Ozonowanie poprawia trwałość owoców

W produkcji sadowniczej stosuje się takie technologie uprawy, które pozwalają zebrać owoce najwyższej jakości, czyli odpowiednio duże i smaczne (w przypadku owoców jagodowych im są one większe, tym wyżej są cenione). Samo pojęcie „wysokiej jakości owoców jagodowych” w handlu detalicznym jest względne, gdyż wysoka trwałość i wysoka jakość to pojęcia skrajne i „nieidące w parze”, a moment zbioru wyznacza kompromis między tymi cechami. Pozostawienie owoców na krzewie dłużej powoduje zwiększenie ich rozmiaru i masy, ale skrócenie ich trwałości. W przypadku rynku lokalnego opóźnianie zbioru może być opłacalne(o ile owoce nie będą się psuły), ale przy wysyłce za granicę jest  to działanie niewłaściwe.

Aby owoce zachowały trwałość w obrocie handlowym należy je poddać procedurom poprawiającym jakość, np. nawożenie wapniem czy uprawa na stanowisku bogatym w próchnicę. Warto pamiętać o zrównoważonym nawożeniu i nawadnianiu oraz właściwej ochronie. Na końcowym etapie produkcji zbiór decyduje o trwałości owoców. Im bardziej dojrzałe owoce zostaną zebrane, tym mniejsze będą ich zdolność przechowalnicza i trwałość. Metody poprawiające trwałość owoców wzajemnie się uzupełniają i im więcej z nich zostanie zastosowanych, tym większe powinny być korzyści. Wszystkie owoce, szczególnie miękkie, są narażone na więdnięcie i gnicie. W przypadku malin, truskawek czy jeżyn nawet krótkotrwałe przechowywanie w nieodpowiednich warunkach prowadzi do powstawania strat jakościowych. Idealnym rozwiązaniem byłoby skierowanie partii owoców do schłodzenia tuż po ich zerwaniu, czyli nie później niż po kilkunastu czy kilkudziesięciu minutach od zbioru, a nie godzinach. Im dłużej owoce są składowane w warunkach wysokiej temperatury (warunki pola), tym szybciej tracą jakość i trwałość. Niska trwałość obniża wartość handlową owoców, gdyż mogą one szybko więdnąć i pleśnieć. W zależności od gatunku i odmiany długość przechowywania (trwałość owoców) jest liczona w godzinach, dniach lub co najwyżej kilku tygodniach (tabela):

Technikami sprzyjającymi przedłużeniu trwałości jest przechowywanie ich w warunkach kontrolowanej atmosfery i ozonowanie. 

Ozon może być wykorzystywany do dezynfekcji żywności, zarówno przetworzonej, jak i pierwotnej. Bardzo dobrze się sprawdza w zabezpieczaniu obranych i krojonych owoców oraz warzyw, ponieważ nie zmienia ich smaku, a dobrze chroni przed gniciem. Ozon jest od wielu lat wykorzystywany w wielu dziedzinach gospodarki, między innymi do: l uzdatniania wody; l bielenia różnego rodzaju materiałów; l oczyszczania ścieków; l ochrony żywności;  dezodoryzacji powietrza; l dezynfekcji instalacji, urządzeń i opakowań w przemyśle spożywczym. 

Ozonowanie to technologia pozwalająca wydłużyć trwałość owoców na skutek ich dezynfekcji. Ozon jest bardzo silnym utleniaczem i nawet w niewielkich ilościach przyczynia się do likwidacji nie tylko bakterii i grzybów, lecz także wirusów, toksyn i innych szkodliwych związków. Ozon jest gazem toksycznym i przyspieszającym korozję, a dla zdrowia ludzi i zwierząt bywa niebezpieczny, jednak szybko ulega przemianie w tlen i nie daje pozostałości. Z uwagi na jego nietrwałość wynika fakt, że nie można go nagromadzić. Mechanizm oddziaływania ozonu na komórki organizmów zależy od stężenia i czasu ekspozycji, a także od stopnia złożoności organizmu. Organizmy proste, takie jak bakterie czy grzyby są na ozon znacznie bardziej wrażliwe niż organizmy wielokomórkowe czy tkankowe. W czasie ozonowania dochodzi do destrukcji błon komórkowych, czyli do tak zwanej lizy komórek i w konsekwencji do śmierci organizmów. Owoce pozbawione kontaktu z patogenami są bardziej trwałe, przez co mogą pozostać w obrocie handlowym dłużej. Jest to szczególnie istotne dla wydłużenia okresu podaży owoców na rynku. Ozonowanie owoców nie zawsze jednak ogranicza pleśnienie, gdyż w przypadku rozwoju chorób wewnątrz owoców nie dochodzi do ich zniszczenia, gdyż ozon nie ma możliwości biernego wnikania do ich wnętrza. W przypadku owoców miękkich ozonowanie jest zabiegiem bezpiecznym, natomiast w przypadku jabłek należy zastosować znacznie niższe parametry ozonowania, gdyż są one na ozon bardziej wrażliwe. Zbyt wysokie stężenie lub długotrwała ekspozycja może powodować negatywne zmiany na ich skórce (fot. 1).

 

Ozonowanie powoduje sanityzację owoców, czyli dezynfekcję, ale w stopniu nie całkowitym. Sanityzacja służy eliminacji możliwie dużej liczby mikroorganizmów i zależy od dwóch czynników –czasu oddziaływania i stężenia ozonu, zgodnie ze wzorem: S = C x T, gdzie: S oznacza przeżywalność patogenów, C – stężenie ozonu, T – czas oddziaływania ozonu na patogeny. Z tego wzoru wynika, że ten sam efekt ozonowania można uzyskać, stosując jedną z dwóch zasad: 1) długi czas ozonowania, przy niskim stężeniu ozonu lub  2) krótki czas ozonowania, przy wysokim stężeniu ozonu. W związku z tym istnieją dwie strategie ozonowania owoców. Pierwsza jest to sanityzacja wolna, a druga − sanityzacja szybka. Do ozonowania potrzebne jest specjalistyczne wyposażenie: generator ozonu i miernik ozonu.

W bardziej zaawansowanych systemach oprócz generatorów i mierników ozonu dochodzą jeszcze koncentratory tlenu, destruktory ozonu i oczywiście sterowniki. W każdej metodzie ozonowania owoców ilości wytwarzanego ozonu podaje się zazwyczaj w częściach milionowych (ppm) lub bilionowych (ppb). Wybór systemu ozonowania jest uzależniony przede wszystkim od kubatury komory. Należy mieć na uwadze, czy dany model spełni pokładane w nim nadzieje. Newralgicznym bowiem elementem każdego systemu ozonowania jest wydajność generatora ozonu. Generatory, w zależności od mocy zasilacza, jakości elektrod czy mocy wentylatora, mogą mieć wydajność rzędu 1, 2, 5, 10, 20 g czy więcej, wytwarzanego ozonu w ciągu 1 godziny. Czasem można się spotkać z informacjami zawyżającymi wydajność tych urządzeń. Należy także zwrócić uwagę na to, by generator ozonu o dużej wydajności posiadał bardzo wydajne chłodzenie, gdyż około 90% energii wytwarzanej podczas tego procesu zamieniane jest w ciepło.

Urządzenia do ozonowania owoców mogą być stacjonarne lub przenośne. Mogą znajdować się w komorach obiektów przechowalniczych lub w samochodach dostawczych(izotermach). Najprostszy system ozonowania składa się z generatora (fot. 2) i miernika ozonu (fot.3) oraz opcjonalnie z panelu sterującego (fot. 4). Wyposażenie systemu ozonowania w panel sterujący pozwalana regulację zakresu pracy generatora ozonu. Z kolei posiadanie tylko generatora uniemożliwia śledzenie zmian stężenia ozonu, zatem nie jest możliwe wskazanie, czy ozonowanie było wystarczająco długie, ani tym bardziej, jakie osiągnięto stężenie ozonu oraz czy warunki ozonowania nie były zbyt drastyczne dla owoców. Przypominam, że jabłka na ozon są bardziej wrażliwe niż owoce jagodowe. Posiadanie sprawnego miernika ozonu powinno być koniecznością, gdyż jego wskazania pozwolą nie tylko śledzić proces ozonowania, lecz także stwierdzić, czy warunki ozonowania były właściwe oraz czy przebywanie w komorze, w której było wykonywane ozonowanie jest już bezpieczne dla ludzi.
 

Fot. 2. Przenośny generator ozonu o wydajności 5g O₃/godz.

Wchodzenie do komory, w której trwa ozonowanie lub tuż po jego zakończeniu jest zabronione. Ozon jest prawie dwukrotnie cięższy od powietrza, dlatego powietrze w komorze musi być intensywnie mieszane, by gaz był równomiernie rozprowadzony w całej objętości atmosfery komory. Dobra wentylacja usprawnia dotarcie ozonu do wszystkich owoców. Procedura ozonowania polega na luźnym rozmieszczeniu palet z pojemnikami zawierającymi owoce, włączeniu instalacji chłodniczej oraz uruchomieniu miernika i generatora ozonu. Ozonowanie przeprowadza się w zwykłych warunkach, gdy owoce są schładzane lub zostały już schłodzone. Na wydajność pracy generatora wpływa stężenie tlenu. Im wyższe stężenie tlenu, tym generator może wytworzyć więcej ozonu. W warunkach, gdy należy uzyskać wysokie stężenie ozonu, stosuje się koncentratory tlenu lub doprowadza do generatora czysty tlen z butli. 

Do sanityzacji owoców w zupełności wystarcza zwykła atmosfera. Czas ozonowania jest uzależniony od kubatury komory, ilości owoców, rodzaju opakowań, czystości komory i innych czynników. Wytworzony ozon, nie dość, że ma krótki „żywot”, to po napotkaniu zanieczyszczeń ulega destrukcji, w związku z tym proces ozonowania powinien być dostosowany do lokalnych warunków. Także związki chemiczne, zarówno organiczne, jak i nieorganiczne, reagują z ozonem. Stężenie ozonu wokół owoców jagodowych, aby doszło do ich szybkiej sanityzacji, powinno oscylować wokół kilku ppm, a przy sanityzacji wolnej być nie wyższe niż 0,3 ppm. W przypadku malin, truskawek czy borówek nie spotkałem się z informacjami, aby ozon powodował uszkodzenia. Jednak należy brać pod uwagę fakt, że zbyt wysokie stężenie może być niebezpieczne dla jakości owoców, a z kolei zbyt niskie może nie zniszczyć czynników chorobotwórczych. Bezpieczne stężenie ozonu wynosi od kilkudziesięciu setnych do kilku ppm i zależy od czasu ozonowania oraz jakości i stopnia dojrzałości owoców.

Fot. 3. Przykładowy miernik ozonu

Zakończenie pracy generatora ozonu nie oznacza zakończenia ozonowania. Zawsze, zanim ktokolwiek będzie mógł wejść do komory, należy sprawdzić stężenie ozonu. Dobrym rozwiązaniem jest umieszczenie miernika ozonu w taki sposób, by można było widzieć jego wskazania bez konieczności otwierania drzwi. Niewątpliwie najlepszym rozwiązaniem byłoby posiadanie miernika wewnątrz komory, a wyświetlacza wskazań na zewnątrz. W przypadku konieczności wejścia do komory, w której trwa ozonowanie, a ozon znajduje się na poziomie powyżej dopuszczalnego, należy wyłączyć generator ozonu i wywietrzyć komorę lub poczekać aż stężenie ozonu spadnie do bezpiecznej granicy bez otwierania komory. W przypadku, gdy stężenie ozonu jest niższe niż 0,3 ppm, do komory można wejść bez konieczności wyłączania generatora ozonu, ale należy przestrzegać, by całkowity dzienny okres przebywania w takiej atmosferze nie był dłuższy niż 15 minut.

Fot. 4. Przykładowe rozwiązanie zdalnego sterowania pracą generatora azotu

Ekspozycja ludzi na atmosferę ozonowaną może przynieść efekty zatrucia ozonem (pierwsze objawy to podrażnienie gardła i oczu, kaszel, ból głowy). Jeśli pojawią się jakiekolwiek dolegliwości, należy jak najszybciej wyjść z pomieszczenia na świeże powietrze. Śmiertelne zagrożenie pojawia się dopiero przy stężeniach ozonu powyżej1 700 ppm, jednak nie należy bagatelizować zagrożeń związanych z jego obecnością, gdyż nadmierna ekspozycja na ten gaz może w przyszłości prowadzić do powikłań zdrowotnych.

 

Zasady postępowania w czasie ozonowania: Komora musi być szczelna, tak aby ozon nie wydostawał się na zewnątrz. W czasie ozonowania powietrze powinno swobodnie przepływać wokół owoców. Należy monitorować cały proces ozonowania (kontrola stężenia ozonu, kontrola czasu ozonowania, kontrola szczelności pomieszczeń). Po zakończeniu ozonowania należy upewnić się, że stężenie ozonu znajduje się na bezpiecznym dla człowieka poziomie. Bezpieczeństwo pracy w atmosferze ozonowanej: l  stężenie ozonu na poziomie do 0,05–0,1 ppm: dziennie można pracować przez okres nie dłuższy niż 8 godz., 5 dni w tygodniu, l stężenie ozonu na poziomie 0,3 ppm: można pracować nie dłużej niż 15 min, l stężenie ozonu na poziomie > 0,3 ppm: można pracować jedynie po zabezpieczeniu górnych dróg oddechowych i oczu pełnotwarzowymi maskami przeciwgazowymi wyposażonymi w błękitny filtr NO.

Cechy wysokiej jakości owoców. Cechy zewnętrzne: odpowiednia wielkość i barwa, odpowiedni kształt i połysk, brak uszkodzeń mechanicznych(otarć, obić, przecięć, pęknięć skórki),brak chorób i szkodników. Cechy wewnętrzne: odpowiednia tekstura, właściwa jędrność, kruchość, soczystość, twardość, odpowiedni smak i zapach, brak obcego smaku/zapachu, wysoka zawartość: witamin, składników mineralnych, błonnika, karotenoidów, flawonoidów oraz bardzo istotny składnik wysokiej jakości owoców – brak pozostałości. 

 

Tekst i zdjęcia: Dr Paweł Michalski, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie