CN101012018A - 聚乙烯果蔬气调保鲜袋及其生产工艺和应用 - Google Patents

聚乙烯果蔬气调保鲜袋及其生产工艺和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚乙烯果蔬气调保鲜袋，是在聚乙烯材料中添加透气母粒，吹制成筒膜，用光面对辊机挤压成带有1μm～15μm微孔的通透性筒膜，制成膜厚0.015mm～0.02mm，微孔密度50～100万个/m2，透气量15min～70min/(100mm×100mm·20g·1.013×105Pa)的保鲜袋，其中透气母粒中含有碱性纳米多孔粒子。本发明的气调保鲜袋在保湿的同时，能将袋内CO2排出并有效抑制O2，使气调和保湿同时实现，达到理想的保鲜效果。本发明的气调保鲜袋货架期比普通保鲜袋延长7天以上，冷藏保鲜期比普通保鲜袋延长1～2个月。本发明的气调保鲜袋特别适合于鲜枣的保鲜。

Description

聚乙烯果蔬气调保鲜袋及其生产工艺和应用
技术领域
本发明涉及果蔬保鲜技术领域，具体是涉及一种气调果蔬保鲜袋。本发明还涉及该气调保鲜袋的生产工艺及应用。
背景技术
果蔬是人类不可缺少的食品。由于果蔬属于活的有机体，采摘以后仍然进行呼吸，具有代谢活性，因此其保鲜就显得尤为重要。果蔬保鲜的种类很多，聚乙烯吹塑薄膜作为果蔬包装物，已经在世界各地广泛使用，但由于普通聚乙烯吹塑薄膜不透气、不透水，在果蔬贮藏过程中容易造成包装物内CO2浓度过高而不利于保鲜。
目前果蔬贮藏保鲜使用最普遍的方法有冷藏和气调贮藏。冷藏保鲜是现代果蔬贮藏的基础，也是我国普遍使用的方法，约占我国果蔬贮量的95％以上。冷藏保鲜方法简单，但货架期较短，保鲜效果较差。气调贮藏是当代最先进的果蔬贮藏技术，它是借助于机械设备，人为地控制气调冷库贮藏环境中的气体，以实现果蔬保鲜。自1918年英国科学家发明苹果气调贮藏法以来，气调贮藏在世界各地得到普遍推广，并成为果品保鲜的重要手段。我国气调贮藏库保鲜正处于发展阶段，气调贮藏工艺及设备技术复杂，投资相对较大，而我国农产品档次普遍较低，加之果蔬品种不同、产地气候差异，造成果蔬的耐贮性和气调成份差异也比较大，贮藏工艺技术要求也不尽相同，由于缺乏相应的气调贮藏基础研究及中试示范投入，限制了先进设备及工艺在果蔬保鲜加工上的应用，使得我国气调贮藏发展缓慢。
近年来，塑料薄膜袋气调保鲜技术被广泛应用于新鲜果蔬的保鲜，并以每年20％的速度增长。美国正在开展通气保鲜袋的研究，主要是在聚乙烯树脂中添加天然活性陶土，但由于保鲜袋的通气量太小，不能解决袋内CO2偏高的问题。日本用微细孔PP薄膜包装韭菜，在20℃的条件下可以保鲜5天。法国的Renlaut等研究表明，采用微孔薄膜可以有效解决草莓气调包装的问题，穿孔的微孔硅胶薄膜能满足甘蓝的气调包装要求，延长其货架寿命。以上试验仅说明了利用微孔膜保鲜具有一定的效果，但微孔膜仍然存在着通气量过小的问题，更不能将袋内的CO2排出、使O2进入袋内和同时控制湿度，达不到气调和保湿的效果，应用范围十分有限。文献报道的有孔膜实际上是在膜袋上打孔，可以排出CO2等有害气体，但不能控制O2进入，保湿效果差，仅仅有一定的短期保鲜效果。
由于鲜枣具有较高的代谢活性，贮藏期间容易失水，导致新鲜度降低，易在果肉中积累乙醇，加速果肉软化，加之鲜枣对CO2含量特别敏感，使得鲜枣成为果蔬中保鲜难度很大的一种水果。根据对鲜枣生理、病理及贮藏条件的研究，“低温、高湿、低O2、超低CO2、防腐”的技术措施是鲜枣贮藏的核心技术条件。目前现有的贮藏设施如冷库、气调库、减压设备等对完全满足上述条件有困难，不能满足对CO2敏感的鲜枣等水果的保鲜。
发明内容
本发明的目的是提供一种通气量大，可以控制CO2的排出和O2的进入，同时能保持湿度的聚乙烯果蔬气调保鲜袋。
提供一种聚乙烯果蔬气调保鲜袋的生产工艺，是本发明的另一发明目的。
本发明的目的还在于提供该聚乙烯果蔬气调保鲜袋在鲜枣保鲜上的应用。
本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋是在聚乙烯材料中添加占其重量0.1％～0.3％的透气母粒，在吹塑机上吹制成筒膜，用光面对辊机挤压透气母粒，将筒膜挤压成带有1μm～15μm孔长微孔的通透性筒膜，再切割热封制成单开口气调保鲜袋。
其中，所述的透气母粒是由以下重量百分比的原料共混制成的粒子：
碱性纳米多孔粒子              20％～30％
纳米ZnO2                      0.01％～0.1％
EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)    1％～5％
LLDPE(线性低密度聚乙烯)       25％～35％
LDPE(低密度高压聚乙烯)        25％～35％
HDPE(高密度低压聚乙烯)        6％～9％。
为保证制备的聚乙烯保鲜袋具有良好的柔软性和可添加性，其主要原料聚乙烯材料的重量百分配比为：LLDPE∶LDPE∶HDPE＝4∶4∶1。
所述的碱性纳米多孔粒子为半焦和/或活性黏土。
要使保鲜袋具有良好的保鲜效果，必须能在对水分进行控制的同时，可以调节气体的通量，为此，本发明以碱性纳米多孔粒子半焦和/或活性黏土作为添加剂，利用半焦和活性黏土微孔的表面力将果蔬呼吸产生的水分滞留在孔洞中，在水分散失明显减少的同时，形成了使气体通过的介质，达到了对气体选择性通过，延长果蔬保鲜期的目的。本发明使用的半焦和活性黏土为通过200目筛的粒径为0.015mm～0.076mm的粒子，该粒子具有2nm～110nm的孔径，且粒径为通透性筒膜厚度的1～5倍。
考虑到增强保鲜袋的抗菌效果，本发明还在原料中添加了适量的纳米ZnO2。
本发明制成的聚乙烯果蔬气调保鲜袋筒膜厚度0.015mm～0.02mm，筒膜微孔密度50～100万个/m2，透气量为15min～70min/(100mm×100mm·20g·1.013×105Pa)，即将一个长100mm×宽100mm的保鲜袋充足气体后，上面放置1个20g的重物，在1个标准大气压下，保鲜袋中气体排出的时间为15min到70min。
本发明还提供了聚乙烯果蔬气调保鲜袋的具体生产工艺，该工艺包括：
1.将半焦和/或活性黏土烘干，粉碎，通过200目筛，筛选出粒径为0.015mm～0.076mm的粒子；
2.在上述粒子中加入纳米ZnO2、EVA、LDPE、LLDPE和HDPE，经共混挤出机制成透气母粒；
3.按比例将LLDPE、LDPE与HDPE混合均匀，加入占其重量0.1％～0.3％的透气母粒，混合后装入吹塑机，吹制成筒膜；
4.采用光面对辊机将筒膜挤压成厚度0.015mm～0.020mm，膜面带有1μm～15μm孔长微孔，微孔密度50～100万个/m2的通透性筒膜；
5.将通透性筒膜经热封、切割，制成聚乙烯果蔬气调保鲜袋。
其中半焦和/或活性黏土的粉碎是先用矿山球磨机粉碎，再采用超微风力粉碎机风选出粒径为0.015mm～0.076mm的粒子。
具体地，其中透气母粒是在双螺杆共混挤出机上经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干制成，筒膜是在吹塑机上经175℃加热、共混、挤出、吹塑制成。
本发明通过水帘洞实验，发现水帘洞内的CO2和O2浓度可以同时降低，水帘洞内在总气量减少的情况下，气体可以自动补进以维持内部的气压平衡。
本发明还发现，在水中加入碱性纳米多孔粒子后，CO2的浓度可以降低到零。由于碱性纳米多孔粒子具有很强的吸湿性，能够形成一层水膜，产生对气体的吸附与脱附性能，且吸湿水的冰点为-7.8℃，膜状水的冰点为-4℃，在常温和较低温度下，水分不易散失而且不易结冰。因此，用碱性纳米多孔粒子作为添加剂，可以将微孔聚乙烯塑料膜改造成为带有水孔结构的聚乙烯保鲜膜。
将上述水帘洞原理移植到果蔬保鲜材料的研究中，制备得到了本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋。
本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋克服了国内外现有微孔膜通气量小和打孔膜不能控制O2进入及保湿效果差的技术弊端，在包装果蔬的过程中，在保湿的同时，能将保鲜袋内CO2排出并有效地抑制O2，使气调和保湿同时实现，达到理想的保鲜效果。使用本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋比气调库和气调箱运行成本低，在恒温库条件下，可用于多种果蔬的长期保鲜，在常温条件下，可用于延长货架期，对长途运输也十分有利。由于使用方便，其应用领域十分广泛，对减少果蔬的腐烂、推动世界农业的发展和提高人们的生活质量有重大作用。
本发明还提供了聚乙烯果蔬气调保鲜袋在鲜枣保鲜上的应用。
鲜枣是一种非呼吸跃变型水果，代谢活性强，对CO2非常敏感，易发生酒化，易失水软化，常温保鲜期很短，仅仅几天时间，低温贮藏保鲜期也只有一个月左右。使用本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋贮存鲜枣，在相对湿度较高的环境条件下，可将鲜枣呼吸产生的水分滞留在碱性纳米多孔粒子中形成相对稳定的水膜，水膜由吸湿水、膜状水和毛管水组成，吸湿水的吸附力为31～10000个大气压，膜状水的吸附力为6.25～31个大气压，毛管水的吸附力为1～6.25个大气压。碱性纳米多孔粒子中的水膜在使水分散失减少的同时，又成为了气体通过的介质，鲜枣呼吸产生的CO2被水膜吸收，由于空气中的CO2浓度较低，将会使CO2不断地向外扩散，这个现象可类比于一杯开口的碳酸水饮料，随着放置时间的延长，CO2就会自动逸出；同时，鲜枣呼吸所必须的O2也将通过这个水膜介质向内扩散。当介质的通氧量不够大时，水膜会瞬间破坏，使空气进入，对维持保鲜袋的内外压力起到平衡作用。虽然保鲜袋不能将O2完全控制到很低的水平，但能将O2降低到一定范围内，达到对气体的选择性通过，从而抑制鲜枣的呼吸强度，延长鲜枣的保鲜期。
在冷藏条件下，本发明的聚乙烯果蔬气调保鲜袋可以使鲜枣类果蔬的保鲜期延长到4个月，可用于对CO2敏感的鲜枣、梨、青香蕉、鲜豆角、青椒、大葱、油菜、菠菜等果蔬的贮藏保鲜，货架期比普通保鲜袋延长7天以上，冷藏保鲜期比普通保鲜袋延长1～2个月，鲜果失重小于0.5％，脆好果率大于96％，腐烂果率小于1％。
具体实施方式
实施例1
取5kg活性黏土与5kg半焦混合均匀后烘干，先用矿山球磨机粉碎，再采用超微风力粉碎机风选，通过200目筛，选出粒径不超过0.076mm的粒子8kg。
在上述粒子中加入18g纳米ZnO2、0.8kgEVA、8kgLDPE、8kgLLDPE和2kgHDPE，混合均匀后装入SJSH-30双螺杆共混挤出机，经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干，制成透气母粒。
取40kgLLDPE、40kgLDPE与10kgHDPE混合，加入0.27kg透气母粒，混合均匀后装入SJM-F1600吹塑机，在175℃下加热、共混、挤出、吹塑，制成筒膜。
采用光面对辊的机械阻尼挤压工艺技术，将筒膜挤压成厚度为0.015mm～0.020mm，孔长为1μm～15μm，微孔密度为50～100万个/m2的通透性筒膜。完成表面成孔处理后，将筒膜分别制成宽度为700mm、450mm、350mm、300mm、200mm等不同规格的筒料，收卷、包装后成为保鲜膜。
最后，将保鲜膜在JZ-700D制袋机上热封、切割，制成长度分别为800mm、700mm、650mm、500mm、200mm的不同规格的单开口气调保鲜袋，保存在无阳光直接照射的冷凉干燥处。
实施例2
取5kg活性黏土与5kg半焦混合均匀后烘干，先用矿山球磨机粉碎，再采用超微风力粉碎机风选，通过200目筛，选出粒径不超过0.076mm的粒子8kg。
在上述粒子中加入10g纳米ZnO2、1kgEVA、10kgLDPE、10kgLLDPE和2kgHDPE，混合均匀后装入SJSH-30双螺杆共混挤出机，经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干，制成透气母粒。
取40kgLLDPE、40kgLDPE与10kgHDPE混合，加入0.15kg透气母粒，混合均匀后装入SJM-F1600吹塑机，在175℃下加热、共混、挤出、吹塑，制成筒膜。
采用光面对辊的机械阻尼挤压工艺技术，将筒膜挤压成厚度为0.015mm～0.020mm，孔长为1μm～15μm，微孔密度为50～100万个/m2的通透性筒膜。完成表面成孔处理后，将筒膜制成不同宽度的筒料，收卷、包装后成为保鲜膜。
将保鲜膜在JZ-700D制袋机上热封、切割，制成不同规格的单开口气调保鲜袋，保存在无阳光直接照射的冷凉干燥处。
实施例3
取10kg活性黏土，烘干后，先用矿山球磨机粉碎，再采用超微风力粉碎机风选，通过200目筛，选出粒径不超过0.076mm的粒子8kg。
在上述粒子中加入12g纳米ZnO2、0.8kgEVA、8kgLDPE、8kgLLDPE和2kgHDPE，混合均匀后装入SJSH-30双螺杆共混挤出机，经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干，制成透气母粒。
取40kgLLDPE、40kgLDPE与10kgHDPE混合，加入0.15kg透气母粒，混合均匀后装入SJM-F1600吹塑机，在175℃下加热、共混、挤出、吹塑，制成筒膜。
采用光面对辊的机械阻尼挤压工艺技术，将筒膜挤压成厚度为0.015mm～0.020mm，孔长为1μm～15μm，微孔密度为50～100万个/m2的通透性筒膜。完成表面成孔处理后，将筒膜制成不同宽度的筒料，收卷、包装后成为保鲜膜。
将保鲜膜在JZ-700D制袋机上热封、切割，制成不同规格的单开口气调保鲜袋，保存在无阳光直接照射的冷凉干燥处。
实施例4
取10kg半焦，烘干后，先用矿山球磨机粉碎，再采用超微风力粉碎机风选，通过200目筛，选出粒径不超过0.076mm的粒子8kg。
在上述粒子中加入18g纳米ZnO2、1kgEVA、10kgLDPE、10kgLLDPE和2kgHDPE，混合均匀后装入SJSH-30双螺杆共混挤出机，经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干，制成透气母粒。
取40kgLLDPE、40kgLDPE与10kgHDPE混合，加入0.24kg透气母粒，混合均匀后装入SJM-F1600吹塑机，在175℃下加热、共混、挤出、吹塑，制成筒膜。
采用光面对辊的机械阻尼挤压工艺技术，将筒膜挤压成厚度为0.015mm～0.020mm，孔长为1μm～15μm，微孔密度为50～100万个/m2的通透性筒膜。完成表面成孔处理后，将筒膜制成不同宽度的筒料，收卷、包装后成为保鲜膜。
将保鲜膜在JZ-700D制袋机上热封、切割，制成不同规格的单开口气调保鲜袋，保存在无阳光直接照射的冷凉干燥处。
实施例5
2005年10月7日，从山东沾化县下洼镇果园购回冬枣5吨，成熟度为白熟期到初红期，当晚运回太原，在山西省农科院保鲜所进行了批量试验。
试验分为5个处理：a、0.03mm厚PVC保鲜袋；b、0.025mm厚PE保鲜袋；c、0.020mm厚气调保鲜袋；d、气调箱；e、0.020mm厚打孔袋为对照CK(每kg容量鲜枣在袋上打2个直径0.8cm的圆孔)。挑选无伤、无病、单果重在10g～12g的果实经预冷后装入袋/箱中，每袋/箱10kg，每个处理重复3次。贮藏期间定期测定O2和CO2的含量，定期检查果实的脆好果率。
其中，气调保鲜袋的贮藏温度为-0.5℃～-1.5℃，气调箱的气体指标控制在O2＝5％，CO2＜1％。
表1不同类型保鲜袋中气体成分比例及对冬枣贮藏效果的影响
保鲜袋类型                   90天                    115天
CO2含量，％  O2含量，％  脆好果率，％ CO2含量，％  O2含量，％  脆好果率，％
PVC保鲜袋     6.9     9.7     10.4     7.0     9.4     0
PE保鲜袋     6.1     11.0     17.5     6.7     12.0     0
气调保鲜袋     0.8     14.3     97.0     0.7     15.0     90.2
气调箱     0.5     5.0     98.8     0.5     5.2     92.7
打孔袋CK     0.1     20.8     87.2     0.1     20.9     68.0
从试验数据中可以看出，同普通保鲜袋相比，在冷库(-0.5℃～-1.5℃)条件下，10kg容量气调保鲜袋中的CO2浓度最大值仅为0.8％，O2浓度可以控制在15％左右，袋内相对湿度可保持在95％以上，基本满足了鲜枣贮藏对“低温、低O2、超低CO2、高湿”的要求，因而贮藏效果明显好于普通的聚氯乙烯(PVC)袋、聚乙烯(PE)袋和打孔袋，气调保鲜袋贮藏90天和115天的脆好果率分别为97％和90.2％，与气调箱中贮藏效果接近。而普通保鲜袋中果实脆好果率90天时已经低于20％，115天时全部变软和腐烂，是由于袋内积累CO2浓度较高所致。虽然打孔袋中CO2浓度较低，但O2浓度高，贮藏效果也不佳。
实施例6
2006年10月2日，从山西省清徐县徐沟镇采摘的沾化冬枣，着红面积30％左右，预冷后装入气调保鲜袋中，每袋10kg，每个处理重复3次，对照组普通保鲜袋为不透气袋。试验结果表明，装入普通不透气保鲜袋的冬枣，脆好果率大于90％的保鲜期不足1个月，而气调保鲜袋的保鲜期则要长的多(试验还在进行中)，具体数据见下表。
表2气调保鲜袋对沾化冬枣(产地山西省清徐县徐沟镇)的保鲜效果
    测定时间     温度，℃     失水量，％   脆好果率，％
    2006.10.4     气调保鲜袋     -2.5     0.0     100
普通保鲜袋 -2.5 0.0 100
2006.11.4     气调保鲜袋     -3.0     0.5     99.0
    普通保鲜袋     -2.5     0.2     76.0
2006.12.4     气调保鲜袋     -3.5     0.8     98.0
    普通保鲜袋     -2.5     0.3     56
    2006.12.14     气调保鲜袋     -3.0     1.0     97
    2007.1.8     气调保鲜袋     -3.0     1.0     95

Claims (10)

1、聚乙烯果蔬气调保鲜袋，是在聚乙烯材料中添加占其重量0.1％～0.3％的透气母粒，在吹塑机上吹制成筒膜，经光面对辊机挤压透气母粒，将筒膜挤压成带有1μm～15μm孔长微孔的通透性筒膜，再切割热封制成单开口气调保鲜袋。
2、根据权利要求1所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋，其特征是所述的透气母粒是由以下重量百分比的原料共混制成的粒子：
碱性纳米多孔粒子      20％～30％
纳米ZnO2              0.01％～0.1％
EVA                   1％～5％
LLDPE                 25％～35％
LDPE                  25％～35％
HDPE                  6％～9％。
3、根据权利要求1所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋，其特征是所述的聚乙烯材料的重量百分配比为：LLDPE∶LDPE∶HDPE＝4∶4∶1。
4、根据权利要求2所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋，其特征是所述的碱性纳米多孔粒子为半焦和/或活性黏土。
5、根据权利要求4所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋，其特征是所述的半焦和/或活性黏土为通过200目筛的粒径为0.015mm～0.076mm的粒子，该粒子具有2nm～110nm的孔径，且粒径为通透性筒膜厚度的1～5倍。
6、根据权利要求1所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋，其特征是所述的通透性筒膜的厚度为0.015mm～0.02mm，筒膜上的微孔密度为50～100万个/m2。
7、权利要求1的聚乙烯果蔬气调保鲜袋的生产工艺，包括：
将半焦和/或活性黏土烘干，粉碎，通过200目筛，筛选出粒径为0.015mm～0.076mm的粒子；
在上述粒子中加入纳米ZnO2、EVA、LDPE、LLDPE和HDPE，经共混挤出机制成透气母粒；
按比例将LLDPE、LDPE与HDPE混合均匀，加入占其重量0.1％～0.3％的透气母粒，混合后装入吹塑机，吹制成筒膜；
采用光面对辊机将筒膜挤压成厚度0.015mm～0.020mm，膜面带有1μm～15μm孔长微孔，微孔密度50～100万个/m2的通透性筒膜；
将通透性筒膜经热封、切割，制成聚乙烯果蔬气调保鲜袋。
8、根据权利要求7所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋的生产工艺，其特征是采用超微风力粉碎机风选出粒径为0.015mm～0.076mm的粒子。
9、根据权利要求7所述的聚乙烯果蔬气调保鲜袋的生产工艺，其特征是所述的透气母粒是在双螺杆共混挤出机上经150℃高温改性、拉丝、切粒、烘干制成，所述的筒膜是在吹塑机上经175℃加热、共混、挤出、吹塑制成。
10、权利要求1的聚乙烯果蔬气调保鲜袋在鲜枣保鲜上的应用。
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