Результат интеллектуальной деятельности: Способ обработки урожая плодов, ягод и фруктов перед закладкой их на хранение

Изобретение относится к технологии обработки урожая сельскохозяйственных культур с целью увеличения сроков хранения и улучшения их качества. В частности, изобретение относится к технологии обработки плодов, ягод и фруктов препаратом на основе 1-метилциклопропена (1-МЦП), который обладает свойствами, блокирующими действие «старящего газа» - этилена - на рецепторы созревания.

Ввиду крайней нестабильности и высокой реакционной способности 1-МЦП предложены многочисленные варианты связывания его различными сорбционными веществами и способами, позволяющими длительно сохранять, транспортировать и использовать 1-метилциклопропен в качестве препарата для обработки плодов и фруктов в послеуборочном сезоне.

Известна жидкая композиция для обработки растений на основе воды или смеси воды с органическим растворителем, содержащая один или более циклопропенов различного строения, один или более других регуляторов роста растений, кроме циклопропенов, и одно или более вспомогательных веществ: поверхностно-активные вещества (ПАВ), спирты, масла и их смеси. При этом 1-МЦП в данной композиции используют в виде порошкообразного препарата, представляющего собой комплекс с циклодекстринами. В качестве ПАВ используют полиоксиэтиленсорбитан моноолеат, или дедецилсульфат натрия, или диоктилсульфосукцинат натрия, или этоксилат октилфенола, или ПАВ на основе силикона. В качестве спиртов - этанол или изопропанол. В качестве хелатирующий добавки - соль ЭДТА. В качестве регуляторов роста растений используют этефон, соли серебра, бензиладенин, индолуксусную кислоту и др. /1/.

Отмечается, что данную композицию можно использовать для обработки растений путем их погружения в композицию или разбрызгиванием данной композиции вокруг растения. Конкретные примеры получения вышеуказанных композиций, их состав, а также результаты обработки растений такими композициями в патенте не приводят.

Известен способ хранения сельскохозяйственной продукции, включающий выдержку сельскохозяйственной продукции перед закладкой ее на хранение в атмосфере, содержащей газообразный 1-метилциклопропен, при температуре от 0 до 20°С в течение 1,0-11,5 ч. Газообразный 1-МЦП образуется в процессе самой обработки из порошкообразного препарата, представляющего собой комплекс жидкого 1-МСП, смешанного со смесью, состоящей из альфа-циклодекстрина от 0,1 до 80 масс. %, кукурбитурила от 0,1 до 80 масс. % и воды от 10 до 50 масс. %, при температуре от 2 до 4°С в течение 2-4 часов, до полного поглощения 1- МЦП, высушенного при температуре от 20 до 80°С до получения сухого остатка, содержащего 2,3-3,8 масс. %.

В ходе обработки указанную смесь смешивают с 5-10 кратным избытком пищевой соды и добавляют воду, после чего начинается выделение газообразного 1-МЦП. Затем обработанную продукцию помещают на хранение в холодильные камеры, работающие по принципу обычной атмосферы. Изобретение обеспечивает увеличение сроков хранения сельскохозяйственной продукции и улучшение ее качества /2/.

Недостатком известного способа является отсутствие в материалах патента точных сведений, позволяющих воспроизводить условия способа, поскольку не указано точное содержание основного действующего вещества - 1-МЦП в конкретных примерах выполнения, а также невозможно точно определиться с термином «5-10 кратный избыток пищевой соды». Кроме того, в примерах выполнения способа указано слишком малое заполнение объема хранилища обрабатываемой продукцией, например 500 кг яблок в 20 м куб. полезного объема, что в разы меньше действительного заполнения фруктохранилищ.

Известен способ хранения сельскохозяйственной продукции, включающий ее обработку газообразным 1-метилциклопропеном и последующее хранение урожая в обычной или регулируемой газовой среде при пониженной температуре, отличающийся тем, что перед обработкой в сельскохозяйственной продукции определяют содержание эндогенного этилена, а обработку осуществляют путем контакта урожая сельскохозяйственной продукции с атмосферой, в которой максимальная концентрация 1-метилциклопропена в течение обработки, по крайней мере, в 1,2-3 раза превышает концентрацию эндогенного этилена в сельскохозяйственной продукции перед обработкой /3/. В описании к патенту указано, что выделение газообразного 1-метилциклопропена ведут из специального генератора, но каких-либо данных по параметрам процесса не приводится.

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, сопровождаемого 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 /4, прототип/.

Недостатком известного способа является быстрое выделение 1-МЦП в окружающую атмосферу с созданием локальных больших концентраций этого крайне нестойкого газа, а также неполное выделение газа из раствора, что приходится компенсировать повышенным расходом препарата, хотя пропускание воздуха через рабочий раствор преследует именно цель более полного выделения газа из раствора. Разрушение газа в атмосфере фруктохранилища идет по принципу окисления в соответствии с кинетическим уравнением реакции первого порядка по 1-МЦП, т.е. скорость исчезновения газа пропорциональна концентрации 1-МЦП, и по реакции полимеризации 1-МЦП в соответствии с кинетическим уравнением реакции второго порядка по 1-МЦП, т.е. скорость исчезновения газа пропорциональна квадрату концентрации 1-МЦП. Поэтому так важно избегать локальных больших концентраций 1-МЦП.

Задачей данного изобретения является обеспечение возможности проводить процесс обработки с большей эффективностью без создания локальных больших концентраций 1-МЦП с более полным высвобождением основного действующего вещества препарата.

Поставленная задача достигается заявленным способом обработки урожая плодов, фруктов, ягод, овощей и зелени перед закладкой их на хранение, включающим взаимодействие порошкового препарата, содержащего 1-метилциклопропен (1-МЦП), с водной щелочью в одном или нескольких специальных генераторах 1-МЦП, сопровождаемое пропусканием воздуха через водный раствор щелочи внутри их 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. Согласно изобретению водная щелочь дополнительно содержит гидрофобизирующий компонент (ГК) при массовом содержании ГК в водном растворе щелочи от 0,05 масс % до 5,0 масс. %, водный раствор щелочи в процессе взаимодействия с порошковым препаратом подогревают до температуры 30-85°С, и процесс взаимодействия порошкового препарата и водного раствора щелочи ведут в течение от 1,5 до 4,0 часов.

Предпочтительно в качестве гидрофобизирующего компонента используют стреараты или олеаты натрия, кальция или лития, водорастворимые гидрофобизирующие коммерческие препараты на основе метилсиликоната натрия или калия типа «Пента-811», либо любые их смеси. Также предпочтительно водный раствор щелочи подогревают в генераторе 1-МЦП встроенным в генератор тепловыделяющим элементом с терморегулятором.

Способ иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1 (сравнительный)

В утепленный контейнер, снабженный компактной внешней холодильной установкой, длиной 6 метров, шириной 2,2 метра и высотой 2,9 метра (внутренний объем примерно 38 м куб.), помещали 3500 кг (в ящиках по 25 кг) яблок сорта «Богатырь», собранных за 5 дней до проведения опыта.

В середину контейнера устанавливают небольшую емкость внутренним объемом 2,0 литра, на дно которой подведен барботер с «распылителем» воздуха, подключенный к аквариумному компрессору. Данное устройство используют в качестве генератора 1-МЦП. В емкость наливают 300 мл 1,5 Н раствора едкого натра. Температуру в контейнере доводят до +15°С. Контейнер термостатировали при указанной температуре 24 часа, после чего в емкость вносили 4,8 г (с небольшим запасом от теоретически необходимого количества) коммерческого препарата «Фреш-Форма» с содержанием 1-МЦП 2,3 масс. % и включают микрокомпрессор.

В течение каждых 10 минут после этого из контейнера берут пробы воздуха и анализируют методом ГЖХ. Максимальная концентрация 1-МЦП достигается через 30 минут после начала эксперимента и составляет 1,3 ррм в любых точках внутри контейнера. Однако процесс барботирования воздуха в емкость с рабочим раствором и препаратом продолжают еще 3 часа, доводя общую продолжительность процесса взаимодействия порошкового препарата с рабочим раствором до 3,5 часа. После этого микрокомпрессор отключают. Затем при температуре +15°С яблоки выдерживали в течение 20 часов, после чего их доставали из контейнера и помещали в холодильные камеры, работающие по принципу обычной атмосферы (OA) при температуре +3°С. В качестве контроля, параллельно опытной партии, проводили сбор 500 кг яблок сорта «Богатырь», которые не были обработаны 1-МЦП, которые затем также были помещены в холодильную камеру с OA режимом работы.

Результат можно было увидеть уже через 2 месяца хранения. Яблоки как прошедшие, так и не прошедшие обработку, практически все имели признаки развития поражения: загар, мокрый ожог. Кроме того, на срезе яблок наблюдалось начало побурения сердцевины. Однако обработанные яблоки сохранились гораздо лучше, и указанные недостатки имели начальные признаки поражения. Яблоки из контрольной партии, в отличие от опытной партии, меньше теряли вкусовые качества, приобретая эффект рыхлости плода. Количество отбракованных плодов в обработанной и в контрольной партиях составляло по прошествии 2-х месяцев хранения 18 и 5% соответственно.

Данный опыт показывает, что достигнутая концентрация газа 1-МЦП в камере при обработке была недостаточной и загрузку препарата в начале эксперимента надо было увеличивать.

Пример 2 (по заявленному способу)

В утепленный контейнер, снабженный компактной внешней холодильной установкой, длиной 6 метров, шириной 2,2 метра и высотой 2,9 метра (внутренний объем примерно 38 м куб.), помещали 3500 кг (в ящиках по 25 кг) яблок сорта «Богатырь», собранных за 5 дней до проведения опыта.

В середину контейнера устанавливают небольшую емкость внутренним объемом 2,0 литра, на дно которой подведен барботер с «распылителем» воздуха, подключенный к аквариумному компрессору. Данное устройство используют в качестве генератора 1-МЦП. В емкости установлен тепловыделяющий элемент с терморегулятором.

В емкость наливают 300 мл 1,5 Н раствора едкого натра и 6 мл концентрата гидрофобизирующего состава «Пента 811» (плотность 1,25). Температуру в контейнере доводят до +15°С. Контейнер термостатировали при указанной температуре 24 часа, включают нагреватель и доводят температуру рабочего раствора в емкости до +55°С , после чего в емкость вносили 4,8 г (с небольшим запасом от теоретически необходимого количества) коммерческого препарата «Фреш-Форма» с содержанием 1-МЦП 2,3 масс. % и включают микрокомпрессор.

В течение каждых 10 минут после этого из контейнера берут пробы воздуха и анализируют методом ГЖХ. Максимальная концентрация 1-МЦП достигается через 2,5 часа после начала эксперимента и составляет 1,95 ррм в любых точках внутри контейнера. Однако процесс барботирования воздуха в емкость с рабочим раствором и препаратом продолжают еще 1 час, доводя общую продолжительность процесса взаимодействия порошкового препарата с рабочим раствором до 3,5 часа. После этого микрокомпрессор отключают, а яблоки при температуре +15°С выдерживали в течение 20 часов, после чего их доставали из контейнера и помещали в холодильные камеры, работающие по принципу обычной атмосферы (OA) при температуре +3°С. В качестве контроля, параллельно опытной партии, проводили сбор 500 кг яблок сорта «Богатырь», которые не были обработаны 1-МЦП, которые затем также были помещены в холодильную камеру с OA режимом работы.

Результат можно было увидеть уже через 2 месяца хранения. Яблоки, не прошедшие обработку, практически все имели признаки развития поражения: загар, мокрый ожог. Кроме того, на срезе яблок наблюдалось начало побурения сердцевины. Яблоки из контрольной партии, которые прошли обработку, вообще не имели следов поражений, в отличие от опытной партии, вообще не теряли вкусовые качества и не приобретали эффект рыхлости плода. Количество отбракованных плодов в обработанной и в контрольной партиях составляло по прошествии 2-х месяцев хранения 18 и 0,5-1,0% соответственно.

Данный опыт показывает, что при той же дозировке препарата 1-МЦП с таким же содержанием активного вещества, как и в сравнительном примере, удается достигнуть нужной концентрации газа 1-МЦП в атмосфере хранилища при обработке.

Пример 3 (по заявленному способу).

Обработке подвергали свежесобранные яблоки сортов «Ренет Семиренко» в количестве 5000 кг в ящиках по 25 кг. Равномерно по всей длине контейнера размещали 3 емкости, каждая внутренним объемом 1,5 литра, на дно которой подведен барботер с «распылителем» воздуха, подключенный к аквариумному компрессору. В емкостях установлены тепловыделяющий элемент с терморегулятором. Данные устройства используют в качестве генераторов 1-МЦП.

В емкости наливают по 300 мл 1,5 Н раствора едкого натра и 15 мл концентрированной суспензии (60%) стеарата натрия в воде. Температуру в контейнере доводят до +13°С. Контейнер термостатировали при указанной температуре 24 часа, включают нагреватели в емкостях с рабочими растворами и доводят температуру рабочего раствора в емкости до +75°С, после чего в емкости равными долями вносили 5,58 г (с небольшим запасом от теоретически необходимого количества) коммерческого препарата «Фреш-Форма» с содержанием 1-МЦП 2,3 масс. % и включают микрокомпрессоры на всех емкостях. После этого включали 2 внутрискладских вентилятора для обеспечения быстрого распределения 1_МЦП внутри хранилища.

В течение каждых 10 минут после этого из контейнера берут пробы воздуха и анализируют методом ГЖХ. Максимальная концентрация 1-МЦП достигается через 2,0 часа после начала эксперимента и составляет 2,31 ррм в любых точках внутри контейнера. Однако процесс барботирования воздуха в емкость с рабочим раствором и препаратом продолжают еще 1,5 часа, доводя общую продолжительность процесса взаимодействия порошкового препарата с рабочим раствором до 3,5 часа. После этого микрокомпрессор отключают, а яблоки при температуре +13°С яблоки выдерживают в течение 20 часов. Затем их доставали из контейнера и помещали в холодильные камеры, работающие по принципу обычной атмосферы (OA) при температуре +3°С. В качестве контроля, параллельно опытной партии, проводили сбор 1000 кг яблок сорта «Ренет Симеренко», которые не были обработаны 1-МЦП, которые затем также были помещены в холодильную камеру с OA режимом работы.

Результат воздействия препарата «Фреш-Фома» был очевиден уже на 2-3-й месяц хранения. Яблоки, прошедшие обработку, практически не имели признаков развития поражения: загар, мокрый ожог. Кроме того, на срезе яблок наблюдалось отсутствие побурения сердцевины. Яблоки из контрольной партии, в отличие от опытной партии, теряли вкусовые качества, приобретая эффект рыхлости плода. Спустя 4 месяца у обработанных яблок оставался первоначальный внешний вид (твердость 6,4 кг/см2), у необработанных же наблюдался эффект рыхления (твердость 5,5 кг/см2). Кроме того, отмечалось наличие грибковых поражений и увеличения площади сердцевидного побурения на срезе яблок. Количество отбракованных плодов в обработанной и в контрольной партиях составляло по прошествии 4-х месяцев хранения 5% и 42% соответственно.

Пример 4 (по заявленному способу)

Сравнению подвергались обработанные и необработанные яблоки из примера 3, но хранящиеся в регулируемой атмосфере (РА) (O₂ - 2÷2.5%, CO₂ - 1.2÷1.5%, азот - остальное) при +3°С в течение 5 месяцев. Количество отбракованных плодов в обработанной и в контрольной партиях составляло по прошествии 5-ти месяцев хранения 2% и 36% соответственно.

Данный способ не ограничивается приведенными примерами. Аналогичные результаты наблюдаются при обработке 1-МЦП других плодов, ягод и фруктов (абрикосы, груша, вишня, черешня, слива) и с последующим их хранением в холодильной камере с OA или РА режимом работы.

Результаты измерения максимальной концентрации 1-МЦП в описанном выше контейнере в зависимости от величины дозы препарата «Фреш-Форма», времени работы микрокомпрессора и других параметров процесса выделения газа представлены в таблице.

Источники информации

1. ЕР 1787513.

2. Патент на изобретение РФ №2525722.

3. Патент на изобретение РФ №2325810.

4. Видеоматериалы по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=KQ72Ign5IhQ, 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 (прототип).