AGRIS - 

2023

Zavalij, A.A. | Lago, L.A.

The developed dynamic method of integral heat flux determination based on the single-capacity dynamic model of the thermal state of the temperature measuring transducer (TMT), experiencing thermal influence of the constant infrared radiation flux and natural convective heat exchange of the TMT surface with the surrounding air allows determining the permeability of wet agricultural raw materials. The effectiveness of the integral heat flux method was tested by studying by infrared radiation the permeability of a layer of purified drinking water with salinity not exceeding 1 g/L and a layer of 'Golden Delicious' apple pulp. The response of the TMT to infrared radiation was experimentally determined in series when the radiation was applied directly to the TMT and through a 3 mm thick sheet of monolithic polycarbonate. A 1 to 6 mm thick layer of water and a 1 to 10 mm thick layer of apple pulp were placed on the polycarbonate sheet in 1 mm increments. As a result of approximation of the experimental data obtained, the maximum constant temperature value of the TMT and the time constant value of the TMT transient heating process were determined. It was found that increasing the thickness of the water layer from 1 to 6 mm was accompanied by a decrease in the layer permeability from 0.804 to 0.629 by an exponential relationship with an exponent coefficient of –0.736. As the thickness of the apple layer increased from 1 to 6 mm, the permeability of the wet layer decreased from 0.78 to 0.097 according to an exponential relationship with an exponent coefficient of –0.399. The sufficient heating duration for the spherical TMT was about 70 s and for the blackened flattened TMT it did not exceed 30 s. The coefficients of dependence indicator degree can be considered as attenuation coefficients in the Bouguer law for thermal radiation with a maximum energy at a wavelength of lambda max = 0.9 to 1.1 microns. | Разработанный динамический метод определения интегрального теплового потока, основанный на одноёмкостной динамической модели теплового состояния измерительного преобразователя температуры (ИПТ), испытывающего тепловое воздействие постоянного по величине потока инфракрасного излучения и естественно-конвективного теплообмена поверхности ИПТ с окружающим его воздухом, позволяет определять проницаемость влажного с.-х. сырья. Проверка эффективности метода определения интегрального теплового потока выполнена при исследовании проницаемости инфракрасным излучением слоя очищенной питьевой воды с минерализацией не более 1 г/л и слоя мякоти яблока сорта Гольден-Делишес. Экспериментально последовательно определялись реакции измерительного преобразователя температуры на воздействие инфракрасного излучения при воздействии излучения непосредственно на ИПТ и через лист монолитного поликарбоната толщиной 3 мм. На листе поликарбоната размещался слой воды толщиной от 1 до 6 мм и мякоти яблока толщиной от 1 до 10 мм с шагом 1 мм. В результате аппроксимации полученных экспериментальных данных получили максимальное постоянное значение температуры ИПТ и величину постоянной времени переходного процесса нагрева ИПТ. Установлено, увеличение толщины слоя воды с 1 до 6 мм сопровождается снижением проницаемости слоя с 0,804 до 0,629 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,736. С ростом толщины слоя яблок с 1 до 6 мм проницаемость слоя влажного сырья падает от 0,780 до 0,097 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,399. Достаточная продолжительность нагрева для сферического ИПТ составила около 70 с, а для зачернённого расплющенного ИПТ – не более 30 с. Коэффициенты показателя степени зависимостей могут рассматриваться как коэффициенты ослаблений в законе Бугера для теплового излучения с максимумом энергии при длине волны лямбда max = 0,9...1,1 мкм.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Kuzin, A.I. | Kushner, A.V. | Shmakova, А.А. | Sviridov, G.B. | Nazarov, V.N.

Nutrient management of high-density apple orchards remains to be a serious problem in Central Russia. One of the most pressing issues consists in reducing mineral fertilizer use by applying more organic substances. This approach allows soil fertility to be preserved while maintaining high levels of plantation productivity. In the present research, particular attention was paid to potassium nutrition of apple trees. During 2020 and 2021, we studied the effect of potassium fertilizers applied in various standard amounts and silicon-modified potassium humate on the state of apple trees cv. 'Ligol' grafted on 62-396 rootstock in the experimental orchard of I.V. Michurin Federal Research Center, Tambov region. The orchard was planted in 2018 according to a 1.2 x 4.5 m pattern (1852 trees per a hectare). The experimental design was as follows: control (irrigation); full standard amount of N20P6K28 fertilizers; ¾ standard amount of N15P4K21 mineral fertilizers + ½ standard amount of potassium humate, ½ standard amount of N10P3K14 mineral fertilizers + ½ standard amount of potassium humate; full standard potassium humate amount of 10 L/ha. In 2020, the introduction of potassium humate provided the maximum yield, although without significant differences compared to the use of mineral fertilizers. In 2021, the yield was also at the level achieved with mineral fertilizers. Potassium humate provided higher nitrogen content in the leaves as compared to mineral fertilizers, largely due to a significant increase in the availability of nitrogen and potassium in the soil. The content of available phosphorus was not significantly affected. This assumes that the effectiveness of humates depends on the soil type. The combined application of reduced standard amounts of mineral fertilizers and potassium humate contributed to maintenance of high yields under with a less dramatic increase in soil acidity. | В интенсивных яблоневых садах важно добиваться снижения норм вносимых минеральных удобрений и внедрения органики в обычную практику, чтобы лучше использовать ресурс плодородия почвы и поддерживать продуктивность насаждений на высоком уровне. Цель исследований – изучение возможности снижения нормы внесения минеральных удобрений в насаждениях яблони за счет использования гумата калия. В течение 2 вегетационных сезонов, 2020 и 2021 гг., изучено влияние фертигации различными нормами калийных удобрений и модифицированного кремнием гумата калия на состояние деревьев яблони сорта Лигол, привитых на подвое 62-396 в экспериментальном саду Федерального научного центра им. И. В. Мичурина (Тамбовская обл.). Сад был посажен в 2018 г., схема посадки – 1,2 x 4,5 м (1 852 дер./га). Варианты эксперимента: контроль (орошение); полная норма удобрений N20P6K28; 3/4 нормы минеральных удобрений N15P4K21 + 1/2 нормы гумата калия, 1/2 нормы минеральных удобрений N10P3K14 + 1/2 нормы гумата калия; полная норма гумата калия 10 л/га. Внесение гумата обеспечило получение максимального урожая в 2020 г., но без существенных различий по сравнению с применением минеральных удобрений; в 2021 г. урожайность также была на том же уровне, что и при внесении минеральных удобрений. Внесение гумата обеспечило более высокое содержание азота в листьях, чем при использовании минеральных удобрений за счёт значительного увеличения доступности азота и калия в почве. На содержание доступного фосфора не было оказано существенного влияния. Это свидетельствует о том, что эффективность гуматов зависит от типа почвы. Совместное внесение минеральных удобрений в пониженных нормах и гумата калия стимулировало высокую урожайность при небольшом увеличении кислотности почвы.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Gulidova, V.A. | Zakharov, V.L.

To intensify industrial horticulture in Russia, it is necessary to lay out orchards using low-growing clonal rootstocks, which are characterized by early fruiting, rapid yield increase, and reduced maintenance costs in comparison with orchards on very growthy rootstocks. The intensity of development in horticulture depends largely on a variety. There are presented the results of analysis of consumer qualities of apple fruits of different varieties grown on low-growthy rootstocks in intensive orchards of Central Russia. The research was carried out in the horticultural farm "Agrofirma imeni 15 let oktyabrya", located in the Lebedyansky District of the Lipetsk region. The fruits of apple trees of 'Berkutovskoye', 'Ligol', 'Medovyi Khrust', and 'Spartan' varieties were selected as research objects. The experiments were carried out according to the program and methodology of variety study of fruit, berry and nut crops. It has been established that all the varieties are yielding, and fruits have high marketability and quality. The 'Ligol' variety turned out to be the most productive in both intensive and extensive orchards: its yield was 75 and 15 t/ha, respectively, exceeding the yields of the 'Medovyi Khrust', 'Berkutovskoye' and 'Spartan' by 48, 39, and 24 t/ha. A similar variety distribution by productivity was observed in the extensive orchard. The 'Spartan' turned out to be the leader in the amount of P-active substances (flavonols, anthocyanins and catechins). The 'Ligol' was last here. The highest ascorbic acid content was found in the 'Berkutovskoye' apples (15 mg/100g), the lowest content was in the 'Spartan' apples (8.8 mg/100 g). The sugar-acid ratio varied from 12.8 ('Ligol') up to 14.3 ('Medovyi Khrust' and 'Spartan'). Apples of all studied varieties have attractive appearance and pleasant taste. | С целью интенсификации промышленного садоводства в России следует закладывать сады на низкорослых клоновых подвоях, для которых характерно раннее плодоношение, быстрое нарастание урожайности, снижение затрат на работы по уходу в сравнении с садами на сильнорослых подвоях. Интенсивность развития в садоводстве во многом зависит от сорта. Представлены результаты анализа потребительских качеств плодов яблонь разных сортов, выращиваемых на слаборослых подвоях в интенсивных садах Центральной России. Исследования проводили в садоводческом хозяйстве "Агрофирма имени 15 лет Октября", расположенном в Лебедянском районе Липецкой области. Объектами изучения служили плоды яблонь сортов Беркутовское, Лигол, Медовый хруст, Спартан. Эксперименты проводили согласно программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Установлено, что все сорта урожайные, плоды имеют высокую товарность и качество. Наиболее продуктивным оказался сорт Лигол как в интенсивном, так и в экстенсивном саду: его урожайность составила 75 и 15 т/га соответственно, превысив на 48, 39 и 24 т/га урожайность сортов Медовый хруст, Беркутовское и Спартан. Аналогичное распределение сортов по продуктивности наблюдали и в экстенсивном саду. По количеству Р-активных веществ (флавонолов, антоцианов и катехинов) лидером оказался сорт Спартан, а на последнем месте - сорт Лигол. Наибольшее содержание аскорбиновой кислоты отмечали в яблоках сорта Беркутовское (15 мг/100 г), наименьшее – сорта Спартан (8,8 мг/100 г). Сахарокислотный коэффициент по сортам варьировал от 12,8 (Лигол) до 14,3 (Медовый хруст и Спартан). Яблоки всех изучаемых сортов имеют привлекательный внешний вид и приятный вкус.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Zagirov, N.G. | Akhmedov, M.Eh. | Demirova, A.F.

The production technology of canned apple compote intended for child nutrition has been improved. The studies were carried out in 2021-2022 at the Dagestan State Technical University. The compote was prepared from 'Renet Simirenko' apples. A comprehensive assessment of the biochemical composition of apples shows that by-products obtained from cutting and peeling them (skin, seed cells, etc.), along with carbohydrates, contain many biologically active components that it is desirable to preserve. It is also necessary to intensify blanching and sterilization processes. As a result of the study, new technological solutions were proposed. They are the use of an effective microwave blanching of fruits directly in glass jars; the use of an infusion from secondary products obtained by extracting them in water at a temperature of +60 deg C for 10-15 minutes after treatment in an electromagnetic field of ultrahigh frequency for 1.5 minutes and an accelerated mode of thermal sterilization based on a preliminary increase in the temperature of the product before sealing cans up to +80 deg C followed by sterilization using two-stage cooling. The proposed technology contributes to saving more than 10 kg of sugar per a thousand of standard jars while ensuring high nutritional value of the finished product. The content of vitamin C in the compote made by improved technology is 2 times higher than by in the traditional-made compote. To implement the method of microwave blanching, the design of an apparatus for microwave processing of fruits in glass jars was also developed. | Совершенствовали технологию производства консервированного яблочного компота для детского питания. Исследования были выполнены в 2021-2022 гг. в Дагестанском государственном техническом университете. Компот готовили из яблок сорта Ренет Симиренко. Комплексная оценка биохимического состава яблок показывает, что во вторичных продуктах, получаемых при их резке и очистке (кожица, семенное гнездо и т. д.), наряду с углеводами, содержится большое количество биологически активных компонентов, которые желательно сохранить. Необходимо также интенсифицировать процессы бланширования и стерилизации. В результате исследования предложены новые технологические решения. Это использование эффективного способа СВЧ-бланширования плодов непосредственно в стеклобанках; использование настоя из вторичных продуктов, получаемого путем экстрагирования их в воде с температурой +60 град. С в течение 10-15 мин после обработки в электромагнитном поле сверхвысокой частоты в течение 1,5 мин и ускоренного режима тепловой стерилизации, основанного на предварительном повышении температуры продукта перед герметизацией банок до уровня +80 град. С с последующей стерилизацией с использованием двухступенчатого охлаждения. Предложенная технология способствует экономии более 10 кг сахара на 1 туб (тысяча условных банок) продукции с одновременным обеспечением высокой пищевой ценности готовой продукции; содержание витамина С в компоте, изготовленном по усовершенствованной технологии, в 2 раза выше, чем по традиционной технологии. Для реализации способа СВЧ-бланшировки разработана также конструкция аппарата для СВЧ-обработки плодов в стеклобанках.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Pershakova, T.V. | Kupin, G.A. | Yakovleva, T.V. | Aleshin, V.N.

Apples are one of the most common types of fruit, but storage losses of them can be significant. This makes it relevant to conduct research aimed at solving this problem. To increase the keeping quality, apples of summer varieties 'Prima' and 'Sanse' were treated before storage according to one of the methods: spraying with an aqueous solution of Vitaplan SP biopreparation with a concentration of 1*10E8 CFU/mL with a flow rate of 5 mL/kg, exposing to electromagnetic fields of extremely low frequency with parameters of 30 Hz and 6 mT for 15 min or an ultraviolet lamp (253.7 nm, 50 Hz, irradiation at a distance of 0.3 m – 0.25 W/m2) for 3 min. Apples were stored at relative humidity (75 ± 3)% and temperature (5 ± 1) deg C for 75 days and in provoking conditions such as temperature (25 ± 1) deg C for 14 days. During storage, the following organoleptic characteristics of apples were evaluated: taste, smell, state of the pulp, flesh browning, subcutaneous spotting, grid and wilting, chemical composition and marketable quality. It was found that the average total number of points obtained by treated fruits stored under cooling was by 1.75–4.61%, and it was by ones stored in provoking conditions by 3.73–8.53% higher than in control untreated apple samples. The most effective was the treatment with Vitaplan biopreparation. The value of total losses in treated apple samples decreased by 0.5–6.9% compared to the control, depending on a variety and storage parameters. The treatments by these methods promoted reducing the loss of vitamin C by 1.08–5.79%, vitamin P by 0.36–7.69%. The data obtained can be used to improve the existing methods of apple storage. | Яблоки – один из наиболее распространенных видов фруктов, однако потери при их хранении могут достигать значительных величин. Это делает актуальным исследование, направленное на решение этой проблемы. Для повышения лежкости перед хранением яблоки летних сортов Прима и Сансэ обрабатывали по одному из способов: опрыскивали водным раствором биопрепарата Витаплан СП концентрацией 1*10E8 КОЕ/мл с расходом 5 мл/кг, воздействовали электромагнитными полями крайне низкой частоты с параметрами 30 Гц и 6 мТл в течение 15 мин или ультрафиолетовой лампой (253,7 нм, 50 Гц, облученность на расстоянии 0,3 м – 0,25 Вт/м2) в течение 3 мин. Яблоки хранили при относительной влажности воздуха (75 ± 3)% и температуре (5 ± 1) град. С в течение 75 сут и в провоцирующих условиях – температуре (25 ± 1) град. С в течение 14 сут. В процессе хранения оценивали органолептические показатели яблок: вкус, запах, состояние мякоти, побурение мякоти, подкожистую пятнистость, сетку и увядание, их химический состав и товарное качество. Установлено, что среднее суммарное количество баллов, полученных обработанными плодами, хранившимися при охлаждении, на 1,75–4,61%, а хранившимися в провоцирующих условиях – на 3,73–8,53% выше, чем у контрольных образцов яблок, не подвергавшихся обработке. Наиболее эффективной была обработка биопрепаратом Витаплан. Величина общих потерь в обработанных образцах яблок снизилась на 0,5–6,9% по сравнению с контролем в зависимости от сорта и параметров хранения. Обработки указанными способами способствовали снижению потерь витамина С на 1,08–5,79%, витамина Р – на 0,36–7,69%. Полученные данные могут быть использованы для совершенствования существующих способов хранения яблок.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Zanilov, A.Kh. | Taov, R.Kh. | Aznaeva, M.R. | Khashkhozhev, I.T. | Bakuev, Zh.Kh. | Satibalov, A.V.

Soil microorganisms play an important role in the soil substance transformation. To assess the degree of bioactivity, the bio-organo–mineral complex AKM effect on the intensity of the substrate-induced soil respiration of the near-root zone of trees has been analyzed. The mineral part (80%) of AKM is represented by natural ore serpentinite containing 15.1% magnesium, and the organic component is brown coal (20%). The research was carried out in the conditions of the foothill fruit zone of horticulture of the Kabardino-Balkar Republic in an intensive type orchard involving 'Gala Schnigored' apple trees, in 3-fold replication of 10 trees in each variant. The biological activity in the soil was determined by the substrate-induced respiration method. The chlorophyll content in the leaves was determined at 4 time points. The positive AKM effect on the growth of chlorophyll content in apple leaves has been established, where the beginning of increase (36.5%) is noted 33 days after fertilization (control – 0.395, variant – 0.539), in subsequent periods this trend persists: 31.8% – July 9 (control 0.561, variant 0.726) and 4.8% - July 18 (0.458 – 0.489). The research results confirm the existence of a relation between the concentration of chlorophyll in leaves and repformance. The additional yield (4,400 kg) was formed mainly due to the setting of fruits on the upper layer. The AKM complex is an agent of bioactivation of the soil. It is expressed in an increase in soil respiration during the growing season by 8.8-45.5%. The magnesium contained in the complex provides an increase in the suction force due to an increase in the concentration of chlorophyll (4.8-36.5%) and the intensity of photosynthesis, which ultimately leads to an increase in the availability of mineral nutrients necessary for fruit trees. The importance of using magnesium fertilizers is associated not only with the ability to increase crop yields, but also with the ability to produce physiologically more valuable products, that can be used in the population health conservation programs for the diseases prevention, including endemic ones. | Почвенные микроорганизмы играют важную роль в преобразовании веществ в почве. Для оценки степени биоактивности провели анализ влияния био-органо-минерального комплекса АКМ на интенсивность субстрат индуцированного дыхания почвы околокорневой зоны деревьев. Минеральная часть (80%) АКМ представлена природной рудой серпентинитом, содержащим 15,1% магния, а органический компонент – бурым углём (20%). Исследования выполнены в условиях предгорной плодовой зоны садоводства Кабардино-Балкарской республики в саду интенсивного типа на сорте Гала Шнигоред, в 3-кратной повторности, по 10 деревьев в каждом варианте. Биологическую активность почвы устанавливали методом субстрат индуцированного дыхания. Содержание хлорофилла в листьях определяли в 4-х временных точках. Установлено положительное влияние АКМ на рост содержания хлорофилла в листьях яблони, где начало повышения (36,5%) отмечается через 33 дня после внесения удобрения (контроль – 0,395, вариант – 0,539), в последующие отрезки тенденция сохраняется: 31,8% – 9 июля (контроль 0,561, вариант 0,726) и 4,8% –18 июля (0,458 – 0,489). Результаты исследований подтверждают наличие связи между концентрацией хлорофилла в листьях и продуктивностью. Дополнительный объём урожая (4400 кг) был сформирован преимущественно благодаря завязыванию плодов на верхнем ярусе. Комплекс АКМ является средством биоактивации почвы, что выражается в росте дыхания почвы в течение вегетации на 8,8-45,5%. Содержащийся в АКМ магний обеспечивает увеличение всасывающей силы за счёт повышения концентрации хлорофилла (4,8-36,5%) и интенсивности фотосинтеза, что повышает доступность необходимых для плодовых деревьев минеральных элементов питания. Важность использования магниевых удобрений связана не только с возможностью повысить урожайность с.-х. культур, но и с возможностью произвести более ценную физиологически продукцию, которая может быть использована в программах сбережения здоровья населения, для профилактики заболеваний, в т. ч. эндемичных.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Kutyrev, А.I. | Smirnov, I.G. | Andriyanov, N.A.

The quality of modern neural network models of apple fruit identification in tree crowns shown in images has been assessed and analyzed in 2022 and 2023. The results are presents below. To identify the best detector, the following neural networks were used: (Single Shot MultiBox Detector), (You Only Look Once, Version 4), YOLOv5, YOLOv7, and YOLOv8. The performance of the considered models of apple fruit identification was assessed using such binary classification metrics as precision, recall, accuracy, F-score, and AUC-ROCTotal (area under the curve). To assess the accuracy in predicting apple fruit identification, the mean absolute percentage error (MAPE) of the analyzed neural network models was calculated. The neural network performance analysis used 300. The conducted studies revealed that the SSD model provides lower speed and accuracy, as well as having high requirements for computing resources, which may limit its use in lower performance devices. The YOLOv4 model surpasses the YOLOv5 model in terms of accuracy by 10.2%, yet the processing speed of the YOLOv5 model is over twice that of the YOLOv4 model. The YOLOv8 model is superior to the YOLOv7 model in terms of speed (by 37.3%); however, the accuracy of the YOLOv7 model is 9.4% higher. The highest area under the Precision-Recall curve amounts to 0.94 when using the YOLOv7 model. MAPE calculation for the analyzed neural network models showed that the lowest error in apple fruit identification amounted to 5.64% for the YOLOv7 model as compared to the true value determined using the visual method. The performance analysis of modern neural network models shows that the YOLO family of neural networks provides high speed and accuracy of object detection, which allows them to operate in real time. The use of transfer learning to adjust the performance of models for different apple fruit varieties can further improve the accuracy of apple fruit identification. | Представлены результаты проведённого с 2022 по 2023 гг. анализа качества работы современных моделей нейронных сетей для идентификации плодов яблони на кроне деревьев в изображениях. Для проведения исследований по выявлению наиболее качественного детектора использованы нейронные сети (Single Shot MultiBox Detector), (You Only Look Once версия 4), YOLOv5, YOLOv7 и YOLOv8. Оценивая качество работы рассматриваемых моделей для идентификации плодов, использовали метрики бинарной классификации Precision, Recall, Accuracy, F-score (F-мера), AUC-ROCTotal (Area Under the Curve). Чтобы оценить точность прогноза идентификации плодов проведен расчет средней абсолютной ошибки (Mean Absolute Percentage Error, MAPE) анализируемых моделей нейронных сетей. Для анализа качества работы нейронной сети использовано 300 фотографий. Анализ проведённых исследований показал, что модель SSD даёт более низкую скорость и точность работы, имеет высокие требования к вычислительным ресурсам. Модель YOLOv4 превосходит YOLOv5 по точности на 10,2%, однако при этом скорость обработки модели YOLOv5 превышает скорость YOLOv4 более чем в два раза. Модель YOLOv8 превосходит модель YOLOv7 по скорости работы на 37,3%, но точность у YOLOv7 выше на 9,4%. Установлено, что наибольшее значение площади под Precision-Recall кривой составило 0,94 при использовании нейронной сети модели YOLOv7. Проведенный расчет средней абсолютной ошибки (Mean Absolute Percentage Error, MAPE) анализируемых моделей нейронных сетей показал, что наименьшая ошибка идентификации плодов составила 5,64% на модели YOLOv7 в сравнении с истинным значением, определенным визуальным методом. Семейство нейронных сетей You Only Look Once обеспечивает высокую скорость и точность обнаружения объектов, это позволяет им работать в режиме реального времени. Использование метода трансферного обучения для адаптации работы моделей на различных сортах яблони позволит дополнительно повысить точность идентификации плодов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Vetrova, O. A. | Makarkina, M. A. | Leont'eva, L. I.

This article presents the results of a 3-year research study into the effect of soil and foliar application of nitrogen and potassium fertilizers on the taste qualities of the 'Veniaminovskoe' (Rvi6) and 'Sinap Orlovskij' (3x) apple varieties bred at the Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding (VNIISPK). The assumption that varietal features are the most important factor that determines taste was confirmed. In addition, the influence of weather conditions of the growing season on the chemical composition of fruits was observed. Thus, the year of 2019 was characterized by the most favorable weather conditions of the growing season. In August, during fruit ripening, the optimum temperature and humidity regime had a positive effect on the accumulation of soluble solids, sugars, and titratable acids in both varieties under study. However, the varieties responded differently to the same norms of mineral fertilizers. The application of fertilizers had no significant impact on the content of the studied components and the sugar-acid ratio in 'Veniaminovskoe' fruits. Conversely, 'Sinap Orlovskij' was found to be responsive to this agricultural practice. In 2019, the joint application of triple foliar and soil fertilizing using N30K40, N60K80, and N90K120 in various norms had a positive effect on the reduction of titratable acidity in fruits of this variety. As a result, the sugar-acid ratio increased by 1.3–1.9 times. Over the entire study period (2017–2019), a significant decrease in the content of sugars in 'Sinap Orlovskij' fruits was observed in the variant with additional foliar fertilizing compared to the control. During the study period, the high norms of N90K120 nitrogen and potassium fertilizers along with foliar application contributed to a significant increase in the sugar-acid ratio in 'Sinap Orlovskij' fruits, which significantly exceeded the reference index. | Представлены результаты трехлетних исследований влияния почвенного и фолиарного применения азотных и калийных удобрений на некоторые компоненты химического состава, определяющие вкусовые качества плодов яблони сортов Веньяминовское (Rvi6) и Синап Орловский (3x) селекции ВНИИСПК. Подтверждено мнение, что сортовые особенности являются наиболее важным фактором. Кроме того, отмечено влияние погодных условий вегетационного периода года на химический состав плодов. Наиболее благоприятные метеорологические условия вегетационного периода, положительно сказавшиеся на накоплении плодами растворимых сухих веществ, сахаров и титруемых кислот у обоих сортов, сложились в 2019 году, когда в августе месяце – периоде созревания плодов – отмечен оптимальный температурно-влажностный режим. Тем не менее сорта по-разному реагировали на одинаковые дозы внесения минеральных удобрений. Применение удобрений не оказало достоверного воздействия на содержание исследуемых компонентов и значение сахарокислотного индекса в плодах сорта Веньяминовское. Наиболее отзывчивым на данный агроприём является сорт Синап Орловский. В 2019 г. совместное применение трехкратной некорневой подкормки с почвенным внесением в различных дозах N30K40, N60K80 и N90K120 оказало положительное влияние на снижение титруемой кислотности в плодах этого сорта, что отразилось на увеличении в 1,3-1,9 раза значения сахарокислотного индекса. За весь период исследований (2017-2019 гг.) отмечено достоверное снижение содержания сахаров в плодах сорта Синап Орловский в варианте с дополнительной некорневой подкормкой по сравнению с контролем. Значение сахарокислотного индекса в плодах сорта Синап Орловский в среднем за три года эксперимента существенно превысило контроль под действием внесения высоких доз азотных и калийных удобрений N90K120 совместно с некорневыми подкормками.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Gebremeskal, J.Kh. | Nadtochij, L.A. | Duangkaew, P.

Pectin is one of the most widely used functional polysaccharide, which is extensively used in food, biotechnological, chemical, cosmetic, and pharmaceutical industries. Pectin can be suitably extracted from apple pomace which is the main by-product of apple juice industry. In this study, pectin obtained from microwave assisted extraction (MAE) and conventional extraction (CE) were compared in terms of extraction yield, extraction time and extraction temperature. The type of acids namely organic acids and mineral acids were also compared, in which pectin from apple pomace was extracted using different concentration of organic acid (citric acid, 0.1 M and 0.05 M) and inorganic acid (hydrochloric acid, 0.1 M and 0.05 M). The best extraction condition of the extraction process was found to be higher in yield by using citric acid at microwave power of 180 W, solid-to-liquid ratio of (1:25), citric acid concentration of 0.1 M for 90 s. Under these conditions, the extraction yield of pectin reached 19.1 ± 0.2%, methoxyl content is 5.27%, anhydroglacturonic acid 43.38%, and esterification degree 68.97%. The current work showed that critic acid is a 'green' and safe acidic solvent that could be used to extract pectin from apple pomace that was highly competitive and environmentally friendly process. The microwave assisted extraction method is considered to be a potential alternative conventional (traditional) extraction one. The obtained data undertakes that apple pomace obtained by the green extraction has a great potential to be a valuable source of pectin, while preserving similar quality to conventional pectin sources. | Пектин – один из наиболее широко используемых функциональных полисахаридов, который массово применяют в биотехнологии, пищевой, косметической, фармацевтической, химической остраслях промышленности. Пектин достаточно легко извлечь из ябочного жмыха – отхода производства яблочного сока. Исследовали и сравнивали пектины из яблочного жмыха, полученные разными методами экстракции: традиционным и с помощью микроволновой обработки. Учитывали выход экстрагируемого вещества (пектина), продолжительность и температуру экстракции. Сравнивали кислоты разных типов (органические и неорганические), используемые для экстракции пектина в различных концентрациях: лимонная кислота – 0,1 и 0,05 М и соляная кислота – 0,1 и 0,05 М. Установлено, что наилучшими условиями экстракции по выходу пектина является использование лимонной кислоты в концентрации 0,1 М, воздействие микроволнами мощностью 180 Вт в течение 90 с и соотношение твердой и жидкой фаз 1:25. Выход пектина в этих условиях достигал 19,1 ± 0,2%, содержание метоксила (5,27%), ангидроглактуроновой кислоты (43,38%) и степень этерификации (68,97%). Показано, что применение органических кислот соответствует подходам "зеленой экстракции" и является альтернативой агрессивным химическим растворителям, которые могут широко использоваться для извлечения пектина из яблочного жмыха. Метод микроволновой экстракции может служить альтернативой общепринятому (традиционному) методу экстракции. Полученные данные свидетельствуют о том, что пектин, полученный из яблочного жмыха путем экстракции органическим растворителем с применением микроволнового воздействия, является ценным пищевым ингредиентом, не уступая по качеству пектину, полученному традиционным методом экстракции с использованием неорганических кислот.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Khort, D.O. | Chilikin, A.D. | Shurygin, B.M.

One non-invasive method for detecting fruit damage involves monitoring of them using hyper-spectrometers. Hyperspectral images comprise a set of spatially resolved radiation spectra of a reflected object. By using these data, it is possible to identify the characteristics and parameters of fruits that may indicate damages of them. In this study, the spectral and spatial components of hyperspectral images of apple fruits (n=100) have been analyzed. The images were taken using a prototype optical system for recognizing micro- and macrodamage of plant tissue. The device simulates a conveyor sorting system and is able to rotate the subjects. 'Ligol' apples grown in the Tambov region, Russia, harvested no more than 3 days ago were sorted. Random forest classifiers were used to detect objects in the images, with reflection spectra, vegetation indices and spatial texture descriptors - local binary patterns - used as input data for classifiers. Classifiers based on spectral characteristics proved to be more reliable than those trained without spectral data. Using spectral information about fruits significantly improved the classification results under the conditions of uneven lighting interference. By combining spectral data with machine learning methods, fruit sorting efficiency can be improved. This approach offers advanced development of methods for processing data from hyperspectral sensors installed on sorting lines to detect apple damage reliably. | Одним из неинвазивных методов обнаружения повреждений плодов является их мониторинг с использованием гиперспектрометров. Гиперспектральные изображения представляют собой набор пространственно разрешенных спектров излучения отраженного объекта. Используя эту информацию, можно выделить характеристики и параметры плодов, которые могут указывать на их повреждения. Анализировали спектральные и пространственные компоненты гиперспектральных снимков плодов яблони (n=100). Снимки получали с помощью прототипа оптической системы распознавания микро- и макроповреждений тканей растений, которая имитирует конвейерную сортировку и позволяет поворачивать объект съемки. Сортировали выращенные в Тамбовской области яблоки сорта Лигол, снятые с дерева не более 3 дн. назад. Для классификации объектов на изображениях использовали классификаторы типа "случайный лес". В качестве входных данных для классификаторов использовались спектры отражения, вегетационные индексы и дескрипторы пространственной текстуры (локальные бинарные шаблоны). Классификаторы, основанные на спектральных признаках, работали надежнее тех, которые были обучены без использования спектральных данных. Использование спектральной информации о плодах значительно улучшало результаты классификации при наличии помех от неравномерности освещения. Комбинируя спектральные данные с методами машинного обучения, можно повысить эффективность сортировки плодов. Этот подход открывает новые возможности для разработки методов обработки данных от гиперспектральных сенсоров, установленных на сортировочных линиях с целью надежного обнаружения повреждений плодов яблони.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation