодов	Метод подачи водорода	Объемная концентра-ция водоро-да в камере, об.%	Эффективность примене-ния шашки в мм подав-ления микроб-ной активно-сти от -края образцов	Эффектив-ность примене-ния препарата 1-МЦП, выражен-ное в кратности снижения выделения этилена, раз	Вывод
1 (сравн.), совмест-ная.	Яблоки «Ренет Семиренко» и сливы «Стенлей»	-	-	5-6	1,75	Выделение этилена уменьши-лось в 1,75 раз, время обработки сутки, обработка 1-МЦП не удалась, шашка сработала.
2 (сравн.), раздель-ная.	Яблоки «Ренет Семиренко» и сливы «Стенлей»	-	-	5-6	30	Выделение этилена уменьши-лось в 30 раз, время обработки 2 суток, обра-ботка 1-МЦП удалась, шашка сработала.
3 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Ренет Семиренко» и сливы «Стенлей»	Алюминиевый порошок в общую реакционную емкость с щелочным раствором.	0,2	5-6	33	Выделение этилена уменьши-лось в 33 раза, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
4 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Голден Делишес» и сливы «Чемпион»	Алюминиевый порошок в раздельные реакционные емкости с щелочным раствором.	0,2	5-6	28	Выделение этилена уменьши-лось в 28 раз, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
5 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Голден Делишес» и сливы «Чемпион»	Из баллона	2,1	6-7	35	Выделение этилена уменьши-лось в 35 раз, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
6 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Флорина», сливы «Стенлей» и томаты «Фараон»	Из генератора водорода (электролиз)	0,002	4-5	12	Выделение этилена уменьши-лось в 12 раз, обработка 1-МЦП удалась удовлетворительно, время обработки сутки, шашка сработала.
7 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Флорина», сливы «Стенлей» и огурцы «Беттина F-1»	Из баллона	4,0	6-7	29	Выделение этилена уменьши-лось в 29 раз, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
8 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Грани Смит», груши «Любимица Яковлева» и персики «Наринджи»	Алюминиевый порошок в общую реакционную емкость с щелочным раствором.	0,3	5-6	27	Выделение этилена уменьши-лось в 27 раз, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
9 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Фуджи» и виноград «Молдова»	Алюминиевый порошок в общую реакционную емкость с щелочным раствором.	0,3	5-6	25	Выделение этилена уменьши-лось в 25 раз, обработка 1-МЦП удалась, время обработки сутки, шашка сработала.
10 (по заявлен. способу), совмест-ная.	Яблоки «Пепин Шафранный» и виноград «Кишмиш»	Алюминиевый порошок в общую реакционную емкость с щелочным раствором..	0,3	5-6	26	Выделение этилена уменьши-лось в 26 раз, обработка 1-МЦП удалась удовлетворительно, время обработки сутки, шашка сработала.

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).

1. Способ обработки плодоовощной продукции, включающий 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, отличающийся тем, что 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.%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водород в атмосферу фруктохранилища вводят за счет реакции порошка алюминия с водным щелочным раствором.

3. Способ по пп. 1. и 2, отличающийся тем, что алюминий взаимодействует с щелочным раствором в той же реакционной емкости, из которой получают 1-МЦП.