CC BY
52
УДК 635.36:581.19
Л. M. ПУЗИК, В. А. БОНДАРЕНКО ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАПУСТЫ БРЮССЕЛЬСКОЙ
(Поступила в редакцию 10.06.2015)
В статье приведены такие физические свойства ка- The article presents such physical properties of Brussels
пусты брюссельской, как объем, удельный вес, пористость sprouts, as volume, specific weight, porosity of the head, physi-
кочанчика, физическая и истинная плотности, насыпная cal and true density, bulk density, porosity of the bulk of pro-
масса, скважистость массы продукции; а также тепло- duce; as well as thermal-physical properties: specific heat ca-
физические свойства: удельная теплоемкость, теплопро- pacity, thermal conductivity and thermal diffusivity. Variance
водность и температуропроводность, Дисперсионным analysis established that the physical properties of Brussels
анализом установлено, что физические свойства капусты sprouts depend on the characteristics of the hybrid by 79.8-брюссельской зависят от особенностей гибрида на 79,8- 94.8 %, and thermal-physical - by 80.7-89.0 %. 94,8 %, а теплофизические - на 80,7-89,0 %.
Введение
Капуста брюссельськая (Brassica oleracea L. var gemmifera DC.) - двулетнее растение. В первый год жизни образует стебель высотой 40-100 см, на котором по всей длине спирально расположены большие листья. Стебель цилиндрический, тонкий, заканчивается розеткой листьев. В пазухах листьев формируются мелкие (2,5-5 см в диаметре) округлые или овальные кочанчики. На второй год образуются соцветия-кисти, а потом стручки [5, 10, 17]. Количество кочанчиков на одном растении от 35-70 до 90 и более штук, масса одного кочанчика 8-15 г, общая их масса достигает 300-800 г. Вегетационный период длится от 135-155 до 180 суток. Урожайность до 13 т/га [1, 8, 18].
Крупными производителями этой капусты являются Англия, Голландия, Германия, Дания. Также капуста брюссельская широко распространена в овощеводстве США, Венгрии и Польши. Ее используют в пищу в разном виде, а также сушат и замораживают.
Капуста брюссельская по своим свойствам приближена к белокочанной, но превосходит ее по энергетической ценности в 1,5 раза, по содержанию витамина РР - в 2, витамина С - в 2,5-3 раза, по содержанию белка, сухого вещества и аминокислот - в 2-4 раза. В кочанчиках образуется мало клетчатки, а уровень магния, железа и калия выше, чем в других видах. Богата фосфором, благодаря чему используется в детском питании. Углеводы, горчичные вещества и органические кислоты придают особенный привкус [3, 6, 15].
Анализ источников
Физические свойства плодов и овощей определяют их товарную и пищевую ценность, а также способность к хранению. Они зависят от особенностей сорта или гибрида, культуры, погодных условий вегетационного периода, технологии выращивания и так далее.
Удельный вес продуктового органа капусты брюссельской определяется как отношение его массы к объему и в основном зависит от погодных условий вегетационного периода, а особенно от обеспеченности влагой. Это в свою очередь имеет непосредственное влияние на массу кочанчика, поэтому чем он тяжелее, тем больше его удельный вес.
Показатель истинной плотности зависит от содержания в капусте сухого вещества, воды и воздуха в тканях: чем больше содержание воды, тем меньше истинная плотность. Физическая плотность измеряется в тех же единицах, что и истинная, но в большей мере зависит от анатомического строения как кочанчика вцелом, так и сочных тканей в отдельности: толщины покровных тканей, плотности прилегания клеток одна к другой, степени спелости и других. При уменьшении физической плотности пористость увеличивается [9].
Насыпная масса (объемная) - масса единицы объема плодоовощной продукции. Этот показатель необходим при расчетах потребности в таре, складских площадях, транспортных средствах. Насыпная масса зависит от объема свободного пространства между отдельными экземплярами продукции, степени однородности формы и размера, загрязненности продукции.
Скважистость - наличие свободного объема между отдельными экземплярами продукции. Она влияет на теплопроводность и теплоемкость насыпи продукции. Этим показателем пользуются при расчетах воздухообмена, скорости движения воздуха через массу продукции и мощности вентиляционных установок. Скважистость зависит от размера, формы и объема экземпляров продукции. Во время хранения скважистость уменьшается за счет увядания, подмораживания, деформации, загнивания.
Пористость - показатель, который определяет наличие в сочной продукции пор, заполненных воздухом. Он зависит от анатомического строения овощей и фруктов, особенностей сорта или гибрида, погодных условий и технологии выращивания. При увеличении физической плотности пористость уменьшается [12].
От теплофизических свойств овощей зависит скорость их охлаждения или нагревания. Характеристики теплофизических свойств овощей используют для расчетов необходимого количества энергии для охлаждения продукции во время транспортировки и хранения [9]. После сбора урожая капуста проходит этап послеуборочной обработки: сортировка, калибровка, распределение на товарную и нетоварную части. Только после этого ее охлаждают и закладывают на хранение или сразу реализо-вывают. Но перед этим продукция некоторое время находится в виде насыпи при температуре окружающей среды. При этом она продолжает дышать и испарять влагу. Схематически процесс дыхания можно выразить следующим простым уравнением:
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 2721,8 кДж [13].
Как видно из уравнения, во время дыхания продукция выделяет тепло. Интенсивность тепловыделения уменьшается со снижением интенсивности дыхания. Одним из факторов, которые влияют на эти процессы, является охлаждение продукции до температуры хранения [16].
Удельная теплоемкость - теплоемкость единицы массы вещества. Выражает количество тепла, которое необходимо для изменения температуры 1 кг вещества на 1 градус (оС или К). Удельная теплоемкость продукции зависит от содержания в ней воды и сухого вещества. Таким образом, чем больше продукция содержит воды, тем больше ее теплоемкость и, наоборот, чем больше содержание сухого вещества, тем удельная теплоемкость меньше [7, 14].
Теплопроводность и температуропроводность - два основных показателя, которые определяют скорость переноса теплоты и изменение температуры продукции. Чем они больше, тем быстрее происходит охлаждение-нагревание продукции и выравнивание ее температуры.
Теплопроводность - вид переноса тепловой энергии от более нагретого участка продукта к менее нагретому, що приводит к выравниванию температуры; зависит от влажности и структуры плодов и овощей, их размера, температуры (при повышении температуры теплопроводность увеличивается), насыпной массы и скважистости. Теплопроводности сочных овощей не имеют значительной разницы и приближены к теплопроводности воды (0,60 Вт/мК).
Температуропроводность определяет скорость выравнивания температуры продукции в разных точках температурного поля. Чем выше коэффициент температуропроводности, тем быстрее происходит охлаждение или нагревание продукции. Температуропроводность зависит от тех же факторов, что и удельная теплоемкость [2, 14].
Цель исследования - провести сравнительную характеристику физических и теплофизических свойств капусты брюссельской.
Методы исследования
Исследования проводили в течение 2011-2014 гг. на кафедре плодоовощеводства и хранения Харьковского НАУ им. В. В. Докучаева. Предметом исследований были гибриды капусты брюссельской Абакус F1 и Бриллиант F1.
Капусту выращивали на опытном поле капельного орошения ХНАУ им. В. В. Докучаева. Климат района, где проводились исследования, характеризуется как умеренно-континентальный с нестойким увлажнением и температурой воздуха, а также неравномерным выпадением атмосферных осадков. Подготовка почвы под капусту и уход за растениями проводились согласно общепринятым рекомендациям. Капусту брюссельскую собирали в первой декаде октября при достижении кочанчиками плотности и размеров, характерных для каждого ее гибрида. Продукцию собирали общим методом, взвешивали, распределяли на товарную и нетоварную части. Товарную часть распределяли на стандартную и нестандартную продукцию согласно действующим государственным стандартам [4].
Объем кочанчика капусты брюссельской определяли путем погружения его в воду в мерном цилиндре с последующим определением объема воды, которая была вытеснена. Насыпную массу (объемную) определяли, используя ящик, внутренние стенки которого по высоте, длине и ширине были по 1 м, объем 1 м3. Ящик заполняли до краев и взвешивали. Отдельно определяли массу пустого ящика. По разнице между массой пустого и полного ящика определяли насыпную массу продукции. Удельный вес кочанчика определяли делением его массы на объем.
Физическую и истинную плотности, скважистость, пористость, удельную теплоемкость, тепло- и температуропроводность определяли по расчетам Л. М. Пузик [11].
Основная часть
Объем кочанчика за годы исследований существенно колебался от 8,8 см3 у Абакус до 18,6 см3 у Бриллиант (НСР05 = 2,3 см3). При этом объем кочанчика гибрида Бриллиант был на 52,7% больше, чем объем кочанчика Абакус (табл. 1).
Аналогичные закономерности наблюдали с удельным весом кочанчика, который у гибрида Бриллиант Б] составил 1,04 г/см3, что на 11,5 % больше, чем у Абакус Это подтверждается также и тем, что пористость кочанчиков Бриллиант Б] составила 2,8 %, что в 4,8 раза меньше, чем у Абакус
Плотность кочанчика зависит от содержания сухого вещества (истинная) и структуры тканей (физическая). Нами установлено, что физическая и истинная плотности кочанчиков Бриллиант существенно (НСР05 = 46,1 и 5,0 кг/м3 соответственно) больше, чем у Абакус Бь физическая плотность кочанчиков Бриллиант Б] составила 1035,3 кг/м3, истинная - 1065,2 кг/м3.
Насыпная масса зависит от объема и веса кочанчиков. За годы исследований насыпная масса исследуемых гибридов существенно отличалась (НСР05 = 31,1 кг/м3). У гибрида Бриллиант она была на уровне 537,2 кг/м3 и превышала насыпную массу Абакус на 7,7 %. По скважистости продукции Абакус (45,8 %) и Бриллиант Б] (48,2 %) не имели существенной разницы. Дисперсионным анализом установлено, что физические свойства капусты брюссельской на 79,8-94,8 % зависят от особенностей гибрида (табл. 1).
Таблица 1. Физические свойства капусты брюссельськой
Объем кочанчика, см3 Удельный вес кочанчика, г/см3 Плотность, кг/м3 Насыпная масса, кг/м3
Пбрид физическая истинная Скважистость, % Пористость, %
Абакус 8,80 0,92 914,50 1056,40 496,10 45,80 13,50
Бриллиант 18,60 1,04 1035,30 1065,20 537,20 48,20 2,80
НСР05 2,30 0,05 46,10 5,00 31,10 4,10 4,40
Влияние факторов, %:
А 94,8 92,8 92,8 79,8 94,3 79,8 94,0
других 5,2 7,2 7,2 20,2 5,7 20,2 6,0
В среднем за годы исследований гибриды существенно (НСР05 = 1,2 %) различались по содержанию сухого вещества. У гибрида Бриллиант содержание сухого вещества было 16,3 %, а у Абакус 14,2 %, что и отразилось на их удельной теплоемкости. Удельная теплоемкость гибрида Бриллиант была существенно меньше (НСР05 = 0,03 кДж/кг'К), чем у Абакус и составила 3,77 кДж/кг'К (табл. 2).
Таблица 2. Теплофизические свойства капусты брюссельской
Гибрид Удельная теплоемкость, кДж/кг'К Теплопроводность, Вт/м'К Температуропроводность, а х 10'4, м2/с
бакус Б! 3,83 0,61 4,79
Бриллиант Б! 3,77 0,64 4,49
НСР05 0,03 0,02 0,16
Влияние факторов, %: А 80,7 89,0 85,7
других 19,3 11,0 14,3
Теплопроводность массы продукции гибрида Бриллиант составила 0,64 Вт/м'К и существенно (НСР05 = 0,02 Вт/м'К) превысила теплопроводность Абакус Б1. Тогда как температуропроводность существенно (НСР05 = 0,16 х 10-4 м2/с) выше была у массы продукции Абакус 4,79 х 10-4 м2/с. Это объясняется тем, что температуропроводность увеличивается при уменьшении в продукции сухого вещества, а сухого вещества меньше содержалось у Абакус Б1. Дисперсионным анализом установлено, что теплофизические свойства капусты брюссельской на 80,7-89,0 % зависят от особенностей гибрида (табл. 2). В массе продукции, кроме тепла, которое выделяется при дыхании, присутствует также тепло, которое передано окружающей средой - энтальпия. В наших исследованиях существенно большей энтальпией (НСР05 = 0,49 кДж/кг) характеризовался Абакус Б1: 44,56 кДж/кг (табл. 3). Наши расчеты показали, что за сутки в 1 т продукции капусты брюссельской накапливается до 3682529,29-3990154,22 кДж тепла, на удаление которого при активном вентилировании необходимо 253467,99-274559,40 м3 воздуха.
Таблица 3. Теплообменные характеристики капусты брюссельской
Гибрид Энтальпия, кДж/кг Количество тепла, которое надо удалить из 1 т продукции, кДж Количество воздуха для охлаждения 1 т продукции, м3 Возможное повышение температуры 1 т продукции, оС/сутки
Абакус Б! 44,56 3990154,22 274559,40 1,03
Бриллиант Б! 43,86 3682529,29 253467,99 0,96
НСР05 0,49 348528,82 23714,07 0,09
Если не удалять тепло, которое выделяется при дыхании и энтальпию, то можно ожидать повышение температуры в массе продукции на 0,96-1,03оС/сутки.
Заключение
Авторами статьи установлены физические и теплофизические свойства капусты брюссельской. В результате исследований с гибридами капусты брюссельской установлено, что гибриды существенно различаются по физическим и теплофизическим свойствам. Дисперсионным анализом установлено, что физические и теплофизические свойства капусты брюссельской зависят от особенностей гибрида соответственно на 79,8-94,8 % и 80,7-89,0 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барабаш, О.Ю. Капустяш культури / О.Ю. Барабаш, С.Т. Гутиря. - К.: Вища шк., 2006. - 93 с.
2. Волков, А. И. Большой химический справочник / А. И. Волков, И. М. Жарский. - Минск, 2005. - 608 с.
3. Дудченко, Л. Г. Пищевые растения-целители / Л. Г. Дудченко, В. В. Кривенко; 2-е изд., доп. и перераб. - К.: Нау-кова думка, 1988. - С. 25-27.
4. Капуста брюссельська свiжа. Техшчш умови: ДСТУ 1915-91 - [Чинний вщ 1992-07-01]. - К.: Госплан УССР. - 5 с.
5. Карпенко, В.П. Брюссельська капуста / В.П. Карпенко // Дш, сад, город. - 1995. - № 2. - С. 4-5.
6. Колтунов, В. А. Яюсть плодоовочево! продукцй та технолопя и зберггання. Ч. 1. Яюсть i збережешсть картопт та овочiв: Монограф1я / В. А. Колтунов. - К.: Кшвський нацюнальний торгiвельно-економiчний утверситет, 2004. - 568 с.
7. Ландау, Л. Д. Статистическая фiзика. Ч.1 / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц (Серия "Теоретическая фiзика", Т. 5). -Изд. 3-е, доп. - М.: Наука, 1976. - 584 с.
8. Лебедева, А. Капуста брюссельская / А. Лебедева // Наша усадьба. - 2001. - №3. - С. 9.
9. Осокша, Н. М. Фiзичнi та теплофiзичнi властивосл плодових овочiв залежно вщ сорту та ступеня стиглосп / Н.М. Осокiна, К.В. Костецька // Збiрник наукових праць Уманського национального утверснтету садiвництва. - 2013. - Вип. 83. -С. 38-43.
10. Плоды и овощи в питании человека / В. П. Переднев [и др.]. - Минск: Ураджай, 1983. - С. 97-110.
11. Пузш, Л.М. Наукове обгрунтування та розробка заход1в подовження строюв споживання плод1в гарбузових рослин: дис. ... д-ра с.-г. наук: спец. 06.01.15 "Первинна обробка продукпв рослинництва" / Л.М. Пузiк; Харк. нац. аграр. ун-т ш. В.В. Докучаева. - Х., 2010. - 391 с.
12. Пуз^, Л.М. Технолог1я зберггання плод1в, овочiв та винограду: навч. поабник / Л.М. Пузж, 1.М. Гордiенко / Харк. нац. аграр. ун-т ш. В.В. Докучаева. - Харкiв: Майдан, 2011. - 336 с.
13. Рубин, Б. А. Курс физиологии растений / Б.А. Рубин. - М.: Высш. шк., 1976. - 576 с.
14. Сабуров, Н. В. Хранение и переработка плодов и овощей / Н. В. Сабуров, М. В. Антонов, Е. П. Широков. - М.: Изд-во с.-х. лит., журн. и плакатов, 1963. - 463 с.
15. Федосий, И. А. Капуста брюссельская / И.А. Федосий // Настоящий хозяин. - 2009. - №12. - С. 22-26.
16. Хранение и переработка овощей и фруктов. - М.: Московский рабочий, 1993. - 256 с.
17. Черенок, Л. Г. Капуста / Л.Г. Черенок. - Мн.: Сэр-Вит, 1997. - 224 с.
18. Чинилова, В. Любимая капуста - брюссельская / В. Чинилова // Сад и огород. - 2006. - №6. - С. 8-9.
УДК 633.16:631.527
П. Н. СОЛОНЕЧНЫЙ, Н. И. ВАСЬКО, М. Р. КОЗАЧЕНКО, А. Г. НАУМОВ, О. Е. ВАЖЕНИНА, О. В. СОЛОНЕЧНАЯ
GGE BIPLOT АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОРТОИСПЫТАНИЯ
(Поступила в редакцию 11.06.2015)
В статье представлен GGE ЫрШ анализ результатов экологического сортоиспытания 17 сортов ячменя ярового в 2013-2014 гг. По результатам исследований выделены наиболее урожайные и стабильные генотипы. Выделен сорт ячменя ярового Степовик, максимально приближенный к «идеальному» генотипу по урожайности и ее стабильности. Определены особенности пунктов испытания в качестве тестеров для оценки генотипов. Показано преимущество GGE ЫрШ для визуализации и анализа результатов экологического сортоиспытания.
The article presents the GGE biplot analysis of the ecological variety testing of 17 varieties of spring barley in 2013-2014. According to the research, we have selected the most productive and stable genotypes. We have chosen the variety of spring barley Stepovik as maximally close to the "ideal" genotype according to yield and its stability. We have determined peculiarities of test places as testers for the evaluation of genotypes. We have shown the advantage of GGE biplot for visualization and analysis of results of ecological variety testing.
Введение
Увеличение валового производства основных сельскохозяйственных культур невозможно без внедрения высокоурожайных сортов. Однако высокая урожайность часто связана с низкой стабильностью. Разница в реакции сортов на изменение почвенно-климатических условий обусловлена взаимодействием генотипа и среды [1]. Взаимодействие генотип-среда усложняет процесс отбора лучших генотипов, поэтому селекционерам важно постоянно вести скрининг исходного и селекционного материала для выделения и внедрения в производство сортов, адаптированных к различным условиям среды.
