果蔬自發(fā)氣調(diào)包裝原理與應(yīng)用

1、果蔬自發(fā)氣調(diào)包裝原理與應(yīng)用報告人：李家政手機家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心2013-9-10目錄一、自發(fā)氣調(diào)保鮮基本原理二、常見保鮮膜及其性能三、保鮮袋內(nèi)的氣體平衡四、如何包裝自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計五、自發(fā)氣調(diào)包裝的局限性六、新技術(shù)產(chǎn)品果蔬品種專一性保鮮袋一、果蔬的自發(fā)氣調(diào)保鮮基本原理一、果蔬的自發(fā)氣調(diào)保鮮基本原理1、采后果蔬的衰老過程采后果蔬是活的生命體分解、消耗體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)呼吸品質(zhì)下降，抗性降低衰亡或腐敗吸收氧氣產(chǎn)生二氧化碳2、衰老的控制 溫度控制、氣體控制低溫低氧抑制呼吸減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗延長果蔬保質(zhì)期氣調(diào)庫貯藏自發(fā)氣調(diào)包裝恒溫冷庫貯藏生理調(diào)節(jié)1-MCP等3、果蔬自發(fā)

2、氣調(diào)包裝的原理u 用保鮮膜包裝采后果蔬u 使保鮮袋內(nèi)保持穩(wěn)定的低氧和一定二氧化碳濃度的環(huán)境u 抑制呼吸，延緩衰老，延長保質(zhì)期。CO2O2O2CO2CO2 O2 N2 H2O合適的自發(fā)氣調(diào)包裝控制保鮮袋內(nèi)氣體成分的變化趨勢0510152025303505101520O2content /%t/d020406080100120140160180200020406080100120140160180CO2content (g/m3)t/h保鮮袋內(nèi)二氧化碳濃度變化趨勢保鮮袋內(nèi)氧氣濃度變化趨勢氧氣平衡濃度二氧化碳平衡濃度不同果蔬的適宜氣體濃度果蔬種類 O2 CO2 葡萄35 35柿子23 68紅富士25

3、 12元帥15 35金冠25 25國光25 23秦冠25 25南果梨10 5巴梨25 35鴨梨710 1冬棗810 1獼猴桃23 35桃 35 35荔枝35 35龍 眼68 46u耐二氧化碳果蔬蘆筍、櫻桃、蘑菇、甜玉米、草莓、楊梅等。u二氧化碳敏感果蔬甜椒、鴨梨、冬棗、富士蘋果、柑橘類。u氣體傷害過低氧，或過高二氧化碳造成生理異?，F(xiàn)象。4、自發(fā)氣調(diào)的作用l 低氧可以抑制呼吸、減緩衰老。l 低氧和一定的二氧化碳濃度可以抑制部分微生物的生長。l 二氧化碳還具有護色、保綠的作用。二、常見保鮮膜及其性能1、常用保鮮膜（1）聚乙烯（PE）保鮮膜 使用最為廣泛：原料充足、價格低、吹膜工藝成熟、透氣性比較合

4、適（2）聚氯乙烯（PVC）膜 國內(nèi)廣泛使用，國外部分國家禁止。原料充足、價格低、吹膜工藝成熟、透氣性比較合適（3）聚丙烯薄膜透氣性低于聚乙烯膜，應(yīng)用時常在膜上打孔，以增加透氣性。（4）硅橡膠膜u 高透氣性薄膜：透氣性為聚乙烯膜的100倍以上。u 硅窗布：強度差，硅橡膠膜都涂覆在府綢布上。u 硅窗袋：將硅窗布裁剪成大小合適的方塊，熱合在其它保鮮膜上（如聚氯乙烯保鮮膜）。2、保鮮膜的透氣性u 透氣機理： 氣體在保鮮膜表面的吸附膜內(nèi)的溶解膜內(nèi)的擴散膜表面的解吸附。u 氣體在膜兩側(cè)得分壓差是氣體透過保鮮膜的驅(qū)動力 P=P1-P2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2l

5、不同膜的透氣性能取決于某種氣體在膜材料內(nèi)的溶解系數(shù)和擴散系數(shù)的差異。l膜透氣性是材料的性質(zhì)：硅橡膠膜 聚乙烯、聚氯乙烯 聚丙烯l膜的透氣性能影響保鮮袋內(nèi)氣體濃度，以膜的透氣系數(shù)衡量，mL/m2.d.atm(膜厚度，溫度）P1P2透氣性測定（1）壓差法GB/T1038-2000（2）容積法簡便易于操作 ZL200920221974.7。2、透濕性l 透濕機理與透氣機理類似，單位：g/d. m2（厚度、溫度、環(huán)境相對濕度）。l 保鮮膜透濕性影響袋內(nèi)的相對濕度。 濕度過低，果蔬易失水、萎蔫；濕度過高，微生物容易生長；l 透濕性測定透濕杯法（國標(biāo)GB1037-88）：Q=w/ (t.S)l PE膜透濕

6、性：約為4g/d（20m，RH50%)。對大多數(shù)果蔬其透濕性偏小。l PVC膜透濕性：約為20g/d （20m，RH50%) ，對保持袋內(nèi)的濕度較為有利。3、防霧性l 保鮮膜的內(nèi)側(cè)容易產(chǎn)生水霧，影響透明度和保鮮效果（有利于微生物生長）。l 膜的防霧性與膜材料的性質(zhì)，尤其極性（或親水性）有關(guān)。PVC保鮮膜的防霧性優(yōu)于PE膜。l 通過技術(shù)處理，可以改變PE膜的親水性，生產(chǎn)防霧PE膜。l 保鮮膜防霧性能檢測：水蒸氣法防霧膜與普通膜對比膜防霧性檢驗方法4、透明度l 透明度影響對果蔬外觀的觀察。l PVC、PP透明度PE膜。l PE透明度有差異，取決于所用的原料。l 選用合適的原料和助劑配方可以生產(chǎn)高透

7、明度的PE膜。5、封合性能l 保鮮膜通常制成保鮮袋使用，需要封合。封合不嚴(yán)密造成漏氣。l PE膜：容易熱封合l PVC膜：熱封合困難，一般采用高頻加熱的方式。l PP膜：單向拉伸PP膜（OPP）容易熱封合，雙向的PP膜（BOPP）熱封合困難，采用不同膜復(fù)合方式可解決封合性問題。6、開口性能l PE膜：多數(shù)容易開口，有的不易開口（取決于原料），可以添加開口劑解決。l PVC膜：開口很困難，目前還沒有解決的辦法。7、挺度l 保鮮膜的挺度影響零售包裝效果。l PVC、PE膜的挺度較差，l PP膜挺度高，在零售包裝中用得較多。8、印刷性能l 印刷的內(nèi)容：產(chǎn)品信息（牌號、批號、規(guī)格、應(yīng)用范圍和條件）。l

8、 大多數(shù)保鮮膜是不能在上面直接印刷的，需要進行放電處理。 9、保鮮膜的作用（1）、自發(fā)氣調(diào)保鮮（2）、保濕果蔬采后易失水、萎蔫，采用保鮮膜保濕是必需的措施。絕大多數(shù)是利用它的保濕功能。（3）、減少流通損失挑選帶來的損傷：豆芽、金針菇采用保鮮膜包裝可以減少損失。（4）、方便零售鮮切果蔬均經(jīng)過切分、清洗、消毒等處理，可以直接食用。零售前必須經(jīng)過包裝。三、保鮮袋內(nèi)的氣體平衡三、保鮮袋內(nèi)的氣體平衡1、保鮮袋內(nèi)氣體平衡值的預(yù)測原則：保鮮袋內(nèi)的氣體濃度平衡時，u 果蔬的耗氧量等于透過保鮮膜進入保鮮袋內(nèi)的氧氣量；u 果蔬的二氧化碳生成量等于透過保鮮膜釋放到環(huán)境中的二氧化碳數(shù)量。RCO2m = qCO2SCC

9、O2RO2m = qO2S（0.21CO2）（RCO2和RO2分別為果蔬的耗氧速率和二氧化碳生成速率）根據(jù)上面的兩個公式可以得到：CCO2 = RCO2m/( qCO2S)CO2 = 0.21-RO2m /qO2S u預(yù)測的準(zhǔn)確度差，但可以直接測定2、平衡時氧與二氧化碳濃度的關(guān)系u果蔬呼吸商：呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量和消耗的氧氣量的比值。多數(shù)情況下，果蔬呼吸商接近1，即RCO2=RO2。u根據(jù)RCO2m = qCO2SCCO2RO2m = qO2S（0.21CO2）得到：CO2=0.21- CCO2 qCO2/ qO2u保鮮膜的qCO2/ qO2取決于膜材料的固定參數(shù)。四、如何確定包裝四、如何確定

10、包裝自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計1、設(shè)計目的與內(nèi)容（1）自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計的目的：u 通過合適的包裝，為果蔬提供適宜的氣體環(huán)境u 使保鮮袋內(nèi)的氣體成分符合或接近果蔬的最佳要求u 達到最佳的自發(fā)氣調(diào)保鮮效果。（2）設(shè)計內(nèi)容：對給定的果蔬，根據(jù)其呼吸強度和對氣體濃度的要求，確定：u 合理的包裝量u 確定膜面積u 選擇合適的保鮮膜的材料u 確定膜厚度2、包裝量的確定u 根據(jù)實際應(yīng)用的需要確定包裝量 如果包裝量太大，搬運不方便，袋內(nèi)果蔬擠壓嚴(yán)重； 如果包裝量太小，搬運麻煩，耗費較多的外包裝材料（紙箱、塑料筐等）。u 對于零售包裝，包裝量一般在0.52kg，u 易受擠壓損傷的果蔬（葡萄類漿果），包裝量

11、一般在5公斤左右，u 不怕擠壓的果蔬（冬棗、鴨梨等）大多為1015公斤，u 大宗果蔬（蒜薹等）常為20公斤25公斤。 2、保鮮膜面積保鮮膜面積（保鮮袋的大小）取決于包裝量。保鮮袋的大小以能輕松容納定量的果蔬為準(zhǔn)，但需要時可以適當(dāng)放大以增加保鮮袋的透氣效果。3、膜材料的選擇（1）目前最常用的保鮮膜是聚乙烯膜、聚氯乙烯膜。（2）聚氯乙烯薄膜的二氧化碳/氧氣透氣系數(shù)比高于聚乙烯膜、透濕性高于聚乙烯膜。因此，在包裝低二氧化碳類果蔬（富士蘋果、甜椒等）時，可選用聚氯乙烯保鮮膜。（3）如對于高呼吸強度的果蔬（蒜薹等），聚乙烯、聚氯乙烯保鮮膜的透氣性偏小，可以采用硅窗袋以增加透氣效果。4、厚度的確定保鮮膜厚

12、度的原則：保鮮袋內(nèi)的平衡氣體濃度等于或接近果蔬的最佳氣體要求。根據(jù)公式：RCO2m = qCO2SCCO2 /dRO2m = qO2S（0.21CO2）/d得膜厚度：d1= (qCO2SCCO2) /RCO2m或 d2= qO2S（0.21CO2）/ RO2m兩式得到的結(jié)果經(jīng)常不一致。確定原則：u 對易受二氧化碳傷害的果蔬，以二氧化碳濃度為準(zhǔn)（d1 ）；u 其它果蔬，以氧氣濃度為準(zhǔn)（d2 ）。u 呼吸強度難以準(zhǔn)確測定，同時呼吸強度易受多種因素影響（產(chǎn)地、成熟度、栽培條件、機械傷等）u 實際應(yīng)用中，仍采用不同厚度膜包裝，從中篩選合適厚度。 五、現(xiàn)有保鮮膜的局限性五、現(xiàn)有保鮮膜的局限性1、對氧氣和

13、二氧化碳難以同時達到最佳指標(biāo)要求原因CO2=0.21- CCO2 PCO2/ PO2在氧氣濃度確定時，二氧化碳濃度也隨之確定，因為保鮮膜的PCO2/ PO2 是確定的。u 不同果蔬對氧氣和二氧化碳濃度的要求各有差異。u 要使保鮮袋內(nèi)氧氣和二氧化碳難以同時達到最佳指標(biāo)要求，必需開發(fā)具有不同二氧化碳/氧氣透氣系數(shù)比的新的保鮮膜材料。具體表現(xiàn)： 對要求低二氧化碳果蔬、高二氧化碳果蔬不能發(fā)揮良好的效果(1)對二氧化碳極為敏感的果蔬：u 品種：富士蘋果、鴨梨、冬棗、甜椒等u 富士蘋果的適宜貯藏氣體濃度：氧氣2-5%，二氧化碳2%以下。采用常規(guī)膜，二氧化碳2%時，氧氣約153%左右；氧氣3%時，二氧化碳5

14、%以上。u 鴨梨、冬棗二氧化碳濃度：0.5%以下 甜椒二氧化碳濃度：1%以下（2）耐受很高的二氧化碳的果蔬：u 品種：蘆筍、櫻桃、楊梅、多數(shù)食用菌等u 二氧化碳濃度： 10%以上u 蘆筍的適宜貯藏氣體濃度：氧氣2-5%，二氧化碳10%以上。采用常規(guī)膜，二氧化碳10%時，氧氣近于零；氧氣3%時，二氧化碳約52%。2、透氣性達不到合適的要求 對呼吸強度高或貯藏溫度要求高的果蔬，常規(guī)保鮮膜的透氣性偏低，造成袋內(nèi)缺氧或過高的二氧化碳積累。u 呼吸強度高的果蔬：多數(shù)蔬菜、甜玉米等。u 貯藏溫度要求高的果蔬：黃瓜、西葫、甜椒、茄子、多種豆角類。普通PE袋（20微米厚）袋內(nèi)氣體（黃瓜10度下10天有異味）常

15、規(guī)PE袋（20微米厚）0度下7天西蘭花出現(xiàn)異味3、保鮮袋內(nèi)的氣體濃度難以保持穩(wěn)定（1）在袋子扎口后的一段時間，袋內(nèi)的氧氣和二氧化碳濃度處于不穩(wěn)定狀態(tài)。可以通過充入合適比例的氣體來消除此不足；（2）袋內(nèi)氧氣濃度在平衡前常有一個最低值，二氧化碳濃度在平衡前常有一個最高值，過后緩慢下降進入平衡態(tài)。這與初始階段袋內(nèi)果蔬呼吸強度偏高有關(guān)。一般情況下，扎口前對果蔬進行充分的預(yù)冷，可以消除此現(xiàn)象發(fā)生。（3）袋內(nèi)果蔬在不同生理階段（如呼吸高峰期）呼吸強度有變化，（4）環(huán)境溫度的波動也會影響果蔬呼吸強度，進而影響袋內(nèi)氣體的穩(wěn)定。4、對氣調(diào)不敏感的果蔬效果不明顯u很多果蔬（如鴨梨、柑橘）的氣調(diào)不太明顯。u自發(fā)氣調(diào)最有效的是蒜薹，其次富士蘋果、獼猴桃等。u對氣調(diào)不敏感果蔬，使用保鮮膜主要為了保濕。六、果蔬品種專一性保鮮膜1、何為果蔬專一性保鮮膜u 針對常規(guī)保鮮膜存在的局限，在制膜的過程中采用特定技術(shù)處理；u 其透氣性和二氧化碳/氧氣透氣系數(shù)比與果蔬特定的生理特性和氣體要求相吻合u 絕大多數(shù)果蔬都有專一性的