Математическое моделирование процессов естественной потери массы корнеплодов моркови столовой при хранении и разработка программного обеспечения для прогнозирования сроков годности корнеплодов

По данным Федеральной службы государственной статистики, валовые сборы овощей (в том числе корнеплодов, таких как морковь столовая) в Российской Федерации на протяжении последних лет растут [1].

Так, изменение валовых сборов и посевных площадей моркови столовой в хозяйствах всех категорий и в коммерческом секторе (сельскохозяйственные организации и крестьянские/фермерские хозяйства) в РФ за 2003-2017 гг. представлено на рисунке 1.

в в

to и о 5 й о ч ее

И

I

■е■■■■■II■■■II

2003   2005   2007   2009   2011   2013   2015   2017

я й о

U о в в « ее

Валовые сборы общие

Площади посева общие

Валовые сборы коммерческие

Площади посева коммерческие

Рис. 1. Изменение валовых сборов и посевных площадей моркови столовой в хозяйствах всех категорий и в коммерческом секторе в РФ

Как показано на рисунке 1, валовые сборы моркови столовой в хозяйствах всех категорий в РФ в 2017 году составили 1806 тыс. тонн, что составляет 12,3% от валовых сборов овощей открытого грунта; площадь посева при этом составила 68 тыс. га, что составляет 10,3% посевных площадей овощей открытого грунта. С 2003 по 2017 годы валовые сборы моркови столовой увеличились в РФ на 33,4% в хозяйствах всех категорий, в том числе в коммерческом секторе - на 61,7%. Доля коммерческого сектора в общих сборах моркови столовой при этом увеличилась до 62,2% в 2017 году с 51,3% в 2003 году. Заметное увеличение валовых сборов после 2014 года является, очевидно, результатом активного развития сельского хозяйства в РФ с целью сокращения импорта.

Однако вероятным препятствием на пути развития сельского хозяйства в РФ может являться тот факт, что не более 40 % собранной растениеводческой продукции может быть переработано или потреблено в период уборки урожая. Большая же часть продукции подлежит краткосрочному или долгосрочному хранению, что делает сохранение в межсезонный период товарного качества и пищевой ценности продукции растениеводства одним из важнейших и наиболее актуальных направлений работы для ученых, работающих в интересах агропромышленного комплекса [2-4].

Проведённый экспертами КНИИХП -филиал ФГБНУ СКФНЦСВВ анализ ситуации на предприятиях отрасли выявил нехватку возможности прогнозирования естественной потери массы корнеплодов определённого вида и сорта в зависимости от температуры, относительной влажности воздуха в хранилище и длительности хранения.

В связи с этим целью данного исследования являлось выявление зависимостей между такими параметрами хранения, как температура, относительная влажность воздуха, время хранения и величина естественной убыли массы корнеплодов, а также разработка на основе выявленных закономерностей математической модели и программного обеспечения для прогнозирования сроков годности корнеплодных овощей в зависимости от параметров хранения.

Объекты и методы исследований. В качестве объектов исследования использовали корнеплоды моркови столовой сорта Абако.

Корнеплоды хранили в течение 30 суток в различных условиях (температура 0…15°С, относительная влажность воздуха 60... 95%).

Все экспериментальные исследования проводились в четырехкратной повторности (отклонение между параллельными определениями допускалось не более 5%). Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом описательной статистики и дисперсионного анализа, используя пакеты программ Microsoft Excel и Statistica.

Обсуждение результатов. На рисунке 2 представлена зависимость естественной потери массы корнеплодов моркови столовой от температуры и относительной влажности воздуха в хранилище при хранении в течение 30 суток.

Из представленных на рисунке 2 данных следует, что наименьшие естественные потери массы наблюдаются в условиях низкой температуры и высокой влажности воздуха. По мере увеличения температуры и относительной влажности воздуха возрастают также и потери массы.

Рис. 2. Изменение естественной потери массы корнеплодов моркови сорта Абако при хранении в течение 30 суток в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха

Полученные данные позволили построить модель изменения естественной потери массы корнеплодов моркови сорта Абако при хранении в течение 30 суток в условиях различных температуры и относительной влажности воздуха.

Полученная зависимость может быть описана следующей формулой (R2=0,999):

z = 0,009226x3 + 1,65×10-5y3 – 0,15148x2 + 0,021038y2 + 7,56697x –

– 4,2953y – 0,07068xy + 204,246

где z – естественная потеря массы, %;

x – температура, °С;

y – относительная влажность воздуха, %.

Для расчёта естественной потери массы корнеплодов моркови столовой при хранении была разработана программа для ЭВМ «УМК». Данная программа обеспечивает возможность прогнозирования естественной потери массы корнеплодов определённого вида и сорта при вводе значений температуры и относительной влажности воздуха в хранилище, а также предполагаемой длительности хранения. Интерфейс программы представлен на рисунках 3-5.

Рис. 3. Интерфейс программы для ЭВМ «УМК»

Рис. 4. Интерфейс программы для ЭВМ «УМК»

Рис. 5. Интерфейс программы для ЭВМ «УМК»

Необходимо заметить, что работа над программой находится на начальном этапе: на данный момент были внесены данные только по сорту моркови Абако. В бу- дущем планируется значительно расширить количество видов и сортов корнеплодов овощей.

Учитывая, что в настоящее время большое внимание уделяется разработке технологий и способов сокращения потерь растительного сырья, считаем разработку подобной программы актуальной. Про- широкого круга специалистов в области пищевых технологий.

Выводы. Таким образом, в ходе проведения исследования установлена зависи- мость величины естественных потерь при хранении моркови сорта Абако от температуры и относительной влажности воздуха в хранилище. Разработана математическая модель и программное обеспечение, позволяющие прогнозировать сроки годности корнеплодов моркови столовой и оптимизировать параметры их хранения грамма может представлять интерес для для продления срока годности.