REZULTATY OPERACJI

NOWA TECHNOLOGIA PORCJOWANYCH WARZYWNYCH PRODUKTÓW MROŻONYCH TYPU „READY TO COOK” JAKO ELEMENT STRATEGII BEZODPADOWEGO ZAGOSPODAROWANIA PŁODÓW ROLNYCH

Etap 1: Dobór najkorzystniejszych odmian pod względem ubytków w czasie przetwarzania.

1 METODOLOGIA - ZESTAWIENIE OGÓLNE OPERACJI

W ramach planowanej operacji dokonano realizacji metodologii, która umożliwiła osiągnięcie rezultatów w trzech głównych zakresach:

1. Dobór najkorzystniejszych odmian warzyw – w pierwszym zakresie, metodologia obejmowała analizę odmian warzyw pod kątem minimalizacji ubytków podczas przetwarzania. Po szczegółowej analizie dostępnych danych, wybrano po cztery odmiany każdego z analizowanych gatunków warzyw, które zostały wysiane u rolników. W warunkach polowych i laboratoryjnych przeprowadzono analizę cech morfologicznych i biometrycznych odmian warzyw, mających potencjalne znaczenie przetwórcze. Określono optymalny czas zbioru oraz gotowość technologiczną po okresie wegetacyjnym. W Katedrze Genetyki i Hodowli Roślin oraz w Katedrze Agronomii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu opracowano metodę typowania odmian warzyw, które mogą być uprawiane w sposób umożliwiający synchronizację zbioru z potrzebami przetwórstwa.

2. Opracowanie receptury kulek warzywnych – w drugim zakresie, przeprowadzono prace technologiczne w zakresie opracowania receptury kulki warzywnych. Wstępne receptury różnych wariantów kolorystycznych kulek zostały skomponowane i poddane analizie jakościowo-ilościowej. Przeprowadzono badania zawartości składników odżywczych, takich jak polifenole, barwniki roślinne, witaminy, makro- i mikroskładniki (białko, błonnik, tłuszcz, węglowodany) metodami chromatograficznymi i spektrofotometrycznymi. Zrealizowano badania lepkości i gęstości mas warzywnych przed i po formowaniu oraz oceniono wpływ prac technologicznych na jakość mikrobiologiczną produktów.

3. Opracowanie technologii wytwarzania kulek puree warzywnego – w trzecim zakresie wykonano badania związane z opracowaniem technologii wytwarzania mrożonych kulek warzywnych. Zoptymalizowano warunki mrożenia, w tym czasy i temperatury, na podstawie badań wpływu szybkości zamrażania na stabilność kształtu i struktury kulek, przy użyciu metod reologicznych, siły cięcia, gęstości, porowatości, zawartości suchej masy oraz zmiany barwy. Dodatkowo oceniono wpływ technologii mrożenia na stabilność składników odżywczych, konsystencję i właściwości sensoryczne produktów poprzez profilowanie sensoryczne przed mrożeniem, po mrożeniu oraz po przechowywaniu. Zrealizowano także badania przechowalnicze, obejmujące mikrobiologiczną ocenę stabilności pH i okresu przydatności kulek warzywnych do spożycia.

Zakres zrealizowanych prac w etapie 1:

Prace zostały zrealizowane w warunkach polowych – rzeczywistych, przy współpracy Rolnika z jednostką naukową, gdzie przeprowadzono doświadczenia związane z doborem odmian warzyw generujących najmniejszy odpad w czasie produkcji. Celem tych działań było pozyskanie nowej wiedzy dotyczącej kaloryczności ekonomicznej upraw, uwzględniając przydatność warzyw do dalszej obróbki. Dotychczas, wiodącym parametrem wydajności produkcji był aspekt samej wydajności uprawy, a nie efektywności obróbki wstępnej. W ramach prac przeprowadzono badania ilościowo-jakościowe w czasie uprawy oraz po zbiorze, uwzględniając wariantowość odmian warzyw. Analiza zróżnicowania genetycznego i składu chemicznego badanych odmian pozwoliła na wybór najlepszych pod względem wydajności uprawy oraz efektywności po obróbce wstępnej.

1.1.1 Opis zadania:

a) Na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzono analizę danych oraz ewaluację odmian warzyw przeznaczonych do opracowania technologii wytwarzania kulek (porcji) puree warzywnego. Do dalszych prac projektowych wytypowano odmiany na podstawie wykonanych badań, które obejmowały właściwości fizykochemiczne (takie jak zawartość białka, tłuszczu, kwasowości, parametry barwy oraz zawartość frakcji błonnika pokarmowego). Zrealizowano także badania właściwości reologicznych (konsystencja, lepkość) przy użyciu teksturometru oraz metody piknometrycznej. Właściwości chemiczne, takie jak zawartość polifenoli, potencjał przeciwutleniający, witamin, związków fenolowych, chlorofili, antocyjanów i karotenów, zostały określone metodami spektrofotometrycznymi i chromatograficznymi. Otrzymane wyniki pozwoliły na obiektywną ocenę atrakcyjności sensorycznej, wartości odżywczej i funkcjonalnych właściwości produktów oraz na określenie przydatności poszczególnych odmian warzyw do produkcji puree.

b) Cyfryzacja danych – program ekspercki
W ramach zadania badawczego dokonano digitalizacji danych eksperymentalnych i opracowania systemu eksperckiego, którego celem było wspomaganie decyzji w procesie produkcji polowej warzyw. System ekspercki umożliwił usprawnienie organizacji produkcji i pozwolił na szybsze uzyskanie informacji zwrotnej na postawione przez rolnika problemy. Konfiguracja systemu składała się z pięciu podstawowych modułów:
• Moduł ekstrahowania danych – pozyskiwanie danych z badań empirycznych (polowych i laboratoryjnych) oraz wiedzy od specjalistów i ich cyfryzacja.
• Baza danych – opracowanie bazy cyfrowych danych.
• Mechanizm wnioskowania – opracowanie algorytmów wnioskowania.
• Moduł objaśniający – zapewnienie zrozumienia wyników wnioskowania.
• Interfejs pomiędzy systemem a rolnikiem – umożliwienie rolnikowi interakcji z systemem w sposób intuicyjny i efektywny.

System ekspercki przyczynił się do efektywniejszego podejmowania decyzji w procesie produkcji i obróbki warzyw.

1.1 I ETAP PRAC – Dobór najkorzystniejszych odmian pod względem ubytków w czasie przetwarzania

Materiał roślinny

W warunkach polowych, wiosną 2023 roku, wysiane zostały następujące odmiany warzyw:
• 4 odmiany kalafiora
• 4 odmiany brokuła
• 4 odmiany marchwi
• 4 odmiany pietruszki
• 4 odmiany buraka ćwikłowego

W pierwszym roku badań odmiany do doświadczenia polowego zostały wybrane na podstawie długości okresu wegetacji, uzyskiwanej wielkości i jakości plonu oraz jego przydatności do obróbki. Wyniki oceny ogólnej doświadczeń, plonowania (w tym zwłaszcza terminu zbioru) oraz wyniki analiz chemicznych z 2023 roku posłużyły do wyboru odmian, które zostaną wysiane w 2024 roku.

W warunkach polowych, wiosną 2024 roku, wysiane zostaną następujące odmiany warzyw:
• 2 odmiany kalafiora
• 2 odmiany brokuła
• 2 odmiany marchwi
• 2 odmiany pietruszki
• 2 odmiany buraka ćwikłowego

Zadania i prace w doświadczeniach polowych:

a) Przeprowadzanie doświadczeń polowych

Doświadczenia polowe w latach 2023 i 2024 zostały przeprowadzone na terenie gospodarstw rolnych w Wielkopolsce. Każdy gatunek został wysiany na powierzchni 1 ha. W 2023 roku na powierzchni 1 ha wysiano 4 odmiany każdego gatunku, natomiast w 2024 roku – 2 odmiany każdego z analizowanych gatunków. W trakcie planowania i zakładania upraw uwzględniono dobór odmian zgodnie z metodyką integrowanej produkcji warzyw takich jak marchew, burak ćwikłowy, kalafior i brokuł (np. w doświadczeniach polowych marchwi wybierane były odmiany charakteryzujące się małą skłonnością do kumulacji azotanów i metali ciężkich). Prace polowe obejmowały nawożenie, regulację zachwaszczenia, pielęgnację upraw oraz ochronę przed chorobami i szkodnikami, przy zastosowaniu zasad dobrej praktyki rolniczej i metodyki integrowanej produkcji.

Warzywa korzeniowe (marchew, pietruszka i burak ćwikłowy) zostały zebrane mechanicznie, a warzywa kapustne (kalafior i brokuł) sukcesywnie w 2-3 terminach. W trakcie zbioru zwrócono uwagę na synchronizację terminu zbioru analizowanych odmian.

b) Ocena ogólna doświadczeń

Podczas sezonu wegetacyjnego dla każdej odmiany w 4 losowo wybranych fragmentach pola o powierzchni 1 m² oceniono wschody, stan ogólny roślin, wystąpienie chorób i szkodników, równomierność oraz termin dojrzewania.

c) c) Ocena plonowania

Analiza plonowania różniła się w zależności od gatunku:

• Gatunki korzeniowe (marchew, pietruszka, burak ćwikłowy): Dla tych gatunków w warunkach polowych przed zbiorem, losowo w 10 powtórzeniach, zmierzono wysokość roślin przed i po wyprostowaniu naci oraz wysokość wystawania główek korzenia nad powierzchnię. Następnie, losowo wykopano 10 korzeni z każdej odmiany, mierząc ich długość i największą średnicę. Plon biologiczny korzeni określono z powierzchni 1 m², losowo w pięciu powtórzeniach.

• Gatunki kapustne (kalafior, brokuł): Oznaczenie plonu ogólnego, handlowego oraz procentowego udziału w plonie ogólnym róż o nierównej powierzchni, z niewyrównanymi pąkami oraz róż zgniłych, odbarwionych, zniekształconych, przeprowadzono na podstawie analizy 10 losowo wybranych roślin z każdej odmiany.

Zestawienia:

Materiał roślinny

W warunkach polowych wiosna 2023 wysiano następujące odmiany warzyw:
• 4 odmiany kalafiora (Java, David, Almagro i Gohan)
• 4 odmiany brokuła (Andersja, Monaco, Monrello i Beany)
• 4 odmiany marchwi (Bangor, Komarno, Muleta i Warmia)
• 4 odmiany pietruszki (Arat, Eagle, Comanche i Navajo)
• 4 odmiany buraka ćwikłowego (Monty, Boro, Action i Subeto).
Odmiany poszczególnych gatunków warzyw wybrano na podstawie długości okresu wegetacji, uzyskiwanej wielkości i jakości plonu oraz jego przydatności do uprawy.

Charakterystyka wybranych do doświadczeń polowych odmian kalafiora:
1. KALAFIOR JAVA
• odjazdowy plon i jakość
• okres wegetacji 83 - 87 dni
• mocny wigor i doskonałe krycie róży
• wysoka zdrowotność roślin
• stabilny okres wegetacji
• brak kruszu i wysoki uzysk różyczki, grzybkowaty kształt różyczek, szerokie okno zbiorcze
• Zastosowanie: przetwórstwo i świeży rynek
2. KALAFIOR DAVID
• zbite róże i wysoki plon jesienią
• okres wegetacji 80 - 85 dni
• odmiana o średniej sile wzrostu
• najwyższa jakość róż i doskonałe krycie
• odporność na choroby grzybowe jesienią
• twarde różyczki w kształcie grzybków, łatwe do różyczkowania
• Zastosowanie: przeznaczona na świeży rynek i dla przemysłu
3. KALAFIOR ALMAGRO
• zdobywca jakości latem
• okres wegetacji 80 - 85 dni
• roślina o silnym wzroście, silne ulistnienie dobrze okrywające róże
• mocny wigor i wysoka zdrowotność roślin
• róże zbite i ciężkie o bardzo wysokiej jakości
• róża nie traci na jakości, zwiększając jednocześnie masę
• odmiana przydatna na różne okresy uprawy
• Zastosowanie: przeznaczenie zarówno na świeży rynek oraz do przetwórstwa w okresie letnim i wczesnojesiennym
4. KALAFIOR GOHAN
• silny wzrost i doskonała jakość
• okres wegetacji 85 - 90 dni
• silna roślina z mocnym systemem korzeniowym
• najwyższa jakość róż i doskonałe krycie
• róże twarde, idealne do różyczkowania
• różyczki zbite, kształtne, średniej wielkości
• roślina odporna na warunki stresowe uprawy
• Zastosowanie: na świeży rynek i dla przemysłu; stanowi doskonałe uzupełnienie odmian David, Cabral i Java dla przetwórstwa

Charakterystyka wybranych do doświadczeń polowych odmian brokuła:
1. BROKUŁ ANDERSIA
• okres wegetacji 78-85 dni
• odmiana z wysoko osadzoną różą,
• łatwy i szybki zbiór,
• polecana dla przemysłu.
• róża gładka, z drobnym i wyrównanym pączkiem.
• atrakcyjny, ciemnozielony kolor.
• roślina o średnim wigorze, liście zdrowe, wzniesione do góry
2. BROKUŁ MONACO
• standard dla przetwórstwa
• okres wegetacji – 80 - 85 dni
• bardzo zbita, ciężka i wysoko osadzona róża
• głąbiki róży bardzo krótkie
• drobne, ciemnozielone pączki
• duży wigor rośliny
• ograniczone tworzenie odrostów bocznych
3. BROKUŁ MONRELLO
• większa zbitość różyczek, wyższy plon różyczki
• 85 - 95 dni okres wegetacji
• wysoka zdrowotność roślin
• zbite i wyrównane róże
• rośliny o mocnej podstawie
• charakteryzują się wysokim potencjałem plonotwórczym
• nasadzenia rekomendowane do końca czerwca ze względu na okres wegetacji
• drobne pączki, grzybkowaty kształt róż
• ciężkie, zbite różyczki
4. BROKUŁ BEANY
• najlepszy na jesień
• do nasadzeń po 15 lipca
• średnio-wczesny – okres wegetacji 75 - 80 dni
• zbita róża, wyrównany pąk
• brak przerastania róży liściem
• brak jamistości łodyg
• bardzo dobra zdrowotność róży

Charakterystyka wybranych do doświadczeń polowych odmian marchwi:
1. MARCHEW BANGOR • odmiana o dużym potencjale plonowanie. Jest średnio wczesna i przystosowana do uprawy na różnych typach gleb
• długi i cylindryczny korzeń o bardzo dobrym wybarwieniu, nadająca się do produkcji soków
• tworzy słodkie i soczyste korzenie o charakterystycznym, dużym, ale mało widocznym rdzeniu wewnątrz.
2. MARCHEW KOMARNO
• bardzo plenna odmiana przemysłowa
• korzenie duże o lekko stożkowym kształcie
• wyjątkowo głęboka, intensywna barwa korzeni
• bujna, zdrowa nać, odporna na choroby grzybowe.
• wysoka zawartość suchej masy.
• nadaje się doskonale zarówno do mrożenia, jak i do produkcji suszu.
• okres wegetacji ok. 160 dni od wysiewu.
3. MARCHEW MULETA
• stworzona z myślą o zakładach przemysłowych.
• cechuje ją bardzo dobre wybarwienie i wysokie plony, przewyższające nawet 80 t/ha.
• późna odmiana typu flakkese
• okres wegetacji wynosi od 140 do 150 dni.
• tworzy korzenie o bardzo wysokiej zawartości karotenoidów, w intensywnie pomarańczowym kolorze, osiągające nawet 25 cm. długości.
• cały korzeń równomiernie wybarwiony bez odznaczającego się rdzenia, nie wykazuje tendencji do zazielenień.
• odmiana typowo przemysłowa przeznaczona zarówno na soki, mrożonki, ale również susz.
4. MARCHEW WARMIA
• przeznaczona do przetwórstwa (Flakkee) oraz bardzo długiego przechowywania
• okres wegetacji ok. 150 dni, bez tendencji do jarowizacji
• bardzo wysoki potencjał plonotwórczy
• bardzo wyrównany, długi i intensywnie wybarwiony korzeń
• doskonała zdrowotność naci, dzięki czemu idealnie nadająca się do zbioru mechanicznego
• wysoka zawartość karotenoidów, ekstraktu i cukrów, bez tendencji do kumulowania azotanów
• od kilku lat jest powszechnie wykorzystywana przez wiodące zakłady przetwórcze w Polsce i Europie Zachodniej do produkcji soków, mrożonek i suszu

Charakterystyka wybranych do doświadczeń polowych odmian pietruszki:
1. PIETRUSZKA ARAT
• charakteryzuje się długimi korzeniami
• posiada silną nać oraz duży wigor.
• wysoka zdrowotność.
• Okres wegetacji odmiany to ok. 150 dni.
• polecana jest do wczesnych siewów, z których możliwa jest sprzedaż na pęczki.
• bardzo dobrze się przechowuje
• może być przeznaczona na przemysł jak i świeży rynek.
2. PIETRUSZKA EAGLE
• odmiana późna w typie berlińskiej na zbiór jesienny i przechowanie.
• tworzy biały i gładki korzeń o stożkowo obłym kształcie. wnętrze korzeni jest bez łykowatych przebarwień
• możliwość użycia korzeni do pędzenia na natkę w okresie zimy.
• biały, gładki korzeń o stożkowo obłym kształcie.
• białe wnętrze korzeni bez łykowatych przebarwień.
• typowa dla pietruszki średnio bujna nać o niezłej tolerancji na choroby.
• możliwość użycia korzeni do pędzenia na natkę w okresie zimy.
3. PIETRUSZKA COMANCHE
• odmiana pietruszki korzeniowej, w typie półdługim, wyróżniającej się gładkimi korzeniami o atrakcyjnym białym kolorze.
• odznacza się również połyskiem i wspaniałym aromatem.
• ma mocne ulistnienie.
• okres wegetacji wynosi około 155 dni.
• odmiana do uprawy z przeznaczeniem zarówno na świeży rynek, jak i do przechowania.
4. PIETRUSZKA NAVAJO
• mocne ciemne, wyprostowane ulistnienie
• bardzo gładka skórka o atrakcyjnym białym kolorze
• kształt korzenia jest mniej stożkowy niż Comanche
• idealna na świeży rynek
• białe, wyrównane i gładkie korzenie.
• dzięki ładnemu wyglądowi nadaj się na świeży rynek, klienci cenią ją za wygląd.
• sprawdza się w dłuższym przechowywaniu, nie traci na jakości.

Charakterystyka wybranych do doświadczeń polowych odmian buraka ćwikłowego:
1. BURAK ĆWIKŁOWY MONTY
• odmiana mieszańcowa, okrągła, o intensywnie głębokiej czerwonej barwie
• okres wegetacji ok. 100-110 dni
• charakteryzuje się bardzo silnym i zdrowym ulistnieniem, o wysokiej tolerancji na choroby grzybowe
• korzeń okrągły, o dużej sile wzrostu, zachowujący wysokie parametry jakościowe przy większej średnicy
• odmiana nadająca się do bardzo długiego przechowywania, nie tracąc przy tym parametrów jakościowych
• najlepsza odmiana buraka czerwonego przeznaczonego do przetwórstwa
• doskonała również na świeży rynek
2. BURAK ĆWIKŁOWY BORO
• odmiana średnio wczesna bardzo plenna.
• bujny szybki wzrost roślin przydatność do upraw w kontynentalnym klimacie
• silny system korzeniowy, wysoka zdrowotność.
• kształtne, wyrównane korzenie.
• okres wegetacji: 117 dni
• termin siewu: maj-połowa czerwca
• termin zbioru: wrzesień-połowa października
3. BURAK ĆWIKŁOWY ACTION
• mieszaniec zasadniczo przeznaczony do upraw letnich na świeży rynek.
• szybki wzrost.
• długa przydatność zbiorcza.
• dobrze znosi okresy suche.
• łatwy do mycia.
• kulisty kształt, pięknie wybarwiony korzeń bez tendencji do tworzenia łykowatych, jasnych pierścieni, niezbyt bujne ulistnienie umożliwia gęściejsze wysiewy.
• przeznaczony na świeży rynek oraz do przetwórstwa.
• okres wegetacji: 105 dni
• termin siewu: kwiecień-lipiec
• termin zbioru: lipiec-październik
4. BURAK ĆWIKŁOWY SUBETO
• średniowczesna odmiana przeznaczona na zbiory jesienne.
• korzenie kuliste, gładkie o intensywnej barwie, doskonale wyrównane.
• z wysiewów czerwcowych nadaje się do długiego przechowywania
• przeznaczona na świeży rynek i przetwórstwo.
• wykazuje odporność na chwościka.
• okres wegetacji dla tej odmiany wynosi 110 dni.

Wybiórcze zestawienie wybranych mierzonych składników w badanych odmianach w ramach gatunków warzyw

Rycina: Zawartość kwasów fenolowych i flawonoidów w surowcach

Rycina: Zawartość barwników w surowcach

Rycina: Zawartość składników podstawowych w surowcach