张瑞宇 现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展
现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展
张瑞宇
(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆 400033)
[摘要] 从果蔬生产,采后生理,消费需求3方面简要讨论了现代果蔬物流的基本特征,指出了果蔬包装的原理和包装的多重功能,论述了果蔬保鲜包装的主要技术环节及包装膜选择的科学方法。介绍了果蔬保鲜包装的研究进展。
关键词:现代果蔬物流;包装膜;保鲜;可降解材料
中图分类号:TS255.3;TB485.3 文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2003)01-0071-03
PackagingTechnologyforFreshfruitandVegetableandIts
ResearchProgressinModernLogistics
ZHANGRui-yu
(ChongqingTechnology&BusinessUniv.,Chongqing400033,China)
Abstract:Thebasiccharacteristicsofmodernlogisticsoffreshfruitofvegetablehavebeenbrieflydis-cussedfromthreeaspectsofproductionoffruit&vegetable,post-harvestphysiologyandconsumingneeds,theprinciplesoffruit&vegetablepackagingandmultifunctionofpackaginghavebeenpointedout.Themaintechn-ologicalstepsofpackagingfruit&vegetable,especiallythescientificmethodforchoosingthepackagingfilms,havebeenexpoundedindetail.Theresearchprogressesinpreservationpackagingforfruit&vegetablehavebeenintroduced.
Keywords:Modernlogisticsoffruit&vegetable;Packagingfilm;Preservation;Degradablematerial
果蔬产品流通是现代社会物流体系中庞大而纵横交错的货物流,在市场导向下,这一货物流还具有不断变化的动态特征,因此,果蔬物流特别需要研究如何采取技术的、管理的、系统的方法提高效益
[1]
1 现代果蔬物流的基本特征
1.1 果蔬的特征
物质组成上,果蔬一般含水80%以上,并天然带菌;物性特征上,组织柔、嫩、脆,细胞充盈,极易失水、破裂、穿孔、压碎、流液等;生理上,果蔬是活体,采后以呼吸作用为主导,吸收O2,分解自身养分,释放CO2并产生能量,沟通带动体内物质代谢,实现了与外界的物质能量交换。由于养分消耗和呼吸失调的出现,最终导致呼吸停止,生命消亡。这一内在规律在外部的明显反映是:色素形成或消褪;香气形成或劣变;软化或硬化[9]。1.2 果蔬生产的地域性和季节性
,促进整个果蔬产业的良性循
环和不断发展。正因如此,现代果蔬物流使传统意义上的果蔬采后贮运得到全面提升。果蔬保鲜是果蔬物流的目标,是各项物流技术的着眼点,同时也使果蔬物流具有相当的技术难度。多年来,研究者们基于果蔬生理和物性特征成功开发了多种保鲜方法和技术,如控温,调气、保湿、调压、辐射、外源物质介入等
[2]
,研究结果和生产实践共同表
明,科学合理的包装是保鲜的重要手段,从物流的空间转移角度看,包装更为保护产品所必需。
收稿日期:2002-10-21;修订日期:2002-12-17
作者简介:张瑞宁(1947-),女,江苏常州人,硕士,重庆工商大学副教授。主要从事食品加工和食品保鲜方面的研究。出
版专著2本,公开发表论文7篇。
包装工程 PACKAGINGENGINEERINGVol.24No1.2003
果蔬具有明显的生态适应性,尽管易地或破季种植不是不可能,但发挥生态条件的优势仍最可取。发展专业化种植,形成大规模生产基地,获得大量的优质产品,是发达国家普遍选择的方式,这为果蔬物流业的兴起留下了巨大空间。
1.3 现代果蔬物流的基本特点
1) 物流量大,种类品种复杂:我国已成为世界第一果蔬生产国,果品达到6000万吨、蔬菜1亿吨以上,上市品种常年均有数百个。
2) 物流网络分布广,物流线路长。例:仅山东红富士苹果就有向穗、沪、杭、京、哈等物流中心的5条主要物流线
[3]
果蔬包装的原理是依据果蔬的生理变化规律,以特定性能的包装物进行包裹,尽可能造成并维持包装物内适于果蔬最低代谢水平的微环境,防止病虫侵染,损伤和腐败发生。
3 新鲜果蔬包装技术
3.1 主要工艺环节3.1.1 果蔬原料的准备
原料准备含确定成熟度(关系到对气体的适应力、终端品质),精细采收,短途运送和必要的预处理等内容。3.1.2 预冷
对于新鲜果蔬预冷有特别重要的作用,尤其在炎热夏季。可根据其耐低温性和物流条件决定预冷的程度。3.1.3 果蔬特性的研究
测定产品RI,含水量、酸度、硬度等,尽可能对相关特性进行研究,为选择内包装膜、包装量、决定外包装方式、衬垫隔离方式、装箱量等提供科学数据。3.1.4 配气、抽空、充气、密封
4者为一连续过程,由气体配比机和真空充气包装机共同完成。气体配比的准确度将极大的影响保鲜效果,上海水产大学开发的Gm型气体配比机采用气压控制实现2种或3种气体较高精度的混合,供气调节与真空包装机匹配。装有果蔬的包装袋抽空后即充入要求的混合气体,迅速密封。我国已生产多种真空充气包装机,功能齐全,自动化程度高,可连续生产[4]。3.1.5 外包装
外包装应顺应内包装产品的特点,物流条件和距离,终端市场等具体确定。3.2 包装薄膜的选择
3.2.1 影响包装物内气体变化的因素
膜的气体渗透性、面积、厚度、果蔬的RI、包装量、亚细胞器对CO2的透性、温度等因素均对袋内气体变化产生影响。因此在某种果蔬的包装体系中,CO2的动态变化可以下式表示:
dyRP
=M·-A·ρ··(y-α1)dtV式中:y为袋内CO2浓度(%); M为果蔬质量(kg); R为呼吸强度[ml (kg.h)];
(1)
,最长线路逾1000km。
3) 均衡流动,不间断。果蔬的严重脱销已根本扭转,
但还不能完全满足市场千差万别的日常性需求,果蔬物流技术就是解决均衡供应向题的有效手段之一。
4) 物流技术难度大。基于上述3个方面,当今果蔬市场的缺口正是在高品质,高鲜度的果蔬。尽管新鲜度是表观的,肉眼所见的,但却是内在广泛生理变化的反映。要使高品质高鲜度的产品大量出现在物流终端
货架上,
技术方面必须考虑3点:在物流全过程中,控制温度、RH、O2、CO2、C2H4等,使果蔬保持低水平的生理活动,延长生命周期;在长距离运输,频繁装卸、搬动中,防止一切可能的机械性损伤,保护产品;防止或尽量减少微生物侵染。
显然,包装加低温是同时满足上述要求的最佳方法。
2 新鲜果蔬包装的原理
2.1 包装物的性能
一经包装,果蔬生活环境的O2就减少,CO2增加,此时果蔬的呼吸强度(RI)下降,开始产生保鲜作用。但如O2的减少,CO2的增加分别超过组织所能忍受的程度,则会导致无氧呼吸和CO2中毒,这时不仅养分消耗过快,而且积累有毒代谢产物,很多重要的酶系活性受抑,生理活动反常,品质迅速劣变。表明保鲜失败。因而用于果蔬的包装物必须具有下列性能:
选择透气性:使过高的CO2和C2H4透出,需要的O2透入;对CO2的渗透能力大于对O2,CO2 O2=4 1。
透湿性:不能过高,依品种而异。其它:有一定强度,耐低温,热封性好。这类聚合物主要有PE、PP、EVA、丁基橡胶等。
2.2 新鲜果蔬包装的原理
张瑞宇 现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展 A为膜面积(cm2);
ρ为膜对CO2的渗透率[ml.um (cm2.h..atm)]; P为膜内外气压等于大气压; δ为膜厚度(μm);
v为袋内空余部分体积(ml); α(%)。1为袋外CO2浓度
同理,O2的变化,也有类似计算式。从(1)可知,袋内CO2的浓度随时间的变化与果蔬质量、呼吸强度、膜渗透系数、膜面积和CO2浓度差成正比,与膜厚度成反比。3.2.2 膜厚度的确定
用于果蔬的膜应具有良好的气体渗透性,当果蔬释放CO2时,膜按特有的性能渗出CO2,被果蔬消耗的O2又通过膜渗进补充,一定时间后,膜内气体达到动态平衡,CO2浓度维持相对稳定,此时dy dt=0,y为定值以α2表示,公式(1)变为:
δ
ρ=M·R·
A·P(α21(2)
4.1 在气体渗透性方面更适合果蔬生理要求
膜的化学组成和结构决定了其气体渗透性,在不同的聚合物形成的网络结构中,有分布状态不同的晶区和非晶区,而非晶区正是气体渗透的通道,气体以压差为动力,经吸附、溶解、扩散,逸出穿过薄膜。因此,选用适合的化学原料,或同种原料采用不同成膜工艺,或不同原料经层合或复合等方法制膜,就可获得多种不同渗透性的膜,在膜基材中加入适当比例的多孔矿石微粉,如沸石、方英石、磷灰岩等,形成高透性微孔膜,特别适于RI高的产品,且乙烯渗出快。
的影响却又不可忽视,如在温度升高时去更换包装膜,显然不太现实。较好的办法是预测产品在物流中温度可能变化的幅度及对物、膜影响的程度,在选膜时予以充分考虑。
4 新鲜果蔬包装材料的研究进展
4.2 多功能保鲜膜的研制开发
4.2.1 抗菌功能
果蔬采后腐败损失可高达20%～40%。将安全有效的抗菌成分聚合入膜或涂布于膜内,使其在包装后缓慢释放,产生抑菌作用。银沸石:以Ag+取代多孔沸石结晶构造中的Na+,得银沸石,它的抗菌谱宽、作用强,在含量为10～50mg kg时就有良好效果[6]。果蔬防腐剂:尼辛、抑霉唑等也可加入膜基材中;抗菌的中草药微粉混于氧化淀粉中,再涂于纸袋内侧,或以壳聚糖、日柏醇等也可加入膜的内侧,均具有杀菌防腐效果。对药物的释放速度和释放量要能控制。
4.2.2 防结露功能
果蔬生命中产生的水汽在温度波动时会结露,将蔗糖酯,聚乙二醇,单甘酯等表面活性剂适当配比后加入膜材中或涂于内侧,使膜表面均匀湿润形成水膜,不再结露,防止膜呈浑浊状。以span,聚环乙烷单甘酯配比涂膜包装黄瓜、桃等,显著防止了膜的浑浊[7]。4.2.3 膜的乙烯吸收功能
如以纳米级乙烯吸收剂与膜基材组合,有望实现膜对乙烯的吸收。
根据包装果蔬的RI,即可选择一定ρ值的膜。如膜对CO2和O2的渗透比恰好等于果蔬的呼吸率,则果蔬处于最佳气调条件中,但事实上不可能每种果蔬都有满足自己最佳气调组合的膜,因此果蔬的呼吸率与选定薄膜的渗透比之间就有一定差距,表明果蔬的气体环境尚未达到最佳。在膜选定之后,将果蔬包装的各项具体数值带入(2),即可计算出膜的厚度。
3.2.3 温度对膜渗透性和果蔬包装效果的影响
现代果蔬保鲜包装常用气体置换方式,即首先用果蔬最适CO2 O2组合置换包装内气体,再发挥膜的渗透调节作用[5]。此法使果蔬从一开始就处于适宜的气体环境中,能进一步提高包装效果,亦即MAP保鲜。其有关的研究与应用备受重视,MAP与低温结合,其效果可以逼近严格意义上的CA贮藏。如选用某一温度下果蔬的RI值(不作实测)和膜的渗透率值,应根据当时温度对它们进行校正。在物流中,不可能始终保持恒定温度,温度变化对呼吸的影响以呼吸作用的Q10表示,果蔬呼吸的Q10一般在2.0～3.0,且低温范围内的Q10大于高温范围内的Q10,即低温范围内温度变化造成的影响大于高温范围内温度变化的影响[10]。而薄膜气体渗透率的Q10为1.0～2.0,可知当温度升高或从低温移向高温时,包装果蔬的呼吸率就会大于膜的渗透比,使CO2不断积累,O2的补充不足,气体环境恶化导致果蔬代谢异常。
当前我国果蔬物流冷链远未形成,而温度对包装果蔬
4.3 可降解果蔬保鲜包装
的研究更多,成效更显。
[8]
可降解包装主要有可生物降解和可光降解两类,前者天然高分子材料:多糖类物质,蛋白质及其衍生物以单
(下转第76页)
包装工程 PACKAGINGENGINEERINGVol.24No1.2003
殊的拆卸方式和保护手段,拆卸时一定要注意安全,并将拆下的各部分妥善分类保管,集中处理,以免引起与其它部分的交叉感染和环境污染。
卸,是由技术、经济性和环境综合决定的。将包装废弃物拆成一个个单独的部分并不是经济的方式。因为,对一个具体的包装废弃物来说,不可能每一个组成部分具有回收价值,有些部分其拆卸回收耗费的价值已远远大于材料或该部分的本身的价值,因此,在拆卸过程中,这种方式往往不被采用。最常用的拆卸方法是部分拆卸,即根据包装废弃物的最终状态确定合理的拆卸目标和拆卸终止点。
6 拆卸设计中的其它问题
1) 包装材料的相容性。在进行拆卸设计时,除考虑减少材料的种类外,还必须考虑材料之间的相容性。材料之间的相容性好,意味着这些材料可一起回收,能大大减少拆卸分类的工作量。例如,金属和塑料之间相容性差,不能一起回收,必须对其进行分离;塑料中的PC和ABS的相容性好,在其相邻的部件不能重用的情况下,则不必进一步分类,可一起回收处理。
例如,在包装结构设计中,倒出口结构设计是为了用于包装流动性能好并需多次取用的液体、粉末、颗粒状内装物,对于这类倒出口结构设计,应当尽量选用相同材料制作倒出口配件。在设计时,少用或不用金属、塑料等非纸材料制作纸包装容器的倒出口配件,这样可以免去零件材料的拆卸分离工作。
2) 可拆卸策略。拆卸是具有两种情况:一是将废弃物拆卸成一个个单独的部分;二是根据包装废弃物的最终状态,进行有选择性的拆卸。一般来说,进行何种方式的拆
7 结 语
拆卸设计是绿色包装的主要内容之一。包装废弃物已经受到越来越多的重视,随着人们环境意识的提高,今后国际贸易中的环境标准、法规会越来越严格。绿色贸易壁垒将成为国际贸易中的主要壁垒之一。不符合绿色标准的商品包装不许进口。绿色包装设计则有利于突破一些新贸易保护主义者利用包装设置的技术性壁垒。
[
参
考文
献]
[1] T.SugaK.Saneshige,J.Fujimoto.Quantitativedisassemblyevaluation
[J].IEEE,1996,3:19-24.
[2] 刘志峰,刘光复.产品的拆卸性及其设计方法[J].机械设计与
研究,1997(1):25-27.
(上接第73页)
一或多组分通过共聚共混工艺加工成多种食品包装材料。日本用废丝废茧经一系列理化处理后制成蚕丝蛋白浆,加一定量特制的再生纤维加工成蚕丝膜,耐拉伸,强度大并可进行湿度调节;德国不来梅PSP公司对旧书报预处理后制浆,再与面粉以2:1混合,经挤压加工制成多种可回收包装物。
发酵工程制备可降解材料:利用某些菌类的特殊合成能力可生产生物降解材料,目前最有前景的是聚乳酸(PLA)和羟基酸酯共聚物(PHB)。淀粉、糖蜜、油脂等原料经特定微生物发酵生成L-乳酸或3-羟基丁酯、3-羟基戊酯、4-羟基丁酯等,共聚后即为PLA或PHB。它们可完全生物降解,其膜制品理化性能优良。
减少果蔬采后损失,促进果蔬产业的良性和快速发展。
[
参
考
文
献]
[1] 王之泰.现代物流学[M].北京:中国物资出版社.2001.[2] 李效静.果品蔬菜贮藏运销学[M].重庆:重庆出版社,1998.[3] 杨少桧.我国几种主要水果的物流现状与存在问题[J].保鲜
与加工,2001,(6):1-4.
[4] 徐文达.新鲜食品气调保鲜包装技术的研究[J].食品工业,
1997,(3):43-45.
[5] 王向阳.果蔬MAP保鲜研究[J].食品科学,1999,(6):62-64.[6] 戴瑞彤.食品保鲜包装及其应用[J].食品研究与开发,2001,
(2):4-7.
[7] 木山塑料包装袋保鲜果蔬的研究[J].包装与食品机械,而成智.
1997,15(6):4-8.
[8] 徐红华.可食用膜在食品MAP保鲜中的应用[J].食品研究与
开发,2002,23(3):72-74.
[9] JiangY.M.,etal.Postharvestbrowningoflitchfruitbywaterloss
anditscontrolbycontrolledatmospherestorageathighRH[J].FoodScienceandTechnology,1999,32:278-283.
[10] FernandeTrujilloJ.P.etal.Modifiedatmospherepackagingaffects
theaccidenceofcoldstoragedisordersandkeeps`flat'peachquality[J].FoodResearchInternational,1998,31:571-579.
5 结 语
物流是一个大系统,其各个环节及与之相关的各个要素都十分重要,尤其包装作为一种多功能手段是保证果蔬物流畅通运行不可缺少的,也非常适合国情,但由于果蔬包装是一个受制于温度的、复杂的动态体系,因此,以果蔬采后生理研究为基础,以减少物流损失为目标,尽快研究形成以保鲜包装技术为重点的果蔬物流综合技术,才能有效地
张瑞宇 现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展
现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展
张瑞宇
(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆 400033)
[摘要] 从果蔬生产,采后生理,消费需求3方面简要讨论了现代果蔬物流的基本特征,指出了果蔬包装的原理和包装的多重功能,论述了果蔬保鲜包装的主要技术环节及包装膜选择的科学方法。介绍了果蔬保鲜包装的研究进展。
关键词:现代果蔬物流;包装膜;保鲜;可降解材料
中图分类号:TS255.3;TB485.3 文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2003)01-0071-03
PackagingTechnologyforFreshfruitandVegetableandIts
ResearchProgressinModernLogistics
ZHANGRui-yu
(ChongqingTechnology&BusinessUniv.,Chongqing400033,China)
Abstract:Thebasiccharacteristicsofmodernlogisticsoffreshfruitofvegetablehavebeenbrieflydis-cussedfromthreeaspectsofproductionoffruit&vegetable,post-harvestphysiologyandconsumingneeds,theprinciplesoffruit&vegetablepackagingandmultifunctionofpackaginghavebeenpointedout.Themaintechn-ologicalstepsofpackagingfruit&vegetable,especiallythescientificmethodforchoosingthepackagingfilms,havebeenexpoundedindetail.Theresearchprogressesinpreservationpackagingforfruit&vegetablehavebeenintroduced.
Keywords:Modernlogisticsoffruit&vegetable;Packagingfilm;Preservation;Degradablematerial
果蔬产品流通是现代社会物流体系中庞大而纵横交错的货物流,在市场导向下,这一货物流还具有不断变化的动态特征,因此,果蔬物流特别需要研究如何采取技术的、管理的、系统的方法提高效益
[1]
1 现代果蔬物流的基本特征
1.1 果蔬的特征
物质组成上,果蔬一般含水80%以上,并天然带菌;物性特征上,组织柔、嫩、脆,细胞充盈,极易失水、破裂、穿孔、压碎、流液等;生理上,果蔬是活体,采后以呼吸作用为主导,吸收O2,分解自身养分,释放CO2并产生能量,沟通带动体内物质代谢,实现了与外界的物质能量交换。由于养分消耗和呼吸失调的出现,最终导致呼吸停止,生命消亡。这一内在规律在外部的明显反映是:色素形成或消褪;香气形成或劣变;软化或硬化[9]。1.2 果蔬生产的地域性和季节性
,促进整个果蔬产业的良性循
环和不断发展。正因如此,现代果蔬物流使传统意义上的果蔬采后贮运得到全面提升。果蔬保鲜是果蔬物流的目标,是各项物流技术的着眼点,同时也使果蔬物流具有相当的技术难度。多年来,研究者们基于果蔬生理和物性特征成功开发了多种保鲜方法和技术,如控温,调气、保湿、调压、辐射、外源物质介入等
[2]
,研究结果和生产实践共同表
明,科学合理的包装是保鲜的重要手段,从物流的空间转移角度看,包装更为保护产品所必需。
收稿日期:2002-10-21;修订日期:2002-12-17
作者简介:张瑞宁(1947-),女,江苏常州人,硕士,重庆工商大学副教授。主要从事食品加工和食品保鲜方面的研究。出
版专著2本,公开发表论文7篇。
包装工程 PACKAGINGENGINEERINGVol.24No1.2003
果蔬具有明显的生态适应性,尽管易地或破季种植不是不可能,但发挥生态条件的优势仍最可取。发展专业化种植,形成大规模生产基地,获得大量的优质产品,是发达国家普遍选择的方式,这为果蔬物流业的兴起留下了巨大空间。
1.3 现代果蔬物流的基本特点
1) 物流量大,种类品种复杂:我国已成为世界第一果蔬生产国,果品达到6000万吨、蔬菜1亿吨以上,上市品种常年均有数百个。
2) 物流网络分布广,物流线路长。例:仅山东红富士苹果就有向穗、沪、杭、京、哈等物流中心的5条主要物流线
[3]
果蔬包装的原理是依据果蔬的生理变化规律,以特定性能的包装物进行包裹,尽可能造成并维持包装物内适于果蔬最低代谢水平的微环境,防止病虫侵染,损伤和腐败发生。
3 新鲜果蔬包装技术
3.1 主要工艺环节3.1.1 果蔬原料的准备
原料准备含确定成熟度(关系到对气体的适应力、终端品质),精细采收,短途运送和必要的预处理等内容。3.1.2 预冷
对于新鲜果蔬预冷有特别重要的作用,尤其在炎热夏季。可根据其耐低温性和物流条件决定预冷的程度。3.1.3 果蔬特性的研究
测定产品RI,含水量、酸度、硬度等,尽可能对相关特性进行研究,为选择内包装膜、包装量、决定外包装方式、衬垫隔离方式、装箱量等提供科学数据。3.1.4 配气、抽空、充气、密封
4者为一连续过程,由气体配比机和真空充气包装机共同完成。气体配比的准确度将极大的影响保鲜效果,上海水产大学开发的Gm型气体配比机采用气压控制实现2种或3种气体较高精度的混合,供气调节与真空包装机匹配。装有果蔬的包装袋抽空后即充入要求的混合气体,迅速密封。我国已生产多种真空充气包装机,功能齐全,自动化程度高,可连续生产[4]。3.1.5 外包装
外包装应顺应内包装产品的特点,物流条件和距离,终端市场等具体确定。3.2 包装薄膜的选择
3.2.1 影响包装物内气体变化的因素
膜的气体渗透性、面积、厚度、果蔬的RI、包装量、亚细胞器对CO2的透性、温度等因素均对袋内气体变化产生影响。因此在某种果蔬的包装体系中,CO2的动态变化可以下式表示:
dyRP
=M·-A·ρ··(y-α1)dtV式中:y为袋内CO2浓度(%); M为果蔬质量(kg); R为呼吸强度[ml (kg.h)];
(1)
,最长线路逾1000km。
3) 均衡流动,不间断。果蔬的严重脱销已根本扭转,
但还不能完全满足市场千差万别的日常性需求,果蔬物流技术就是解决均衡供应向题的有效手段之一。
4) 物流技术难度大。基于上述3个方面,当今果蔬市场的缺口正是在高品质,高鲜度的果蔬。尽管新鲜度是表观的,肉眼所见的,但却是内在广泛生理变化的反映。要使高品质高鲜度的产品大量出现在物流终端
货架上,
技术方面必须考虑3点:在物流全过程中,控制温度、RH、O2、CO2、C2H4等,使果蔬保持低水平的生理活动,延长生命周期;在长距离运输,频繁装卸、搬动中,防止一切可能的机械性损伤,保护产品;防止或尽量减少微生物侵染。
显然,包装加低温是同时满足上述要求的最佳方法。
2 新鲜果蔬包装的原理
2.1 包装物的性能
一经包装,果蔬生活环境的O2就减少,CO2增加,此时果蔬的呼吸强度(RI)下降,开始产生保鲜作用。但如O2的减少,CO2的增加分别超过组织所能忍受的程度,则会导致无氧呼吸和CO2中毒,这时不仅养分消耗过快,而且积累有毒代谢产物,很多重要的酶系活性受抑,生理活动反常,品质迅速劣变。表明保鲜失败。因而用于果蔬的包装物必须具有下列性能:
选择透气性:使过高的CO2和C2H4透出,需要的O2透入;对CO2的渗透能力大于对O2,CO2 O2=4 1。
透湿性:不能过高,依品种而异。其它:有一定强度,耐低温,热封性好。这类聚合物主要有PE、PP、EVA、丁基橡胶等。
2.2 新鲜果蔬包装的原理
张瑞宇 现代物流中果蔬保鲜包装技术及其研究进展 A为膜面积(cm2);
ρ为膜对CO2的渗透率[ml.um (cm2.h..atm)]; P为膜内外气压等于大气压; δ为膜厚度(μm);
v为袋内空余部分体积(ml); α(%)。1为袋外CO2浓度
同理,O2的变化,也有类似计算式。从(1)可知,袋内CO2的浓度随时间的变化与果蔬质量、呼吸强度、膜渗透系数、膜面积和CO2浓度差成正比,与膜厚度成反比。3.2.2 膜厚度的确定
用于果蔬的膜应具有良好的气体渗透性,当果蔬释放CO2时,膜按特有的性能渗出CO2,被果蔬消耗的O2又通过膜渗进补充,一定时间后,膜内气体达到动态平衡,CO2浓度维持相对稳定,此时dy dt=0,y为定值以α2表示,公式(1)变为:
δ
ρ=M·R·
A·P(α21(2)
4.1 在气体渗透性方面更适合果蔬生理要求
膜的化学组成和结构决定了其气体渗透性,在不同的聚合物形成的网络结构中,有分布状态不同的晶区和非晶区,而非晶区正是气体渗透的通道,气体以压差为动力,经吸附、溶解、扩散,逸出穿过薄膜。因此,选用适合的化学原料,或同种原料采用不同成膜工艺,或不同原料经层合或复合等方法制膜,就可获得多种不同渗透性的膜,在膜基材中加入适当比例的多孔矿石微粉,如沸石、方英石、磷灰岩等,形成高透性微孔膜,特别适于RI高的产品,且乙烯渗出快。
的影响却又不可忽视,如在温度升高时去更换包装膜,显然不太现实。较好的办法是预测产品在物流中温度可能变化的幅度及对物、膜影响的程度,在选膜时予以充分考虑。
4 新鲜果蔬包装材料的研究进展
4.2 多功能保鲜膜的研制开发
4.2.1 抗菌功能
果蔬采后腐败损失可高达20%～40%。将安全有效的抗菌成分聚合入膜或涂布于膜内,使其在包装后缓慢释放,产生抑菌作用。银沸石:以Ag+取代多孔沸石结晶构造中的Na+,得银沸石,它的抗菌谱宽、作用强,在含量为10～50mg kg时就有良好效果[6]。果蔬防腐剂:尼辛、抑霉唑等也可加入膜基材中;抗菌的中草药微粉混于氧化淀粉中,再涂于纸袋内侧,或以壳聚糖、日柏醇等也可加入膜的内侧,均具有杀菌防腐效果。对药物的释放速度和释放量要能控制。
4.2.2 防结露功能
果蔬生命中产生的水汽在温度波动时会结露,将蔗糖酯,聚乙二醇,单甘酯等表面活性剂适当配比后加入膜材中或涂于内侧,使膜表面均匀湿润形成水膜,不再结露,防止膜呈浑浊状。以span,聚环乙烷单甘酯配比涂膜包装黄瓜、桃等,显著防止了膜的浑浊[7]。4.2.3 膜的乙烯吸收功能
如以纳米级乙烯吸收剂与膜基材组合,有望实现膜对乙烯的吸收。
根据包装果蔬的RI,即可选择一定ρ值的膜。如膜对CO2和O2的渗透比恰好等于果蔬的呼吸率,则果蔬处于最佳气调条件中,但事实上不可能每种果蔬都有满足自己最佳气调组合的膜,因此果蔬的呼吸率与选定薄膜的渗透比之间就有一定差距,表明果蔬的气体环境尚未达到最佳。在膜选定之后,将果蔬包装的各项具体数值带入(2),即可计算出膜的厚度。
3.2.3 温度对膜渗透性和果蔬包装效果的影响
现代果蔬保鲜包装常用气体置换方式,即首先用果蔬最适CO2 O2组合置换包装内气体,再发挥膜的渗透调节作用[5]。此法使果蔬从一开始就处于适宜的气体环境中,能进一步提高包装效果,亦即MAP保鲜。其有关的研究与应用备受重视,MAP与低温结合,其效果可以逼近严格意义上的CA贮藏。如选用某一温度下果蔬的RI值(不作实测)和膜的渗透率值,应根据当时温度对它们进行校正。在物流中,不可能始终保持恒定温度,温度变化对呼吸的影响以呼吸作用的Q10表示,果蔬呼吸的Q10一般在2.0～3.0,且低温范围内的Q10大于高温范围内的Q10,即低温范围内温度变化造成的影响大于高温范围内温度变化的影响[10]。而薄膜气体渗透率的Q10为1.0～2.0,可知当温度升高或从低温移向高温时,包装果蔬的呼吸率就会大于膜的渗透比,使CO2不断积累,O2的补充不足,气体环境恶化导致果蔬代谢异常。
当前我国果蔬物流冷链远未形成,而温度对包装果蔬
4.3 可降解果蔬保鲜包装
的研究更多,成效更显。
[8]
可降解包装主要有可生物降解和可光降解两类,前者天然高分子材料:多糖类物质,蛋白质及其衍生物以单
(下转第76页)
包装工程 PACKAGINGENGINEERINGVol.24No1.2003
殊的拆卸方式和保护手段,拆卸时一定要注意安全,并将拆下的各部分妥善分类保管,集中处理,以免引起与其它部分的交叉感染和环境污染。
卸,是由技术、经济性和环境综合决定的。将包装废弃物拆成一个个单独的部分并不是经济的方式。因为,对一个具体的包装废弃物来说,不可能每一个组成部分具有回收价值,有些部分其拆卸回收耗费的价值已远远大于材料或该部分的本身的价值,因此,在拆卸过程中,这种方式往往不被采用。最常用的拆卸方法是部分拆卸,即根据包装废弃物的最终状态确定合理的拆卸目标和拆卸终止点。
6 拆卸设计中的其它问题
1) 包装材料的相容性。在进行拆卸设计时,除考虑减少材料的种类外,还必须考虑材料之间的相容性。材料之间的相容性好,意味着这些材料可一起回收,能大大减少拆卸分类的工作量。例如,金属和塑料之间相容性差,不能一起回收,必须对其进行分离;塑料中的PC和ABS的相容性好,在其相邻的部件不能重用的情况下,则不必进一步分类,可一起回收处理。
例如,在包装结构设计中,倒出口结构设计是为了用于包装流动性能好并需多次取用的液体、粉末、颗粒状内装物,对于这类倒出口结构设计,应当尽量选用相同材料制作倒出口配件。在设计时,少用或不用金属、塑料等非纸材料制作纸包装容器的倒出口配件,这样可以免去零件材料的拆卸分离工作。
2) 可拆卸策略。拆卸是具有两种情况:一是将废弃物拆卸成一个个单独的部分;二是根据包装废弃物的最终状态,进行有选择性的拆卸。一般来说,进行何种方式的拆
7 结 语
拆卸设计是绿色包装的主要内容之一。包装废弃物已经受到越来越多的重视,随着人们环境意识的提高,今后国际贸易中的环境标准、法规会越来越严格。绿色贸易壁垒将成为国际贸易中的主要壁垒之一。不符合绿色标准的商品包装不许进口。绿色包装设计则有利于突破一些新贸易保护主义者利用包装设置的技术性壁垒。
[
参
考文
献]
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[2] 刘志峰,刘光复.产品的拆卸性及其设计方法[J].机械设计与
研究,1997(1):25-27.
(上接第73页)
一或多组分通过共聚共混工艺加工成多种食品包装材料。日本用废丝废茧经一系列理化处理后制成蚕丝蛋白浆,加一定量特制的再生纤维加工成蚕丝膜,耐拉伸,强度大并可进行湿度调节;德国不来梅PSP公司对旧书报预处理后制浆,再与面粉以2:1混合,经挤压加工制成多种可回收包装物。
发酵工程制备可降解材料:利用某些菌类的特殊合成能力可生产生物降解材料,目前最有前景的是聚乳酸(PLA)和羟基酸酯共聚物(PHB)。淀粉、糖蜜、油脂等原料经特定微生物发酵生成L-乳酸或3-羟基丁酯、3-羟基戊酯、4-羟基丁酯等,共聚后即为PLA或PHB。它们可完全生物降解,其膜制品理化性能优良。
减少果蔬采后损失,促进果蔬产业的良性和快速发展。
[
参
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献]
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theaccidenceofcoldstoragedisordersandkeeps`flat'peachquality[J].FoodResearchInternational,1998,31:571-579.
5 结 语
物流是一个大系统,其各个环节及与之相关的各个要素都十分重要,尤其包装作为一种多功能手段是保证果蔬物流畅通运行不可缺少的,也非常适合国情,但由于果蔬包装是一个受制于温度的、复杂的动态体系,因此,以果蔬采后生理研究为基础,以减少物流损失为目标,尽快研究形成以保鲜包装技术为重点的果蔬物流综合技术,才能有效地