Анализ гидроохлаждения, используемого для сохранения свежих продуктов

Fanny Griesmer 10/11/2014
Share this on Facebook Share this on Twitter Share this on Google+ Share this on LinkedIn

Обеспокоены появлением бактерий в томатах? Исследование, представленное на COMSOL Conference 2014 в Бостоне, показало, как бактерии проникают внутрь плода во время гидроохлаждения и как можно избежать их попадания внутрь человеческого организма.

Гидроохлаждение свежего урожая

Мм… Свежие томаты с фермы, хранящие в себе тепло солнца… Вкусно, не так ли? Но теперь представьте, что эти свежие томаты с фермы охладили в грязной воде и отправили вместе с бактериями в ваш ближайший овощной магазин!

tomato anatomy Анализ гидроохлаждения, используемого для сохранения свежих продуктов
Изображение томата создано А. Уорнингом и А.К. Датта и взято с их постера.

Процесс предварительного охлаждения

Гидроохлаждение — вид предварительного охлаждения, который широко применяется в местах сбора урожая. Предварительное охлаждение предназначено для того, чтобы собранные продукты дольше сохраняли свежесть. Если их не охладить сразу после сбора, процессы старения продолжатся и приведут к разложению. В частности, при гидроохлаждении партии свежесобранного (можно сказать, еще теплого от солнца) урожая помещают в емкости с холодной водой, которая охлаждает фрукты или овощи.

Продолжительность процесса, конечно же, зависит от размера плодов и может занимать от нескольких минут до целого часа. Оказалось, однако, что данная техника, призванная повысить качество продуктов, может занести в них новые бактерии.

Загрязненная вода опасна для здоровья

В этом году во время стендовых докладов на конференции компании COMSOL в Бостоне я познакомилась с Александром Уорнингом (Alexander Warning) из Корнеллского университета. Он стоял около своего постера на тему безопасности продуктов при гидроохлаждении, который он подготовил совместно с Ашимом К. Датта (Ashim K. Datta, также из Корнеллского университета).

Он объяснил мне, что вода, которой охлаждают урожай, может быть загрязнена. Например, фермер мог коснуться почвы, удобренной навозом, а потом сорвать томат и поместить его в воду вместе со всей партией овощей. В таком случае получается что-то вроде «ванны для бактерий» (так я назвала это про себя).

По словам Уорнинга, при погружении теплого урожая в холодную воду создается перепад давления из-за конденсации водяного пара внутри плодов. Затем создается вакуум, который может всасывать воду через отверстие.

Но как же кожица томата: она ведь должна защищать плод? Кожица защищает плод от загрязнения, только пока он находится на растении. Когда же его срывают, целостность защиты нарушается.

hydrocooling of a tomato Анализ гидроохлаждения, используемого для сохранения свежих продуктов
Томат, подвергаемый гидроохлаждению. Изображение томата создано А. Уорнингом и А.К. Датта и взято с их постера.

Анализ процесса гидроохлаждения с точки зрения безопасности томатов

Уорнинг и Датта решили создать инженерную модель, чтобы проверить, как зараженная вода влияет на томат во время гидроохлаждения.

Для начала исследователи выполнили сканирование среза томата при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ). Далее они использовали эти изображения, чтобы создать симметричную геометрию для своей пористой модели. Затем они выполнили моделирование, чтобы проанализировать просачивание воды в томат при различной длительности погружения и температуре воды.

tomato scans Анализ гидроохлаждения, используемого для сохранения свежих продуктов
Для создания геометрии использовались МРТ-изображения среза томата. Изображение томата создано А. Уорнингом и А.К. Датта и взято с их постера.

Начальная температура томата — 35°C. Его помещают в воду с температурой 5°C. Через 15 минут поверхность томата значительно охлаждается, в то время как центр плода сохраняет относительную высокую температуру (его еще называют сердцевиной и плацентой). Через 30 минут температура плаценты опускается примерно до 15°C, а области ближе к поверхности (оболочка и сосудистые пучки) достигают температуры воды.

Аналогично, чем дольше томат находится в воде, тем больше воды просачивается через оторванный черенок и тем выше концентрация бактерий. (Все полученные результаты можно посмотреть в презентации и на постере.)

surface plots of produce undergoing hydrocooling Анализ гидроохлаждения, используемого для сохранения свежих продуктов
Графики скалярного поля на срезе томата в три различных момента времени. A) Пространственные изменения температуры на срезе томата. B) Насыщение пор водой. C) Относительное давление. D) Концентрация бактерий. Изображение томата создано А. Уорнингом и А.К. Датта и взято с их постера.

Более безопасная обработка урожая

Прежде всего, чтобы предотвратить заражение плодов в процессе гидроохлаждения, используемая вода должна быть пригодной для питья. Если пить такую воду нельзя, то в ней не стоит и охлаждать продукты, которые мы едим. Также рекомендуется добавлять в воду какое-либо дезинфицирующее средство, чтобы остановить размножение микроорганизмов.

Во время доклада на конференции Уорнинг упомянул, что обычно для этого используют хлор, но тогда необходимо контролировать pH и прозрачность воды. В требованиях к количеству хлора, которое допустимо для дезинфекции, указаны различные нормативы в зависимости от типа земледелия (органическое / традиционное). Как вы могли догадаться, в традиционном земледелии допустимо большее количество хлора, чем в органическом. (Более подробно об обработке урожая хлором читайте здесь.)

Побеседовав с Уорнингом у стенда и прослушав его доклад на следующий день, я только и думала, что о его исследовании. Наверное, большинство людей и так вырезают след от черенка, потому что он жесткий, а я этому значения не придавала. Не знаю, каким именно образом охлаждают томаты, которые я покупаю, но я решила больше не рисковать.

Скачать исследование


Темы публикаций

Загрузка комментариев...

Темы публикаций


Теги