การสูญเสียน้ำ
น้ำเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยเฉพาะในเซลล์ของผัก ผัก และผลไม้ มีปริมาณน้ำสูงมาก เนื้อเยื่อของผักและผลไม้มีน้ำเป็นส่วนประกอบอยู่ประมาณ 80-95 เปอร์เซ็นต์ 1. มีการสูญเสียน้ำหนักและมีรูปร่างเปลี่ยนไป 2. ลักษณะเนื้อของผลิตผลเปลี่ยนไป 3. อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่าง 4. มีสีหรือรสชาติเปลี่ยนไป 5. ผลิตผลบางชนิดที่บรรจุใส่ภาชนะแน่นพอดี แต่เมื่อเกิดการสูญเสียน้ำไปจะทำให้ผลิตผลไม่แน่นพอดี เกิดการเคลื่อนไหวของผลิตผลภายในภาชนะบรรจุอาจทำให้เกิดรอยแผลจากการเสียดสีได้
ความดันไอน้ำในอากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน ปริมาณความชื้นหรือไอน้ำในอากาศจะแสดงในรูปของความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity, RH) หมายถึง อัตราส่วนของความดันไอน้ำในอากาศต่อความดันไอน้ำในอากาศที่อิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน และมีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ ความชื้นสัมพัทธ์ = ความดันไอน้ำในอากาศ x 100 ความดันไอน้ำในอากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน
ปริมาณไอน้ำในอากาศที่อยู่ในภาชนะจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างปริมาณน้ำในผลิตผลและในอากาศ ซึ่งจะเกิดการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน จนกระทั่งเกิดภาวะสมดุลย์ คือ เมื่อจำนวนของน้ำในรูปไอน้ำเคลื่อนที่เข้าและออกเท่ากัน ความชื้นสัมพัทธ์ที่จุดสมดุลย์นี้ เรียกว่า Equilibrium Relative Humidity (ERH) ซึ่งเป็นคุณสมบัติของผลิตผลและปริมาณความชื้นที่มีอยู่ในผลิตผลนั้นๆ เช่น น้ำบริสุทธิ์จะมี ERH 100 เปอร์เซ็นต์ ผัก และผลไม้มีปริมาณน้ำสูงอยู่ภายในเซลล์ได้ด้วยความดัน ออสโมซิส ภายในเซลล์น้ำส่วนใหญ่อยู่ในรูปของน้ำอิสระ มีเพียงส่วนน้อยที่รวมอยู่กับสารประกอบและน้ำที่อยู่ในเซลล์ ของพืชยังมีสารต่างๆ ละลายอยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งมีผลต่อความดันไอของน้ำ
ดังนั้นเมื่อนำผักและผลไม้ไปใส่ไว้ในภาชนะปิด อากาศที่อยู่ภายในจะไม่สามารถอิ่มตัวด้วยไอน้ำได้ เนื่องจากในน้ำมีสารละลายอยู่ และรวมอยู่กับสารประกอบ ดังนั้นสำหรับผักและผลไม้สดจะมี ERH ประมาณ 97 เปอร์เซ็นต์ การที่ ERH ลดลงเล็กน้อยเนื่องจากบางส่วนของน้ำใช้เป็นตัวทำละลายละลายสารที่อยู่ภายในเซลล์ ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับ water activity และ water potential ดังนั้น water activity และ water potential จึงเป็นการแสดงถึงภาวะพลังงานของน้ำภายในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตและเป็นตัวชี้บ่งสภาวะของน้ำภายในเซลล์ว่ามีเพียงพอที่จะใช้ในกระบวนการต่างๆ ของเซลล์มากน้อยเพียงใด Psychrometric คือ การวัดอุณหภูมิและคุณสมบัติของไอน้ำในอากาศ เมื่อน้ำสัมผัสกับอากาศ
Psychrometric chart ประกอบด้วยเส้นตามแนวนอน แนวตั้ง แนวทะแยง และแนวโค้ง ซึ่งมีความสัมพันธ์กันดังนี้ 1. แนวแกนนอน เป็นอุณหภูมิที่วัดได้โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ กระเปาะแห้ง เรียกว่า Dry-bulb temperature อากาศแห้งที่อุณหภูมิใดๆ จะมีความดันไอน้ำเป็นศูนย์ 2. แนวแกนตั้ง เป็นค่าความดันไอของน้ำมีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือมิลลิบาร์ หรือ kilopascals 3. แนวแกนทะแยงมุมจากขวาไปซ้าย เป็นอุณหภูมิที่วัดได้จากเทอร์โมมิเตอร์ กระเปาะเปียก เรียกว่า Wet-bulb temperature เป็นอุณหภูมิที่ไอน้ำกลายเป็นหยดน้ำด้วย เรียกว่า อุณหภูมิจุดน้ำค้าง (Dewpoint temperature)
4. แนวเส้นโค้งจากซ้ายไปขวา เป็นความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ ซึ่งหมายถึง อัตราส่วนของความดันไอของน้ำในอากาศต่อความดันไอของน้ำเมื่ออากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิใดๆ ในอากาศที่อิ่มตัวด้วยไอน้ำ คือ เส้นบนสุดเป็นเส้นที่ชี้บ่งความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเท่ากับ 100 เปอร์เซ็นต์
การเคลื่อนที่ของก๊าซใดๆ ก็ตามเข้าหรือออกจากเนื้อเยื่อพืชจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างของความดันก๊าซ (Pi - Pa) และพื้นที่ผิวของสิ่งกีดขวาง แต่เป็นสัดส่วนกลับกับความต้านทานของสิ่งกีดขวางที่จะยอมให้เกิดการแพร่กระจายของก๊าซ ดังนั้น แรงดันให้เกิดการคายน้ำ คือ ความแตกต่างของความดันไอน้ำระหว่างเนื้อเยื่อและอากาศรอบๆ ซึ่งจะได้กล่าวถึงต่อไป ในระบบ SI (System International) ความดันไอน้ำมีหน่วยเป็น Pascal หรือ Pa ซึ่งมีค่าเท่ากับ Newton ต่อตารางเมตร แต่หน่วย millibar (mbar ซึ่งมีค่าเท่ากับ 100 Pa) ก็ยังคงมีการใช้กันมาก ความดันของบรรยากาศมาตรฐานมีค่าเท่ากับ 101.325 KPa หรือ Kilopascal หรือเท่ากับ 1.01325 bar หรือ 760 มม. ของปรอท หรือ 29.92 นิ้ว ของปรอท
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความดันไอของน้ำในอากาศจะเพิ่มขึ้น หมายความว่า ที่อุณหภูมิสูงอากาศสามารถอุ้มไอน้ำไว้ได้มากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นถ้าอากาศที่มีอุณหภูมิสูงและชื้น เมื่อถูกทำให้เย็นลงอากาศจะอุ้มน้ำได้น้อยลง ทำให้ไอน้ำส่วนหนึ่งจะเริ่มกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญอย่างหนึ่งของอากาศชื้นคือ อากาศชื้นจะมีจุดน้ำค้าง(dewpoint) เมื่ออากาศชื้นถูกทำให้เย็นลง จนถึงอุณหภูมิที่ทำให้ความดันไอของน้ำถึงจุดสูงสุด และเริ่มกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ อุณหภูมินี้เรียกว่า dewpoint temperature ถ้านำผลิตผลออกจากห้องเย็นมาวางไว้ในอากาศที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศรอบๆผลิตผลจะเย็นลง ทำให้ไอน้ำในอากาศเกิดการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเกาะอยู่บนผิวของผลิตผลได้
อัตราการแพร่กระจายของก๊าซระหว่างจุดทั้งสองจะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของความดันย่อยของก๊าซที่จุดทั้งสองนั้น ดังนั้นอัตราการเคลื่อนที่ของไอน้ำออกจากช่องว่างภายในเนื้อเยื่อของผลิตผลออกสู่ภายนอกจึงเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของความดันไอของอากาศ ระหว่างภายในผลิตผลและภายนอกผลิตผล ความดันไอของน้ำในอากาศจะคำนวณหาได้จากแผนภาพ Psychrometric สำหรับความดันไอของน้ำในช่องว่างภายในผลิตผลนั้นจะสูงเกือบอิ่มตัว ดังนั้นความดันไอของน้ำในเนื้อเยื่อจึงใกล้เคียงกับความดันไอที่อิ่มตัวที่อุณหภูมินั้นๆ ความแตกต่างของความดันไอ (Vapor Pressure Deficit หรือ VPD)
VPD = SVP - VPair VPD = คือ Vapor Pressure Deficit SVP = คือ ความดันไอที่อิ่มตัวของอากาศที่อุณหภูมิของเนื้อเยื่อ Vpair = คือ ความดันไอในอากาศภายนอกที่อุณหภูมิ ความดัน และความชื้นสัมพัทธ์นั้นๆ ในการลดความร้อนออกจากผลิตผล ถึงแม้อากาศเย็นที่ใช้จะอิ่มตัวด้วยไอน้ำก็ตาม แต่ถ้าผลิตผลยังมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศอยู่ ก็ยังทำให้ผลิตผลเกิดการสูญเสียน้ำหนักได้ ดังนั้นในการลดความร้อนออกจากผลิตผลจะต้องทำอย่างรวดเร็ว และใช้เวลาน้อยที่สุดเพื่อทำให้ VPD ระหว่างผลิตผล และอากาศเย็นที่ใช้มีค่าน้อยที่สุด ผลิตผลจึงจะสูญเสียน้ำน้อย
ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสูญเสียน้ำ 1. ปัจจัยภายในที่เกี่ยวข้องกับผลิตผล ก. ลักษณะเนื้อของผลิตผล ผลิตผลที่โครงสร้างมีลักษณะเนื้ออัดแน่นจะมีอัตราการสูญเสียน้ำน้อย การสูญเสียน้ำของผลิตผลชนิดต่างๆ
ข. พื้นที่ผิวต่อปริมาตร ผลิตผลที่มีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรมาก จะสูญเสียน้ำได้มากกว่าผลิตผลที่มีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรน้อย ค. สารที่เคลือบผิวตามธรรมชาติ ลักษณะโครงสร้างของการเคลือบผิวมีความสำคัญมากกว่าความหนาของสารที่เคลือบผิว ถ้าสารที่เคลือบผิวเป็นสารที่มีโครงสร้างซับซ้อนและสานทับกันแน่นจะช่วยป้องกันการระเหยของน้ำได้ดีกว่าสารเคลือบผิวที่เรียบ และไม่มีโครงสร้างซับซ้อนถึงแม้จะเคลือบหนาก็ตาม ง. ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของผิว โครงสร้างของปากใบที่อยู่ลึกและเปิดได้ยากจะสูญเสียน้ำได้น้อยกว่าพืชที่มีปากใบอยู่ตื้นและเปิดได้ง่าย
อัตราการระเหยของน้ำออกจากผิวพืชชนิดต่างๆ กัน
ไตรโคมหรือขนนั้นจะช่วยลดการสูญเสียน้ำของผลิตผลลงได้ ถึงแม้ว่าไตรโคมจะทำให้พื้นที่ผิวของผลิตผลเพิ่มขึ้นก็ตาม แต่มันจะช่วยทำให้เกิดการอิ่มตัวของไอน้ำบริเวณผิวของผลิตผลได้ และยังช่วยลดความเร็วของอากาศที่พัดผ่านผิวของผลิตผลลงด้วย แต่ถ้ามีการหักของไตรโคมเกิดขึ้น จะเพิ่มการสูญเสียน้ำได้มากขึ้น จ. อายุความแก่อ่อนของเนื้อเยื่อ เนื้อเยื่อที่มีอายุน้อยจะมีคิวติเคิลบาง และมีปากใบมาก และจะสูญเสียน้ำได้มากกว่าพวกที่มีอายุมาก ฉ. ลักษณะทางพันธุกรรม ผลิตผลที่มีพันธุ์แตกต่างกันจะสูญเสียน้ำได้ต่างกัน เช่น แอปเปิลพันธุ์ Jonathan จะสูญเสียน้ำได้น้อยกว่าพันธุ์ Golden dilicious ในสภาพแวดล้อมเดียวกันเพราะมีแวกซ์ที่ผิวแตกต่างกัน
2. ปัจจัยภายนอกที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อม ก. ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ 2. ปัจจัยภายนอกที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อม ก. ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ ความแตกต่างของความชื้นสัมพัทธ์ที่ใช้ในการเก็บรักษาที่มีผลต่อคุณภาพการสูญเสียน้ำหนัก และอายุการเก็บรักษาของผลิตผล
ข. การเคลื่อนที่ของอากาศ โดยปกติถ้าอากาศรอบๆ ผลิตผล อยู่นิ่ง ไม่มีการเคลื่อนที่ อากาศที่อยู่รอบๆผลิตผลจะมีไอน้ำอิ่มตัวอยู่ในลักษณะของ "diffusion shell" ค. อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิของอากาศสูงจะทำให้ผลิตผลสูญเสียน้ำได้มากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ เพราะอากาศที่มีอุณหภูมิสูงสามารถอุ้มน้ำไว้ได้มากกว่าอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงควรเก็บผลิตผลที่อุณหภูมิต่ำ ง. ความดันของบรรยากาศ น้ำจะระเหยเป็นไอน้ำได้เร็วที่ความดันต่ำและระเหยได้ช้าที่ความดันสูง ดังนั้นอัตราการคายน้ำจะ แปรผันกับความดันของบรรยากาศ ถ้าความดันของบรรยากาศลดลง 10 เปอร์เซ็นต์ การสูญเสียน้ำจะเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ด้วย จ. แสงสว่าง แสงสว่างช่วยให้มีการคายน้ำได้ดีขึ้นเพราะทำให้ปากใบเปิด น้ำจึงสูญเสียออกจากปากใบได้มากขึ้น
3. การเกิดรอยแผลของผลิตผล ผลิตผลที่มีบาดแผล เนื่องจากรอยช้ำแตก หรือรอยกรีด หรือถูกทำลายโดยศัตรูพืช เช่น แมลง นก และหนู จะทำให้เกิดการสูญเสียน้ำออกตามรอยบาดแผลได้มาก การลดการสูญเสียน้ำ 1. เพิ่มความชื้นและลดอุณหภูมิของอากาศ การลดอัตราการสูญเสียน้ำออกจากผลิตผล ทำได้โดยการลดอุณหภูมิของอากาศให้ต่ำลงเพื่อให้ความสามารถในการอุ้มน้ำของอากาศลดลง และเพิ่มความชื้นของอากาศให้มากขึ้น เพื่อลด VPD ระหว่างผลิตผลและอากาศให้เหลือน้อยที่สุด ถ้ามี VPD สูงจะทำให้เกิดการสูญเสียน้ำมาก 2. ลดการเคลื่อนที่ของอากาศ
3. การออกแบบห้องที่ใช้เก็บรักษาผลิตผล ห้องที่ใช้เก็บรักษาผลิตผล ควรเป็นห้องที่สามารถรักษาความชื้นไว้ได้ดีและรักษาอุณหภูมิให้คงที่ได้ เช่น ควรมีระบบ Jacketing ดี เพื่อลดการแทรกซึมของความร้อนจากภายนอก และควรออกแบบให้มีเครื่องทำความเย็นและการหมุนเวียนของอากาศอย่างพอดี ระบบ Humifresh อากาศจะถูกทำให้ชื้น และทำให้เย็นลงโดยน้ำเย็นในโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่า Filacell อากาศที่ผ่านผลิตผลจะเป็นอากาศเย็นที่สุดซึ่งมีความชื้นสูงที่สุดระบบนี้สามารถเพิ่มความชื้นให้กับบรรยากาศได้ถึง 99 เปอร์เซ็นต์
4. การบรรจุหีบห่อ การบรรจุหีบห่อผลิตผลโดยการใช้ฟิล์มพลาสติก ชนิด High density polyethylene หรือ HDPE ห่อแต่ละหน่วยของผลิตผลแยกออกจากกัน แล้วผ่านผลิตผลที่ห่อเรียบร้อยแล้วไปใน Hot-air tunnel เพื่อให้พลาสติกหดตัวลงเพื่อรัดผลิตผลให้แน่นพอดี วิธีการดังกล่าวเรียกว่า Unipack ซึ่งจะลดการเหี่ยวและการสูญเสียน้ำของผลิตผลได้ โดยไม่ทำให้รสชาติของผลิตผลเสียไป นอกจากนั้นยังช่วยยืดอายุการเก็บรักษาผลิตผลเหล่านี้ได้ด้วย และ ยังลดอาการสะท้านหนาว (Chilling injury) ได้ด้วย
ผลของการใช้แผ่นพลาสติกโพลีเอทธิลีน หุ้มด้านในภาชนะบรรจุต่อการสูญเสียน้ำหนักของผลกีวี
5. การเคลือบขี้ผึ้ง (Waxing) การเคลือบขี้ผึ้งให้กับผลิตผลบางชนิด เช่น แตงกวา แครอท แอปเปิล ส้ม และพริกหวาน จะช่วยลดอัตราการสูญเสียน้ำได้มาก 6. การผึ่งให้ผิวนอกแห้ง (Curing) ผลิตผลบางชนิดสามารถสร้างเนื้อเยื่อพวก ซูเบอรินขึ้นมาหุ้มผิวส่วนนอกของผลิตผล หรือซ่อมแซมส่วนที่เป็นรอยแผลได้ทำให้ลดการสูญเสียน้ำได้มาก ผลิตผลดังกล่าวได้แก่ หอมหัวใหญ่ มันฝรั่งและมันเทศเป็นต้น