Îndepărtarea etilenei în spațiile de depozitare a fructelor și legumelor

Fructele și legumele continuă să respire și după recoltare. În timpul respirației nu produc doar dioxid de carbon și apă, ci și etilenă (C₂H₄). Etilena este un hormon vegetal sub formă de gaz. Rolul său este de a regla procesele legate de îmbătrânire și maturare. Când acest gaz se acumulează, fructele și legumele se coc rapid, ceea ce duce în final la scăderea calității și la reducerea duratei de utilizare, influențând gustul, textura și aspectul acestora.

Cu echipamentele noastre recomandăm, în funcție de condiții, două metode pentru îndepărtarea etilenei din spațiile de depozitare a fructelor și legumelor: îndepărtarea etilenei prin oxidare fotocatalitică și prin tehnica VUV-fotolizei. Oxidarea fotocatalitică (PCO = PhotoCatalytic Oxidation) este potrivită pentru distrugerea compușilor organici volatili, inclusiv a etilenei:

UVT

În echipamentele noastre UVT suspendate de tavan, dezvoltate pentru uz industrial, utilizăm o suprafață acoperită cu dioxid de titan, fotocatalizator. Valorificăm efectul sinergic al luminii UV-C și al fotocatalizatorului TiO2. Pentru recircularea aerului din depozit prin echipament sunt integrate ventilatoare. Aerul este expus mai întâi la lumină UV-C cu efect dezinfectant, apoi trece peste placa catalitică activată de radiația ultravioletă.

Stratul de dioxid de titan menționat mai sus este un semiconductor care, iluminat cu lumină de o anumită lungime de undă, eliberează electroni (e¯) în banda de conducție, lăsând goluri (h⁺) în locul lor. Golurile au un puternic efect oxidant, iar electronii un puternic efect reducător. Din apa prezentă la suprafață se formează radicali hidroxil foarte reactivi (·OH), iar din oxigenul din aer se formează radicali superoxid reactivi (·O₂–). Ca rezultat, compușii organici volatili se descompun, iar microorganismele sunt distruse prin deteriorarea structurii ADN-ului. Microbii și substanțele organice se mineralizează cu formare de dioxid de carbon și apă.

Tehnica VUV-fotolizei este, de asemenea, potrivită pentru distrugerea compușilor organici volatili, inclusiv a etilenei:

În camera reactorului, lămpile VUV cu spectru larg produc în domeniul de 185 nm cantități mari de ozon din oxigenul din aer. Moleculele de ozon care ies din echipamentele R-FILTER, ajungând în spațiul de depozitare a fructelor și legumelor, oxidează etilena prezentă ca substanță organică volatilă, precum și bacteriile, ciupercile și mucegaiul.

Ca efect al tratamentului cu ozon, etilena este oxidată în dioxid de carbon și apă:

C₂H₄ + 6O₃ → 2CO₂ + 2H₂O + 6O₂

Echipamentele UVS și UVS-M produc ozon în interiorul sistemului de conducte de ventilație al depozitului. Echipamentele UVO-C introduc ozonul în conducta de ventilație a depozitului sau direct în spațiul de depozitare, iar echipamentele mobile UVO direct în depozit. Dacă echipamentul produce ozon din oxigenul aerului din depozit, se manifestă și efectul bactericid, fungicid și antimucegai al luminii UV de 254 nm. Ozonul are un miros puternic, înțepător, asemănător clorului. Efectul său oxidant irită puternic căile respiratorii. Valorile-limită admise ale expunerii profesionale la ozon, în comparație internațională, sunt:

• 0,1 ppm (0,2 mg/m³) pentru o zi de lucru de 8 ore
• 0,2 ppm (0,4 mg/m³) pentru max. 15 minute

Concentrația de ozon necesară pentru descompunerea etilenei depinde de dimensiunea depozitului, de utilizarea planificată, de tipul de fructe și legume; conform datelor din literatură, poate fi eficientă deja între 0,1–0,3 ppm. Depozitele sunt de obicei zone cu umiditate mai ridicată. Ozonul se descompune rapid în medii cu umiditate ridicată, de aceea trebuie dispersat rapid în întreaga zonă. În ceea ce privește îndepărtarea etilenei, între cele două metode prezentate apar următoarele diferențe:

• Îndepărtarea etilenei prin tratamentul VUV-fotoliză este mult mai rapidă decât prin PCO. Motivul este că fotocataliza are loc în principal pe suprafața catalizatorului, în timp ce fotoliza are loc în faza gazoasă. Ca urmare, VUV-fotoliza asigură o îndepărtare a etilenei mai rapidă și mai eficientă.
• Umiditatea relativă ridicată intensifică oxidarea etilenei în tehnica fotolizei, spre deosebire de PCO. Ozonul, chiar și în concentrații foarte scăzute, dar în condiții de umiditate ridicată, exercită un efect germicid semnificativ asupra microorganismelor din aer. Sterilizarea cu ozon este eficientă doar asupra celulelor suficient hidratate.
• Temperatura mai scăzută împiedică oxidarea etilenei doar în cazul tehnicii de fotoliză.
• Asigurarea tratamentului prin fotoliză necesită o procedură cu mare atenție. În timpul tratamentului trebuie respectate valorile-limită admise ale expunerii profesionale la ozon. După tratament, depozitul trebuie aerisit. Pentru instrucțiuni de siguranță, consultați manualul de utilizare al echipamentelor.

Referință:
[1]: Efficacy of photocatalysis and photolysis systems for the removal of ethylene under different storage conditions
Postharvest Biology and Technology, Volume 147, 2019
Namrata Pathak, ……, Promod V. Mahajan