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(bào)告人：李家政 手機(jī)國(guó)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(jiàn)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(jì) 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,1、采后果蔬的衰老過(guò)程,采后果蔬是活的生命體,分解、消耗體內(nèi)的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗,延長(zhǎng)果蔬保質(zhì)期,氣調(diào)庫(kù)貯藏,自發(fā)氣調(diào)包裝,恒溫冷庫(kù)貯藏,生

2、理調(diào)節(jié),1-MCP等,3、果蔬自發(fā)氣調(diào)包裝的原理 用保鮮膜包裝采后果蔬 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 抑制呼吸，延緩衰老，延長(zhǎng)保質(zhì)期。,保鮮袋內(nèi)氣體成分的變化趨勢(shì),保鮮袋內(nèi)二氧化碳濃度變化趨勢(shì),保鮮袋內(nèi)氧氣濃度變化趨勢(shì),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 12 元帥15 35 金冠25 25 國(guó)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 46,耐二氧化碳果蔬蘆筍、櫻桃、蘑菇、甜

3、玉米、草莓、楊梅等。 二氧化碳敏感果蔬甜椒、鴨梨、冬棗、富士蘋果、柑橘類。 氣體傷害過(guò)低氧，或過(guò)高二氧化碳造成生理異常現(xiàn)象。,4、自發(fā)氣調(diào)的作用 低氧可以抑制呼吸、減緩衰老。 低氧和一定的二氧化碳濃度可以抑制部分微生物的生長(zhǎng)。 二氧化碳還具有護(hù)色、保綠的作用。,二、常見(jiàn)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(jià)格低、吹膜工藝成熟、透氣性比較合適 （2）聚氯乙烯（PVC）膜 國(guó)內(nèi)廣泛使用，國(guó)外部分國(guó)家禁止。原料充足、價(jià)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(shí)常在膜上打孔，以增加透氣性。 （4）硅橡膠膜 高透氣性薄

4、膜：透氣性為聚乙烯膜的100倍以上。 硅窗布：強(qiáng)度差，硅橡膠膜都涂覆在府綢布上。 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 透氣機(jī)理： 氣體在保鮮膜表面的吸附膜內(nèi)的溶解膜內(nèi)的擴(kuò)散膜表面的解吸附。 氣體在膜兩側(cè)得分壓差是氣體透過(guò)保鮮膜的驅(qū)動(dòng)力 P=P1-P2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,O2,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(kuò)散系數(shù)的差異。 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 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)

5、衡量，mL/m2.d.atm(膜厚度，溫度）,P1,P2,透氣性測(cè)定 （1）壓差法GB/T1038-2000 （2）容積法簡(jiǎn)便易于操作 ZL200920221974.7。,2、透濕性 透濕機(jī)理與透氣機(jī)理類似，單位：g/d. m2（厚度、溫度、環(huán)境相對(duì)濕度）。 保鮮膜透濕性影響袋內(nèi)的相對(duì)濕度。 濕度過(guò)低，果蔬易失水、萎蔫；濕度過(guò)高，微生物容易生長(zhǎng)； 透濕性測(cè)定透濕杯法（國(guó)標(biāo)GB1037-88）：Q=w/ (t.S),PE膜透濕性：約為4g/d（20m，RH50%)。對(duì)大多數(shù)果蔬其透濕性偏小。 PVC膜透濕性：約為20g/d （20m，RH50%) ，對(duì)保持袋內(nèi)的濕度較為有利。,3、防霧性 保鮮膜

6、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(zhǎng)）。 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。 通過(guò)技術(shù)處理，可以改變PE膜的親水性，生產(chǎn)防霧PE膜。 保鮮膜防霧性能檢測(cè)：水蒸氣法,防霧膜與普通膜對(duì)比,膜防霧性檢驗(yàn)方法,4、透明度 透明度影響對(duì)果蔬外觀的觀察。 PVC、PP透明度PE膜。 PE透明度有差異，取決于所用的原料。 選用合適的原料和助劑配方可以生產(chǎn)高透明度的PE膜。 5、封合性能 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。 PE膜：容易熱封合 PVC膜：熱封合困難，一般采用高頻加熱的方式。 PP膜：?jiǎn)蜗蚶霵P膜（O

7、PP）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(wèn)題。,6、開(kāi)口性能 PE膜：多數(shù)容易開(kāi)口，有的不易開(kāi)口（取決于原料），可以添加開(kāi)口劑解決。 PVC膜：開(kāi)口很困難，目前還沒(méi)有解決的辦法。 7、挺度 保鮮膜的挺度影響零售包裝效果。 PVC、PE膜的挺度較差， PP膜挺度高，在零售包裝中用得較多。 8、印刷性能 印刷的內(nèi)容：產(chǎn)品信息（牌號(hào)、批號(hào)、規(guī)格、應(yīng)用范圍和條件）。 大多數(shù)保鮮膜是不能在上面直接印刷的，需要進(jìn)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。 （

8、3）、減少流通損失 挑選帶來(lái)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(guò)切分、清洗、消毒等處理，可以直接食用。零售前必須經(jīng)過(guò)包裝。,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(cè) 原則：保鮮袋內(nèi)的氣體濃度平衡時(shí)， 果蔬的耗氧量等于透過(guò)保鮮膜進(jìn)入保鮮袋內(nèi)的氧氣量； 果蔬的二氧化碳生成量等于透過(guò)保鮮膜釋放到環(huán)境中的二氧化碳數(shù)量。 RCO2m = qCO2SCCO2 RO2m = 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(gè)公式可以得到： CCO2 = RCO2m/( qCO2S) CO2 = 0

9、.21-RO2m /qO2S 預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度差，但可以直接測(cè)定,2、平衡時(shí)氧與二氧化碳濃度的關(guān)系 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。 根據(jù) RCO2m = qCO2SCCO2 RO2m = qO2S（0.21CO2） 得到： CO2=0.21- CCO2 qCO2/ qO2 保鮮膜的qCO2/ qO2取決于膜材料的固定參數(shù)。,四、如何確定包裝自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計(jì),1、設(shè)計(jì)目的與內(nèi)容 （1）自發(fā)氣調(diào)包裝設(shè)計(jì)的目的： 通過(guò)合適的包裝，為果蔬提供適宜的氣體環(huán)境 使保鮮袋內(nèi)的氣體成分符合或接近果蔬的最佳要求 達(dá)到最佳的自發(fā)氣調(diào)保鮮效果。

10、（2）設(shè)計(jì)內(nèi)容：對(duì)給定的果蔬，根據(jù)其呼吸強(qiáng)度和對(duì)氣體濃度的要求，確定： 合理的包裝量 確定膜面積 選擇合適的保鮮膜的材料 確定膜厚度 2、包裝量的確定 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要確定包裝量 如果包裝量太大，搬運(yùn)不方便，袋內(nèi)果蔬擠壓嚴(yán)重； 如果包裝量太小，搬運(yùn)麻煩，耗費(fèi)較多的外包裝材料（紙箱、塑料筐等）。 對(duì)于零售包裝，包裝量一般在0.52kg， 易受擠壓損傷的果蔬（葡萄類漿果），包裝量一般在5公斤左右， 不怕擠壓的果蔬（冬棗、鴨梨等）大多為1015公斤， 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?。┤Q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(shí)

11、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(shí)，可選用聚氯乙烯保鮮膜。 （3）如對(duì)于高呼吸強(qiáng)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 /d RO2m = qO2S（0.21CO2）/d 得膜厚度： d1= (qCO2SCCO2)

12、/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： 對(duì)易受二氧化碳傷害的果蔬，以二氧化碳濃度為準(zhǔn)（d1 ）； 其它果蔬，以氧氣濃度為準(zhǔn)（d2 ）。 呼吸強(qiáng)度難以準(zhǔn)確測(cè)定，同時(shí)呼吸強(qiáng)度易受多種因素影響（產(chǎn)地、成熟度、栽培條件、機(jī)械傷等） 實(shí)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,1、對(duì)氧氣和二氧化碳難以同時(shí)達(dá)到最佳指標(biāo)要求 原因 CO2=0.21- CCO2 PCO2/ PO2 在氧氣濃度確定時(shí)，二氧化碳濃度也隨之確定，因?yàn)楸ｕr膜的PCO2/ PO2 是確定的。 不同果蔬對(duì)氧氣和二氧化碳濃度的要求各有差異。

13、要使保鮮袋內(nèi)氧氣和二氧化碳難以同時(shí)達(dá)到最佳指標(biāo)要求，必需開(kāi)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(duì)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(duì)二氧化碳極為敏感的果蔬： 品種：富士蘋果、鴨梨、冬棗、甜椒等 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(shí)，氧氣約153%左右； 氧氣3%時(shí)，二氧化碳5%以上。 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： 品種：蘆筍、櫻桃、楊梅、多數(shù)食用菌等 二氧化碳濃度： 10%以上 蘆筍的適宜貯藏氣體濃度：氧氣2-5%，

14、二氧化碳10%以上。 采用常規(guī)膜， 二氧化碳10%時(shí)，氧氣近于零； 氧氣3%時(shí)，二氧化碳約52%。,2、透氣性達(dá)不到合適的要求 對(duì)呼吸強(qiáng)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(guò)高的二氧化碳積累。 呼吸強(qiáng)度高的果蔬：多數(shù)蔬菜、甜玉米等。 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(shí)間，袋內(nèi)的氧氣和二氧化碳濃度處于不穩(wěn)定狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)充入合適比例的氣體來(lái)消除此不足； （2）袋內(nèi)氧

15、氣濃度在平衡前常有一個(gè)最低值，二氧化碳濃度在平衡前常有一個(gè)最高值，過(guò)后緩慢下降進(jìn)入平衡態(tài)。這與初始階段袋內(nèi)果蔬呼吸強(qiáng)度偏高有關(guān)。一般情況下，扎口前對(duì)果蔬進(jìn)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(qiáng)度有變化， （4）環(huán)境溫度的波動(dòng)也會(huì)影響果蔬呼吸強(qiáng)度，進(jìn)而影響袋內(nèi)氣體的穩(wěn)定。,4、對(duì)氣調(diào)不敏感的果蔬效果不明顯 很多果蔬（如鴨梨、柑橘）的氣調(diào)不太明顯。 自發(fā)氣調(diào)最有效的是蒜薹，其次富士蘋果、獼猴桃等。 對(duì)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 針對(duì)常規(guī)保鮮膜存在的局限，在制膜的過(guò)程中采用特定技術(shù)處理； 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 絕大多數(shù)果蔬都有專一性的保鮮膜與之匹配。 2、實(shí)例 （1）黃瓜專用保鮮膜,普