Поглотители этилена: как овощи держат свежими

Виды и использование
Этилен — газообразный фитогормон, который вырабатывают растения и микроорганизмы. Он ускоряет созревание и старение растительных тканей. Ничтожного количества этилена в воздухе достаточно, чтобы запустить сильный физиологический эффект. Его вырабатывают все части растения, но больше всего — собранные плоды. Чувствительней всего к этилену зелень, морковь, брокколи, огурцы.
Этилен используют в промышленности, чтобы ускорить созревание томатов, бананов, манго и авокадо. Их собирают зелёными для перевозки на дальние расстояния, после чего обрабатывают и везут в магазин. За зрелостью наступает старость: избыточное размягчение тканей, повышенная восприимчивость к патогенам, потеря вида и вкуса. Эти процессы тоже стимулирует этилен.
На сити-ферме много этилена скапливается в воздухе, если не проветривать. Салат от этого ржавеет, ягоды земляники плесневеют. Это же происходит в складских помещениях, холодильниках, внутри упаковки с готовой продукцией.
Для борьбы с перезреванием плодов используют контроль атмосферы, ингибиторы биосинтеза и поглотители этилена. Поглотители этилена— самый интересный вариант, поскольку использовать их проще всего. В статье обсуждаем, какие они бывают и какие у них плюсы и минусы.
Другие «усилители свежести», которые интегрируют в активную упаковку — поглотители кислорода и влаги; добавки, выделяющие этанол, сорбаты, антиоксиданты и/или другие консерванты.
салат этилен
Салат, поврежденный этиленом

Виды упаковки с удалением этилена

Упаковка с удалением этилена содержит соединения, которые адсорбируют, абсорбируют или окисляют этилен. Эти соединения уменьшают концентрацию этилена внутри упаковки, что предотвращает его накопление и, следовательно, порчу продуктов.
Активные соединения помещают в упаковку в виде саше или интегрируют в упаковочный материал. В последнее время производители делают акцент на прямую интеграцию, поскольку потребители не любят посторонних объектов в упаковке.
Производство этилена продуктом зависит от температуры и относительной влажности. Повышенные температуры способствуют увеличению производства этилена. Температура и влажность также влияют на проницаемость пластиков, что, в свою очередь, затрагивает количество этилена в упаковке.

Типы поглотителей этилена

Окислители

Перманганаты калия и натрия атакуют двойную связь и окисляют этилен до углекислого газа и воды. Диоксид титана катализирует распад этилена на свету.
Перманганат калия — самый эффективный поглотитель. Его коммерчески используют в виде саше или как часть многослойной плёнки. Инертный субстрат пропитывают раствором соли и получают тёмно-фиолетовый порошок. Перманганат в порошке постепенно превращается в оксид марганца и коричневеет. Так оценивают оставшийся ресурс поглотителя.
Перманганат натрия и диоксид титана коммерчески пока не используют.

Сорбенты

Адсорбция — накопление молекул на поверхности твердого материала. Абсорбция — объемное явление, когда частица удерживается внутри твердого материала. Активированный уголь, цеолиты, глины и металлоорганические каркасы могут поглощать этилен из воздуха, чем и пользуются для разработки активной упаковки.
Их упаковывают в саше, включают в состав пластика и бумаги, наносят тонким слоем на внутреннюю поверхность упаковки.
Активированный уголь. Распространенные материалы для производства активированного угля — древесина, скорлупа орехов, косточки фруктов, солома. Уголь нетоксичен, доступен и дешёв. Однако неспецифическая природа адсорбции угля ограничивает его применение в качестве адсорбента этилена.
Цеолиты. Цеолиты — микропористые трехмерные кристаллические алюмосиликаты. У цеолитов имеются отрицательные заряды на каркасе, которые уравновешиваются ионами щелочных или щелочноземельных металлов. Размер пор цеолитов — от 3 до 12 ангстрем, что позволяет им адсорбировать множество химических веществ, включая этилен, с определенной степенью специфичности.
Цеолиты имеют низкую способность к адсорбции этилена, однако эту способность можно увеличить с помощью добавочных катионов.
Глины. Как и цеолиты, глины — алюмосиликаты, но они имеют другую структуру. Способность глин к адсорбции этилена зависит от типа глины, метода активации — с помощью кислот или сушки — и температуры.
Глины в целом безопасны и дешевы, но адсорбируют этилен хуже, чем другие поглотители.
Металлоорганические каркасы (MOFs) — пористые материалы из ионов металлов, соединённых с органическими молекулами. Они обладают исключительно высокой площадью поверхности.
Они имеют более высокую способность к адсорбции по сравнению с перманганатом калия в условиях низкой и обычной влажности. Однако при высокой относительной влажности MOFs предпочтительно поглощают воду, а не этилен.
Коммерчески MOFs пока не применяются.

Заключение

Развитие малой атомной энергетики поможет преодолеть энергетический кризис и, в частности, поддержать вертикальное земледелие. Однако для внедрения данного подхода необходимо учитывать вопросы безопасности, радиационного контроля и общественного мнения. И в ближайшие десять лет рабочих микрореакторов, по-видимому, не будет.
Понравилась статья? Оцените ее

Смотрите также