Как предотвратить проблемы с хранением картофеля. Часть 1

В процессе длительного хранения крупных партий картофеля могут отмечаться медленная сушка и охлаждение, конденсат на продукции и конструкциях хранилища, потеря тургора, прорастание, порча продукции вследствие развития болезней и физиологических нарушений.

Возникающие сложности необходимо предотвращать или быстро и квалифицированно устранять, иначе происходит существенное снижение сохранности продукции и экономической эффективности длительного хранения. У негативных явлений всегда есть определенные причины. Например, потеря веса и тургора – следствие чрезмерной вентиляции, прорастание – результат хранения при высокой температуре.

Наиболее сложные проблемы хранения – медленная сушка, конденсат и болезни

Наилучшие результаты длительного хранения картофеля достигаются при сборе урожая и загрузке в хранилище сухих, без болезней клубней при температуре от 10 до 15°С.

Однако реалии в крупнотоварном производстве, в почвенно-климатических условиях РФ редко бывают такими оптимальными. Большое разнообразие полевых и погодных условий в период основной, осенней уборки часто приводит к тому, что клубни поступают на хранение в далеко неидеальном состоянии. Они могут быть влажными, зараженными болезнями и/или слишком теплыми или слишком холодными. В некоторых случаях суточные и часовые колебания температуры и осадков приводят к тому, что в одной партии хранения могут оказаться как слишком теплые, так и слишком холодные, как сухие, так и влажные клубни.

К счастью, не все потеряно и в такой ситуации: при своевременном и квалифицированном использовании технологических возможностей, особой заботе и внимании эти клубни тоже можно успешно и длительно сохранить.

Итог, результат длительного хранения обеспечивается в первый месяц после загрузки в хранилище, особенно в сложных ситуациях.

Рассмотрим возможности решения проблем хранения не каждой отдельно, а с наложением реальных негативных явлений, которые можно наблюдать на примере сезона 2022 года.

Апрель – май были холодными и дождливыми, на значительной площади посадка проводилась по недостаточно созревшей почве, что привело к ее переуплотнению и комкообразованию. Во многих регионах (Нечерноземная зона, Урал) произошла длительная летняя засуха, отмечалась очень высокая температура воздуха в июле и августе. Начало массовой уборки (первая декада сентября) проходило при пересохшей, твердой почве. Во второй декаде ситуация с качеством почвы несколько улучшилась. Третья декада сентября принесла избыточные осадки, температура воздуха находится в пределах 10оС, переувлажнение почвы и клубней существенно затрудняют копку картофеля.

Медленная сушка

Качественное проведение сушки поступившей в хранилище продукции является первостепенным условием успеха хранения. Независимо от исходной влажности, полная просушка  партий клубней должна проводиться не более чем за двое суток.

Если сушка занимает значительно больше времени, то это приводит к конденсату влаги, удушью и  распространению болезней на клубнях. Часто причиной медленной сушки становится длительное или некачественное формирование насыпи – при разной высоте участки с большей высотой просушить очень трудно.

Если насыпь сформирована быстро и  правильно, то причиной медленной сушки является наличие непродуваемых зон, с большой примесью почвы, или недостаточная мощность вентиляторов по давлению воздушного потока.

Системы активной вентиляции  картофелехранилищ должны иметь мощность не менее 50-70 м3 на тонну в час при давлении 350-450 Па, в зависимости от климатических ресурсов, способа хранения, конструкции хранилища и воздухораспеределительной системы. Это научно обоснованный критерий достаточности вентилирования при хранении картофеля.

Получивший распространение в последние десятилетия, с подачи европейских поставщиков оборудования, норматив  вентилирования в объеме 100-125 м3 на тонну в час без привязки к необходимости обеспечивать достаточное давление воздушного потока — дилетантский подход.

При недостаточности создаваемого вентиляторами давления воздух не может преодолеть сопротивление воздухораспределительной системы и насыпи продукта, в результате чего сушка проходит очень медленно со всеми вытекающими негативными последствиями.

Если просушка проходит более чем за трое суток, то это указывает на недостаточную мощность вентиляторов или наличие большой утечки воздуха в системе воздухораспределения. Это справедливо и для сушки в контейнерах. Плохая сушка  традиционная проблема и основная причина порчи продукции от последующего развития болезней также в холодильниках с отсутствием или недостаточной мощностью вентиляции. Машинный холод  при хранении овощей эффективен только в сочетании с достаточной мощностью активной вентиляции.

В идеале картофель нужно убирать  при соблюдении следующих условий: хорошее формирование кожуры, наличие прохладного воздуха в течение ночи, достаточная влажность почвы для перемещения в комбайне без комьев, температура мякоти клубней на уровне или около 15 оС.

Сразу после загрузки камеры или части камеры проводится непрерывная вентиляция несколько более холодным воздухом. Во многих случаях состояние почвы и температура могут быть далеки от идеальных, что требует корректировки начальных условий хранения. Правила проведения сушки должны корректироваться с учетом сложившихся погодных условий. В кратком изложении корректировки сводятся к следующему:

1. Если температура почвы и клубней выше 25 оС и почва сухая при сборе урожая: во время загрузки хранилища непрерывно включать вентиляторы, пока температура клубней не достигнет 15 °C (относительная влажность должна составлять 95%); температура приточного воздуха во время охлаждения должна быть на 1-2 оС ниже температуры клубней.

2. Если температура почвы и клубней выше 25 оС и почва влажная при сборе урожая: непрерывно включать вентиляторы, пока из клубней не будет удалена вся свободная влага; температура приточного воздуха должна быть на 1-2 оС ниже температуры клубней, пока она не достигнет 15 оС.

3. Если температура почвы и клубней составляет 10 - 15 оС, а почва сухая при сборе урожая: периодически включать вентиляторы (относительная влажность должна составлять 95%); температура приточного воздуха — на 0,5-1 оС ниже температуры клубней.

4. Если температура почвы и клубней составляет 10 - 15 оС, а почва влажная при сборе урожая: непрерывно включать вентиляторы, пока клубни не высохнут; температура приточного воздуха на 0,5-1 оС ниже температуры клубней.

5. Если температура почвы и клубней ниже 10 оС и почва сухая при сборе урожая: периодически включать вентилятор (стремиться к относительной влажности 95%); температура приточного воздуха  на 0,5-1 оС выше температуры клубней, пока клубни не станут на 10-13 оС.

6. Если температура почвы и клубней ниже 10 оС и почва влажная при сборе урожая: непрерывно включать вентиляторы, пока клубни не высохнут; температура приточного воздуха - на 0,5-1 оС выше температуры клубней, пока клубни не станут на 10-13 оС.

Необходимость снижения или повышения температуры в процессе сушки, соответственно, «горячего» и холодного картофеля до уровня 10-15 оС обусловлена тем, что данный уровень оптимален для скорейшего проведения лечебного периода хранения, который следует непосредственно за просушкой продукции. Суберизация повреждений кожуры проходит при оптимальной температуре за 7-14 дней (табл.1).

Таблица 1. Продолжительность различных стадий заживления повреждений кожуры (суберизации)
В заокеанских рекомендациях по регламентам просушки картофеля указывается необходимость включения увлажнителей при сухой почве и любой температуре. Так поступать в климатических условиях РФ бессмысленно, если не вредно. Ведь сушка осуществляется воздухом, и воздух должен быть способен связать избыточную влажность клубней, которые на этой стадии наиболее активно дышат и испаряют больше всего влаги, особенно на фоне неизбежного повреждения кожуры при уборке в сухих условиях. Увлажнение снижает способность воздуха отводить излишнюю влагу. Также при увлажнении воздуха и нестабильных температурах воздуха в хранилище в период уборки повышается опасность выпадения конденсата. А конденсат — самое опасное явление во время хранения картофеля.

Конденсация воды

Является крайне нежелательным процессом и одной из основных проблем  хранения любых овощей. В закрытом хранилище всего за несколько часов картофель может естественным образом (дыхание, испарение) создать среду с высокой относительной влажностью – 95% и выше. При такой высокой относительной влажности воздуха конденсация может происходить на продукте или конструкциях, если их поверхность станет лишь незначительно холоднее воздуха.

Конденсированная влага – это чистая вода, выступающая в качестве катализатора для активного развития микроорганизмов, всегда обитающих на кожуре клубней или в ранах, чечевичках и глазках. Период конденсации всего в один час достаточен для старта развития болезней гниения.

Температура воздуха и относительная влажность связаны между собой. Если температура воздуха повышается, то влагоемкость увеличивается, а относительная влажность падает. И наоборот, если температура воздуха снижается, то относительная влажность  увеличивается. Холодный воздух, соприкасающийся с более теплым картофелем, не представляет опасности образования конденсата. Конденсация на поверхности произойдет  неизбежно, если  воздух, окружающий картофель, теплее, чем сам картофель, и если температура поверхности картофеля находится ниже температуры точки росы воздуха. Как правило, разница температур в 4°C и более между теплым воздухом и более холодным урожаем приводит к образованию конденсата. Но в некоторых ситуациях (например, при низких температурах) эта разница может быть всего лишь 1°C, чтобы произошла конденсация. Чем ниже температура поверхности клубня по сравнению с температурой точки росы воздуха, тем больше влаги будет осаждаться.  Типично конденсация наблюдается при следующих обстоятельствах:

  • теплый наружный воздух проникает в хранилище более прохладного картофеля, например, через открытую дверь. Урожай рядом с дверью станет влажным;
  • в хранилище с прохладным урожаем  поступает  теплый картофель. Если перепад температур не регулируется, теплый воздух от теплого урожая конденсируется на более холодном картофеле;
  • рециркуляция теплого, насыщенного влагой воздуха, выходящего из верхней части штабеля обратно в более холодное основание штабеля, несет в себе риск образования конденсата на нижних уровнях штабеля;
  • после проветривания верхней части контейнерного хранилища холодным воздухом вентиляторы выключаются, позволяя теплому воздуху подниматься через урожай конвекцией. Этот теплый воздух попадает в более прохладный слой урожая в верхней части хранилища и конденсируется на нижней стороне клубней (рис.2);
  • в периоды без вентиляции теплый воздух поднимается конвекцией из самой теплой части (обычно центра) хранилища и заменяется более холодным воздухом снизу. Теплый воздух поступает в эту зону и  конденсируется на  более холодном  крае.
Рисунок 2. Конденсация воздуха в верхнем слое насыпи.

На этапе сушки или охлаждения урожая вводить наружный воздух в хранилище только в том случае, если разница температур между воздухом и картофелем составляет менее 4°C.

Проветривать более теплым воздухом, чем урожай, можно только в случае,  если температура урожая выше температуры точки росы воздуха. Там, где подходит наружный воздух (например, на 1-4°C ниже температуры урожая), для выравнивания перепадов температур в урожае можно использовать вентиляцию, а не рециркуляцию. Рециркуляция осуществляется только в том случае, если датчики температуры указывают на появление  разницы и если температура воздуха наверху ниже температуры картофеля у основания штабеля.

Нагревание урожая

Температура точки росы,  используемой для согревания  воздуха, должна быть выше температуры продукта.  По возможности согревать продукцию  при помощи нагревателей,  чтобы соблюсти данное условие.  При возврате теплого сортированного материала в холодильную камеру (например, после сортировки семян)  предварительно остудить так, чтобы он был  не более чем на 4°C теплее продукта в хранилище.

Структурная конденсация

Образование конденсата на  конструкциях хранилища опасно для урожая. На крыше он образуется с нижней стороны, стекает вниз к прогонам, а затем стекает рядами на картофель внизу. Влажный картофель может начать гнить или могут  развиться заболевания на кожуре. Конденсат на стенах представляет опасность только в навальных магазинах, где влага может скапливаться на полу, смачивая клубни на уровне пола.

Конденсация на конструкции произойдет, если температура внутренней поверхности упадет ниже точки росы температуры воздуха рядом с поверхностью. Это может произойти по одной или нескольким причинам: изоляция недостаточна или вышла из строя из-за того, что она влажная, движение воздуха по внутренней поверхности крыши является недостаточным, что позволяет локализовать высокую относительную влажность на поверхности крыши, холодная погода заставляет тепло, но не пар, выходить из хранилища,  внутренняя атмосфера хранилища достигла очень высокой влажности. Например, закрытое хранилище имеет внутри температуру 8°С и влажность 92% (рис.3). При наружной температуре воздуха 8°С переноса тепла и влажности нет, ситуация стабильна. Если температура окружающей среды повышается до 12°С, тепло будет поступать в хранилище, повышая температуру воздуха до 10оС и снижая влажность до 82%.

При снижении температуры снаружи тепло может проходить через изоляцию, но пар задерживается внутри. Если наружный воздух  охладится  до 3°C, тепло покинет хранилище, температура воздуха в магазине упадет, а его относительная влажность повысится до 100%. Конденсация будет происходить на самых холодных поверхностях внутри хранилища, обычно на крыше, но она также может происходить и на холодных участках урожая. Хотя это временное явление, оно может вызвать болезни и гниение продукта. Конденсат также может образовываться внутри конструкции и за изоляцией. Если влага проникает в конструкцию, качество  изоляции значительно снижается.

Рисунок 3. Стадии образования конденсата на конструкции хранилища.

Структурная конденсация сводится к минимуму за счет:

  • хорошей теплоизоляции с низкой теплопроводностью (холодильные склады — 0,3 Вт/м 2 °C для крыши, 0,38 Вт/м2 °C для стен; обычные хранилища — 0,4 Вт/м2 °C для крыши, 0,45 Вт/м2 °C для стен);
  • рециркуляции воздуха в камерах хранения с помощью вентиляторов  для предотвращения перепадов температур в слоях неподвижного воздуха под изоляцией, которые могут привести к локализованному охлаждению и увеличению относительной влажности. Вентиляторы должны быть установлены так, чтобы движение воздуха было горизонтальным;
  • установки кровельных обогревателей для компенсации теплопотерь в холодные периоды погоды. Они могут использоваться в сочетании с вентиляторами на чердаке и / или распределительными трубами из полиэтилена. Отопление кровельного пространства может осуществляться с помощью электронагревательного кабеля, подвешенного к крыше, или электронагревательных элементов, установленных в вентиляторах циркуляции воздуха в подпотолочном пространстве. Тепловая мощность должна составлять 10 Вт/м2 площади кровли;
  • покраски металлических конструкций, что снижает образование на них конденсата;
  • регулярной проверки наличия конденсата в холодную погоду (>6°C ниже температуры хранения), внимательного отслеживания признакамов структурной конденсации на поверхностях, например, нижней  стороне  крыши. Проверять, нет ли признаков капели из изоляционных швов или провисания изоляции крыши, вызванной конденсацией. Проверять толщину  полипропиленовой изоляции (обычно не менее 100 мм для холодильных складов и более 75 мм для хранилищ с наружным охлаждением). Заменять  поврежденную изоляцию;
  • автоматизации  антиконденсатной программы действий. Отрегулировать точные настройки в соответствии с особенностями хранилища.  В идеале использовать  контроллер, который может   независимо управлять   вентиляцией, рециркуляцией  воздуха и отоплением подпотолочного  пространства.

Конденсация в холодильнике

Холодильные склады имеют меньший риск конденсации в поверхностных слоях контейнеров, так как охлаждающий воздух всегда примерно на 1,5-2,5°C холоднее, чем урожай. Но слишком быстрое охлаждение, т. е. >0,7°С/ сут., часто направленное на ограничение развития заболеваний, может привести к значительным перепадам температур, которые могут привести к конденсации. При высоких скоростях охлаждения целесообразно охлаждать в течение меньшего количества часов с рециркуляцией воздуха  в течение остального времени.

Если наблюдается конденсация, сократить период охлаждения и увеличить  период рециркуляции. Попытки замедлить наступление болезни не должны приводить к непреднамеренному образованию конденсата и возникновению болезни. Конденсация и замораживание влаги в испарителе увеличиваются по мере снижения температуры хранения (фото 4). Если наблюдается конденсация, сократить период охлаждения и увеличить  период рециркуляции. Попытки замедлить наступление болезни не должны приводить к непреднамеренному образованию конденсата и возникновению болезни. Конденсация и замораживание влаги в испарителе увеличиваются по мере снижения температуры хранения (фото 4).

Фото 4. Образование льда на испарителе охлаждающей установки.

Потребность в размораживании уменьшается, когда  обеспечивается равномерная  температура в хранилище. Разница температур между воздухом, поступающим в испаритель и выходящим из него,  не должна превышать 2,5-3°С. Затраты на контроль конденсата могут быть снижены, если склад хорошо герметизирован. Для зимнего доступа оставляется только одна  небольшая  дверь.  Закрыть и уплотнить все двери или жалюзи, не требующиеся для доступа или вентиляции. 

Предотвращение конденсации влаги в течение всего периода хранения возможно на основе точного учета температуры и влажности массы продукции, воздуха в хранилище и температуры и влажности вентиляционного воздуха.

Эти параметры заложены в специальную психрометрическую таблицу (рис.5). Анализ психрометрической диаграммы проводится именно на предмет возможности выпадения конденсата. Конденсация означает, что воздух в сложившихся условиях находится или  охлажден до температуры точки росы.

Рисунок 5. Психрометрическая диаграмма

Анализ психрометрической диаграммы проводится именно на предмет возможности выпадения конденсата. Конденсация означает, что воздух в сложившихся условиях находится или  охлажден до температуры точки росы.

Например, температура мякоти 16 °C для поступающих свежесобранных клубней требует, чтобы температура приточного воздуха в хранилище составляла 15°C, а внезапная смена погоды снизила температуру мякоти, поступающей в хранилище, до 10°C. Психрометрическая диаграмма показывает, что приточный воздух  с температурой 15°C при относительной влажности.

70% воздуха, охлажденного до 10°C, достигнет точки росы (влажности насыщения), и вода будет конденсироваться на картофеле с такой температурой. И это при относительной влажности воздуха 70%, которая  очень редко  наблюдается в климате РФ.

А вентиляция более теплым, чем картофель и влажным воздухом в любом случае приведет к появлению обильного конденсата на клубнях. Обдувать теплым и влажным приточным воздухом более холодный картофель категорически нельзя. Система вентиляции, работающая в такой ситуации при открытых входных дверях хранилища, образно выражаясь, практически означает полив клубней водой из шланга.

Анализ психрометрической диаграммы дает информацию, что происходит  в начале раннем хранении, когда насыщенный влагой приточный воздух поступает в более теплую продукцию во время сбора урожая. Если семена достаточно теплые по сравнению с температурой приточного воздуха, то клубни обрабатываются воздухом относительно низкой влажности, даже если приточный  холодный воздух близок к насыщению влагой. Это происходит потому, что при прогревании относительная влажность воздуха снижается. Для просушки клубней такой процесс благоприятен, в отношении лечебного периода не все так однозначно.

Достигнутая степень залечивания повреждений кожуры предопределяют уровень потери веса клубней в течение  всего периода хранения. Большинство авторитетных специалистов согласны с тем, что относительная влажность приточного воздуха от 90 до 95% обеспечивает хорошую суберизацию. Во время сбора урожая относительная влажность приточного воздуха обычно находится в этом диапазоне просто из-за поверхностной влажности. Как только хранилище заполнится до отказа, температуру клубней лучше поддерживать на уровне 10-13°C в течение двух-трех недель, чтобы картофель вылечился (суберизация = заживление ран), это с необходимым периодом времени для доведения температуры мякоти до 10-13°C. Периодическая принудительная вентиляция необходима во время отверждения, чтобы избавиться от дыхательного тепла и углекислого газа и обеспечить все клубни кислородом. Относительная влажность приточного воздуха в это время года обычно составляет 85-95% без потребности в дополнительном увлажнении.

И хотя вышеуказанные условия являются оптимальными для залечивания повреждений кожуры, исключения часто необходимы. Да, в течение первых полутора месяцев хранения скорость потери веса клубней сильно зависит от относительной влажности приточного воздуха. Но относительная влажность воздуха в течение лечебного периода должна поддерживаться на уровне 90-95%, если только клубни не мокрые или не больные.

Если предвидятся проблемы с болезнями, то в режимы хранения, температуры и влажности, вентилирования  необходимо вносить существенные коррективы.

Продолжение следует...

Узнавайте первыми актуальные агрономические новости России и мира на наших страницах

Больше о Технологиях

Всё о Технологиях
© 2019 - 2022, ООО «ГлавАграр»
Правила использования GlavAgrar
Разработка сайтаFast&Curious
fncdev