CN114007430A - 防止物品降解和分解的方法 - Google Patents

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Abstract

在一种或多种基材的表面上形成保护性包衣的方法。所述方法包括提供包含在溶剂中的包衣剂的混合物，由混合物形成雾，使雾接触所述一种或多种基材的外表面，使得一部分混合物积聚在所述一种或多种基材的至少一部分外表面上。然后从所述一种或多种基材的表面至少部分地除去混合物中的溶剂，例如通过蒸发或强制对流，从而在所述一种或多种基材的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。保护性包衣可以例如至少在一定程度上保护基材免受生物或非生物应激因素的影响，例如质量或水分损失、氧化、霉菌、真菌或侵染。

Description

防止物品降解和分解的方法
相关申请
本申请要求于2019年6月4日提交的美国临时专利申请第62/857,207号的优先权和权益，其内容和公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及处理农产品(produce)、农业产品(agricultural products)和其他易腐物品的方法，以降低变质率并延长其保质期。
发明背景
植物和新鲜农产品等常见农产品在暴露于环境中时极易降解和分解(即变质)。农产品的降解可通过非生物方式发生，例如，由于水分从农产品外表面蒸发到大气中，被从环境扩散到农产品中的氧气氧化，表面机械损伤，和/或光诱导降解(即光降解)。此外，细菌、真菌、病毒和/或害虫等生物应激源可侵染和分解农产品。
作为一种天然的针对腐坏变质的防护措施，所有陆地植物的空中表面都覆盖着一种称为角质的薄的、高度交联的聚酯。在角质层上沉积一层可食用的包衣可以减少水分损失和/或氧化，同时有助于抵抗表面磨损。通过首先将包衣成分添加到溶剂中以形成混合物(例如，溶液、悬浮液、胶体或乳液)，然后将混合物施加到表面，最后让溶剂蒸发，从而使包衣成分形成包衣，可在产品表面沉积可食用包衣。
含有包衣成分的混合物可通过多种方式施加于待包衣产品。例如，可以将产品浸泡在混合物浴中，然后将其取出并放置在干燥架上。或者，可以用混合物喷洒产品，并且可以任选地同时旋转以确保完全覆盖。通常希望用于沉积包衣的沉积方法能够完全(或接近完全)覆盖产品，同时还与商业设施中用于清洁、处理和分选产品的其他工艺和设备兼容。
发明概述
本文所述的方法和装置用于处理基材(例如，产品、易腐物品或其他物品)，以防止其降解和分解(例如，变质)。该方法通常包括由包含在溶剂中的包衣剂的混合物(例如，溶液、胶体、悬浮液或乳液)在基材的外表面上形成保护性包衣。通过形成雾将混合物施加到表面，雾由平均直径约为100微米或更小的混合物液滴形成，并使雾接触基材表面，从而使一部分混合物积聚在基材的至少一部分表面上。然后将混合物中的溶剂至少部分地从表面除去(例如，通过蒸发或强制对流)，并且保留在表面上的包衣剂形成保护性包衣。例如，保护性包衣可用于保护基材，并保护其免受机械损伤或生物或非生物应激源(例如质量或水分损失、氧化、霉菌、真菌或侵染)的影响。
因此，在第一方面，在基材表面上形成保护性包衣的方法可包括形成包含混合物液滴的雾，该混合物包含在溶剂中的包衣剂，并使雾接触基材的至少一部分表面，使得一部分混合物积聚在基材的至少一部分表面上。该方法还可以包括至少部分地从基材表面上的混合物中去除溶剂，从而在基材的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
在第二方面，在基材表面上形成保护性包衣的方法可包括形成包含第一混合物的液滴的第一雾，该第一混合物包含在第一溶剂中的第一包衣剂，并使第一雾接触基材表面，使得一部分第一混合物积聚在基材的至少一部分表面上。该方法还可以包括从基材表面上的混合物中至少部分地去除第一溶剂，从而在基材的至少一部分表面上由第一包衣剂形成第一保护性包衣。该方法还可以包括形成包含第二混合物液滴的第二雾，该第二混合物包含在第二溶剂中的第二包衣剂，并且使第二雾接触基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材表面之一或两者，使得该第二混合物积聚在一部分基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材的至少一部分表面之一或两者上。该方法还可以包括从基材表面上的第二混合物中至少部分地去除第二溶剂，从而在未完全包衣第一保护性包衣的基材表面或在基材表面上的第一保护性包衣之一或两者的至少一部分上由第二包衣剂形成第二保护性包衣。第一混合物可以与第二混合物相同或不同。将第一雾施加到基材上的时间量可以与第二雾的时间量大致相同或者与第二雾的时间量不同。
在第三方面，在容器内多个物品的表面上形成保护性包衣的方法可包括使包含混合物液滴的雾通过容器中的一个或多个开口进入容器，该混合物包含在溶剂中的包衣剂。然后，雾可通过容器内部分散，以接触多个物品，从而在至少一部分多个物品上由包衣剂形成保护性包衣。
在第四方面，在多个物品表面形成保护性包衣的方法可包括在围合空间(enclosure)中形成雾，雾包括混合物的液滴，其中混合物包括在溶剂中的包衣剂。该方法还可包括在至少部分地形成雾之后，将多个物品移动到该围合空间中，从而使雾接触多个物品，使得一部分混合物积聚在多个物品的表面上。该方法还可包括使溶剂从物品表面上的混合物中至少部分去除，从而在多个物品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
在第五方面，在收获前的农产品表面上形成保护性包衣的方法可包括形成包含混合物液滴的雾，该混合物包含在溶剂中的包衣剂。该方法还可包括使雾接触收获前的农产品的外表面，使得一部分混合物积聚在收获前农产品的表面上，从而在收获前农产品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。此外，雾通过收获前的农产品周围的开口扩散，以提高收获前的农产品外表面上保护性包衣的覆盖率。
在第六方面，在基材表面形成保护性包衣的方法可包括加热混合物以形成蒸气，其中该混合物包含在溶剂中的包衣剂，并冷却蒸气以形成雾。该方法还可包括使雾接触基材表面，从而使一部分混合物积聚在基材表面上，从而在基材的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
在第七方面，用于将保护性包衣施加到基材上的装置(assembly)可包括其中具有混合物的储器，该混合物包含在溶剂中的包衣剂。该装置还可包括热交换器和泵，其被配置为强制混合物通过热交换器。热交换器能够被加热到足够高的温度，使混合物在强制通过热交换器时变成蒸气。
本文所述的任何方法或装置可包括以下一个或多个步骤或特征，单独或相互组合。基材或物品可以是易腐烂的。基材或物品可以是植物或可以包括农产品，例如收获前或收获后的农产品。基材或物品可在雾中保持不超过2分钟，以使一部分混合物积聚在基材或物品表面上。在至少一部分基材或物品表面上由包衣剂形成保护性包衣可包括至少部分地从基材或物品表面上的混合物中去除溶剂。至少95％的溶剂可在30分钟或更短时间后蒸发。在基材或物品上由包衣剂形成保护性包衣可包括通过容器中至少一个开口的对流冷却或干燥基材或物品。形成雾可包括加热混合物以形成蒸气，以及冷却蒸气以形成雾。雾滴的平均直径约为100微米或更小。加热混合物可包括使混合物通过保持在至少150℃温度下的热交换器。保护性包衣可为至少0.1微米厚。保护性包衣可以是可食用的。溶剂可包括水和/或乙醇。包衣剂可包括单体、低聚物、脂肪酸、酯、酰胺、胺、硫醇、羧酸、醚、脂肪族蜡、醇或盐。包衣剂可包括式I化合物，其中式I如下文所定义。该装置还可包括喷嘴，并且任选地，该装置可被配置为使得蒸气在离开所述喷嘴时变成雾，并且雾滴可包含该包衣剂和溶剂。
如本文所用，“基材”是指在其表面上形成保护性包衣的任何物体或材料。尽管在许多应用中在基材的整个外表面上形成包衣，但在一些应用中包衣可能不覆盖整个外表面或可能包括暴露一部分基材外表面的孔隙或多孔区域。
如本文所用，“阳离子部分”是任何有机或无机带正电荷的离子。
通篇使用以下缩写。十六烷酸(即棕榈酸)缩写为“PA”。十八烷酸(即硬脂酸)缩写为“SA”。十四烷酸(即肉豆蔻酸)缩写为“MA”。(9Z)-十八碳烯酸(即油酸)缩写为“OA”。十二烷酸(例如，月桂酸)缩写为“LA”。十一烷酸(例如，十一酸)缩写为“UA”。癸酸(例如羊蜡酸)缩写为“CA”。棕榈酸1,3-二羟基丙-2-基酯(即2-甘油棕榈酸酯)缩写为“PA-2G”。十八烷酸1,3-二羟基丙-2-基酯(即2-甘油硬脂酸酯)缩写为“SA-2G”。十四烷酸1,3-二羟基丙-2-基酯(即2-甘油肉豆蔻酸酯)缩写为“MA-2G”。(9Z)-十八碳烯酸1,3-二羟基丙-2-基酯(即2-甘油油酸酯)缩写为“OA-2G”。棕榈酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油棕榈酸酯)缩写为“PA-1G”。十八烷酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油硬脂酸酯)缩写为“SA-1G”。十四烷酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油肉豆蔻酸酯)缩写为“MA-1G”。(9Z)-十八碳烯酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油油酸酯)缩写为“OA-1G”。十二烷酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油月桂酸酯)缩写为“LA-1G”。十一烷酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油十一烷酸酯)缩写为“UA-1G”。癸酸2,3-二羟基丙-1-基酯(即1-甘油癸酸酯)缩写为“CA-1G”。硬脂酸的钠盐缩写为“SA-Na”。肉豆蔻酸的钠盐缩写为“MA-Na”。棕榈酸的钠盐为“PA-Na”。硬脂酸的钾盐缩写为“SA-K”。肉豆蔻酸的钾盐缩写为“MA-K”。棕榈酸的钾盐缩写为“PA-K”。硬脂酸的钙盐缩写为“SA-Ca”。肉豆蔻酸的钙盐缩写为“MA-Ca”。棕榈酸的钙盐缩写为“PA-Ca”。硬脂酸的镁盐缩写为“SA-Mg”。肉豆蔻酸的镁盐缩写为“MA-Mg”。棕榈酸的镁盐缩写为“PA-Mg”。
附图的简要说明
图1是产生雾的雾化器和雾被施加到基材上的示意图。
图2举例说明了一种在基材表面上形成保护性包衣的方法。
图3举例说明了一种在容器中的多个物品的表面上形成保护性包衣的方法。
图4举例说明了一种在多个物品的表面上形成保护性包衣的另一种方法。
图5举例说明了一种在收获前的农产品表面上形成保护性包衣的方法。
图6是配置为向容器内的鳄梨施加雾的雾化器的照片。
图7是可填充有待通过如本文所述的雾化来包衣的农产品或其他基材的室的照片。
图8是通过如本文所述的雾化包衣然后在环境条件下储存的草莓的质量损失率图。
图9是通过如本文所述的雾化包衣然后在冷藏条件下储存的草莓的质量损失率图。
图中相同的数字表示相同的元件。
发明详述
保护性包衣可用于各种应用，以保护物品免受机械损伤、降解、分解、变质，并作为水和气体进出物品的屏障。对于易腐物品，如收获的农产品，可食包衣可通过降低物品失水率和氧气扩散到物品中的速率来延长货架期。可通过首先将包衣成分(本文中的“包衣剂”)添加到溶剂中以形成混合物(例如，溶液、悬浮液、胶体或乳液)，然后将混合物施加到物品表面，最后去除溶剂(例如，通过蒸发或强制对流)，将包衣沉积在物品表面上，从而在物品表面上形成包衣剂的包衣。
本文描述的是用于沉积保护性包衣的方法，该方法可增加包衣基材的覆盖范围，避免因过度暴露于溶剂而造成的损坏，并与包装成供分销的诸如农产品之类的物品的多种配置兼容。在每种方法中，雾由包括在溶剂中的包衣剂的混合物形成，并且雾滴被施加到一个或多个基材的表面上。如本文所用，“雾”是指平均直径小于约150微米的液滴集合。尤其是雾滴可以足够小，以至于它们可以有效地悬浮在大气中，并在重力的影响下需要一段时间才能沉降到地面上。这使得雾滴在重力将雾滴拉向地面之前通过小的或窄的开口扩散，因此与传统的喷涂方法相比，可以导致提高表面覆盖率。例如，施加到包含多个基材的容器中的雾可通过基材之间的开口扩散，并最终沉积在通常无法通过常规喷雾到达的基材表面上。
本文所述的任何雾可形成为湿雾或干雾。湿雾由比干雾更大的液滴形成。例如，湿雾通常可包含平均直径在约25至100微米之间(在一些实施方案中为约30微米)的液滴，而干雾通常可包含平均直径在约5至20微米之间(并且在一些实施方案中为约10微米)的液滴。在某些情况下，可能优选雾是干雾或由平均直径为至少5微米、至少10微米、至少15微米或至少20微米的液滴形成。当使用干雾和/或当液滴太小时，在某些情况下，实现充分覆盖基材表面所需的时间可能很长。当雾滴足够大和/或雾足够稠密时，如果基材在雾中保持少于3分钟、少于2分钟、少于90秒、少于75秒、少于1分钟、少于50秒、少于40秒或少于30秒，则可以实现基材的充分覆盖。
由本文所述的混合物(例如，包括在溶剂中的包衣剂的溶液、悬浮液、胶体或乳液)形成的任何雾(湿雾和干雾)可通过以下热雾化方法形成。包含在储器内的混合物由泵例如高压泵强制通过高温热交换器，导致混合物蒸发。热交换器可保持在至少150℃、至少200℃、至少250℃或至少300℃的温度。然后将该蒸气排放到大气中。当蒸气与相对较冷的大气接触并开始膨胀时，它凝结成小液滴，形成雾。也可以使用本领域技术人员已知的其他热和非热方法来形成雾，包括但不限于超声雾化，或使用旋转雾化器，或脉冲喷射热雾化器。
图1示出雾化器100产生本文中任何一种雾的示意图，然后将该雾施加到基材110上以在基材表面上形成保护性包衣。雾化器100包括储器102，储器102包含由其形成雾的流体(例如包衣剂和溶剂混合物)。泵112强制流体通过热交换器104，其中流体被加热到足够高的温度以使其蒸发。然后蒸气通过喷嘴106排放到大气中，在大气中冷凝并形成雾108。然后将雾108导向基材110的表面(例如，通过直接雾化基材110或通过首先形成雾108，然后将基材110放置在雾108中)，其中雾在周围扩散并最终沉降(例如，积聚)在基材110的表面在基材110的表面上。在一些实施方式中，基材110和雾108之间的温差导致雾滴积聚和/或粘附在基材110的表面上。一旦实现对基材110表面的充分覆盖(技术人员容易确定的特征)，从雾中移除基材，并且从基材110表面上的混合物中至少部分地除去溶剂，例如通过蒸发和/或强制对流。包衣剂保留在基材110的表面上并形成保护性包衣。
图2示出了在基材表面上形成保护性包衣的方法200。首先，由包括在溶剂中的包衣剂的混合物(例如，溶液、悬浮液、乳液或胶体)形成雾(步骤202)。例如，雾可通过本文所述的任何雾化方法形成。接下来，将基材放置在雾中，并且允许雾接触基材的表面(步骤204)，使得一部分混合物积聚在基材的表面上。在某些情况下，将基材置于雾中包括将基材保持在适当位置并使雾接触基材。在其他情况下，将基材置于雾中包括形成雾，然后将基材移入雾中。最后，在混合物充分覆盖基材表面后，从基材表面上的混合物中至少部分去除溶剂，从而在至少大部分表面上由包衣剂形成保护性包衣(步骤206)。例如，溶剂的去除(或部分去除)例如可以通过使溶剂蒸发(并且任选地同时加热基材以加速蒸发)、强制对流(例如，通过向基材上吹空气或氮气或其他气体)或其组合来实现。
图2的方法200与用于将混合物施加到基材表面以形成保护性包衣的其他技术相比，可以提供以下一个或多个优点。(i)基材(或容纳基材的容器)在混合物的施加过程中不需要手动处理(如浸涂通常需要)。(ii)减少基材与溶剂的接触可减少溶剂可能对基材造成的损坏或降解。(iii)与常规喷涂相比，在某些情况下，可实现液滴对表面的改进和/或更完全覆盖，尤其是对于具有不规则形状表面的基材。(iv)在某些情况下，可对基材的整个表面进行处理，而无需在施加过程中转动或以其他方式移动基材，这在常规喷涂的情况下可能需要。(v)在许多情况下，与其他施加技术相比，当混合物通过雾化施加时，基材可以显著更快地干燥(并且至少部分去除溶剂)。例如，至少90％(例如，至少95％)的溶剂可以在30分钟或更短、25分钟或更短、20分钟或更短、15分钟或更短、10分钟或更短、5分钟或更短、3分钟或更短、或1分钟或更短的时间内从表面去除。
本文描述的用于在物品和基材上形成保护性包衣的雾化方法对于将包衣施加到容器中的多个基材(例如，在冷藏箱或其他运输容器中的农产品，包含在改进的空气包装中的农产品，或包装在盒子或其他运输容器中的农产品)上是有用且有利的。例如，可将包括混合物液滴的雾引入容器中，例如通过容器中的开口，而不是从容器中取出物品以将包衣混合物施加到物品上。然后雾通过相邻基材之间的开口扩散，以接触容器内基材的大部分暴露表面。
鉴于上述情况，图3示出了用于在容器中的多个物品上形成保护性包衣的方法300。首先，将未包衣物品放置或接收在容器中(步骤302)。接下来，将包括本文所述任何混合物的液滴的雾引导通过容器中的一个或多个开口(步骤304)。然后允许雾通过容器内部扩散，以接触容器中的物品(步骤306)，使得一部分混合物积聚在物品表面上。与本公开的其他方法一样，然后可以从物品表面上的混合物中至少部分地去除溶剂，并且可以在至少大部分物品的表面上由混合物中的包衣剂形成包衣。任选地，可通过容器中的一个或多个开口的对流冷却或干燥物品(例如，通过一个或多个开口吹入空气、氮气或其他气体)。
在一些实施方式中，在围合空间中形成本文所述的一种或多种雾，然后将一个或多个待包衣的物品通过围合空间，从而使雾滴在物品通过围合空间时至少部分地覆盖物品的表面。例如，传送系统上的物品(或通过传送系统移动的板条箱中的物品)可穿过形成雾的围合空间区域，使得雾滴施加到物品的表面。
鉴于上述情况，图4示出了用于在多个物品上形成保护性包衣的另一种方法400。首先，在围合空间中形成雾，雾由包括在溶剂中的包衣剂的混合物形成(步骤402)。在至少部分形成雾后，将未包衣的物品移入围合空间中，使雾接触物品，从而使一部分混合物积聚在物品的表面上，直到达到物品的充分表面覆盖(步骤404)。然后将混合物中的溶剂从物品的表面至少部分地移除，从而在物品表面上形成保护性包衣(步骤406)。
在一些实施方案中，从物品和/或基材的表面去除至少10质量％的溶剂，例如，15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100质量％。已去除溶剂的质量百分比可使用本领域技术人员已知的方法容易地测定。例如，去除的溶剂的质量百分比可以根据以下等式确定，
Figure BDA0003434472110000101
其中Mx是在x时刻的基材质量，Mu是未包衣基材的质量，Mc是刚包衣后包衣基材的质量。此外，已经从基材表面去除的溶剂的百分比可以替代地使用视觉技术来监测，例如红外光谱，其中随时间推移监测可归因于溶剂的光谱中的峰，例如水或醇特有的OH伸缩峰。
本文所述的雾化方法也有利于在收获前的农产品表面上形成保护性包衣，因为雾可通过收获前的农产品周围的开口分散，以提高保护性包衣在收获前的农产品的外表面上的覆盖率。在收获前的农产品上形成保护性包衣的方法示于图5中。首先，形成包括混合物液滴的雾，该混合物包括在溶剂中的包衣剂(步骤502)。然后将雾导向含有收获前的农产品的一种或多种植物，使得雾中混合物的液滴接触收获前农产品的外表面(步骤504)，从而使一部分混合物积聚在收获前农产品的表面。雾能够通过农产品周围的开口分散，从而提高雾滴中的混合物对农产品的覆盖。最后，从农产品中至少部分地去除混合物的溶剂(例如，通过使溶剂蒸发)，从而在收获前的农产品的至少部分表面上由包衣剂形成保护性包衣(步骤506)。
在使用本文所述的雾化方法施加保护性包衣之后，可随后收获该收获前的农产品。一旦农产品被收获，如果需要，可使用本文所述的雾化方法，或者通过更传统的喷洒、喷雾或刷涂包括包衣剂的混合物，或者通过将基材浸入包含本文所述的包衣剂的混合物中将第二保护性包衣施加到农产品的表面。随后从混合物中除去至少一部分溶剂产生在收获的农产品的至少一部分表面上(或在其收获前包衣的表面上)由包衣剂形成的第二保护性包衣。
对于本文所述的用于形成包衣的任何雾化方法，包括图2-5所示的那些和上文所述，可以将多个雾化层(即，通过连续雾化物品并使其干燥而形成的多个包衣)施加到被包衣的物品上。例如，可以形成包含第一混合物的第一液滴的第一雾，其中第一混合物包括在第一溶剂中的第一包衣剂，并且第一液滴可以被导向至物品的表面。然后可以从表面至少部分地除去第一溶剂(例如，通过蒸发)，从而在物品的表面上由第一包衣剂形成第一层包衣。然后可将基材第二次雾化并随后干燥以在基材表面上(或在其第一包衣上)形成第二层保护性包衣。用于形成第二层包衣的混合物可以与用于形成第一层的第一混合物相同或不同。物品在第一次雾中的停留时间可以与物品在第二次雾中的停留时间相同或不同。对于另外的层，例如第三层、第四层等，可以进一步重复该过程。
本文所述的雾化方法也可与其他方法结合，以在基材表面形成包衣。例如，可使用本文所述的雾化方法施加根据本发明的保护性包衣的基础层。然后，可使用本文所述的雾化方法，或通过更传统的方法，包括但不限于，在基材表面上喷洒、喷雾或刷涂包含本文所述包衣剂的混合物，或将基材浸入包含包衣剂的混合物中将保护性包衣的其他层施加到基材表面。或者，本文所述的雾化方法可用于增强优选通过本发明的雾化方法施加的已存在于基材表面上的保护性包衣。例如，具有如本文所述的保护性包衣的基材可使用如本文所述的包衣混合物使用本发明的雾化方法进行第二次或后续处理。例如，本文所述的雾化方法可用于增强先前施加到基材上但随着时间的推移已开始磨损的包衣，从而延长保护性包衣的有益效果。
例如，本文所述的任何雾滴的平均直径可为小于100微米、小于95微米、小于90微米、小于85微米、小于80微米、小于75微米、小于70微米、小于65微米、小于60微米、小于55微米、小于50微米、小于45微米、小于40微米、小于35微米、小于30微米、小于25微米、小于20微米、小于15微米、小于10微米、小于5微米、1至100微米、1至95微米、1至90微米、1至85微米、1至80微米、1至75微米、1至70微米、1至65微米、1至60微米、1至55微米、1至50微米、1至45微米、1至40微米、1至35微米、1至30微米、1至25微米、1至20微米、1至15微米、1至10微米、1至5微米、5至100微米、5至95微米、5至90微米、5至85微米、5至80微米、5至75微米、5至70微米、5至65微米、5至60微米、5至55微米、5至50微米、5至45微米、5至40微米、5至35微米、5至30微米、5至25微米、5至20微米、5至15微米、5至10微米、25至100微米、25至95微米、25至90微米、25至85微米，25至80微米、25至75微米、25至70微米、25至65微米、25至60微米、25至55微米、25至50微米、25至45微米、或25至40微米。
在一些实施方案中，根据本发明，使用本文所述的方法将一个或多个基材的表面与雾接触，产生覆盖一个或多个基材表面50％至100％的保护性包衣。例如，在一些实施方案中，本文所述的保护性包衣覆盖基材表面的50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。
包衣剂可以是能够通过上述方法在基材的至少一部分表面上形成保护性包衣的任何化合物或化合物的组合。可以配制包衣剂，使得所得包衣至少在一定程度上保护基材免受生物和/或非生物应激源的影响。例如，包衣可以防止或抑制氧和/或水的转移，从而至少在一定程度上防止基材氧化和/或通过蒸腾/渗透/蒸发失水。包衣剂可另外地或替代地配制成使得所得包衣至少在一定程度上提供对CO2、乙烯和/或其他气体转移的屏障。在基材易腐烂和/或可食用的情况下，例如当基材是植物、农产品或一片农产品时，包衣剂优选由食用安全且无味的无毒化合物组成。例如，包衣剂可由脂肪酸和/或其盐或酯形成或包括脂肪酸和/或其盐或酯。脂肪酸酯可以是例如乙酯、甲酯或甘油酯(例如，1-甘油酯或2-甘油酯)。
本文所述的任何混合物中的包衣剂可例如包括脂肪酸和/或其盐或酯。在一些实施方式中，包衣剂包括单酰基甘油酯(例如，1-单酰基甘油酯或2-单酰基甘油酯)。在一些实施方案中，包衣剂包括单体、低聚物、脂肪酸、酯、酰胺、胺、硫醇、羧酸、醚、脂肪族蜡、醇或盐(有机或无机盐)中的至少一种。单体、低聚物、脂肪酸、酯、酰胺、胺、硫醇、羧酸、醚、脂肪族蜡、醇、盐或其组合可以例如源自植物物质，例如角质。
包括脂肪酸(例如，棕榈酸、硬脂酸、肉豆蔻酸和/或其他脂肪酸)和/或其酯或盐的包衣剂既对人食用安全，又可用作包衣剂以形成可有效减少各种农产品的质量损失和氧化的包衣。例如，由包括棕榈酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕榈酸的1-甘油酯(即，棕榈酸2,3-二羟基丙烷-1-基酯，本文称为“PA-1G”)、棕榈酸的2-甘油酯(即，棕榈酸1,3-二羟基丙烷-2-基酯，本文称为“PA-2G”)、肉豆蔻酸的1-甘油酯(即，十四酸2,3-二羟基丙烷-1-基酯，本文称为“MA-1G”)、硬脂酸的1-甘油酯(即，十八烯酸2,3-二羟基丙烷-1-基酯，本文称为“SA-1G”)和/或其他脂肪酸或其盐或酯的各种组合在内的包衣剂形成的包衣已被证明可有效降低多种农产品的质量损失率，例如酸橙(finger limes)、鳄梨、蓝莓和柠檬。本文中的任何包衣剂可包括上述任何化合物。
在一些实施方式中，包衣剂包括一种或多种式I化合物，其中式I是:
Figure BDA0003434472110000131
其中：
R选自-H、-甘油基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基、杂芳基或阳离子部分，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个选自卤素(例如Cl、Br或I)、羟基、硝基、-CN、-NH2、-SH、-SR15、-OR14、-NR14R15、C1-C6烷基、C2-C6烯基或C2-C6炔基的基团取代；
R1、R2、R5、R6、R9、R10、R11、R12和R13在每次出现时各自独立地为-H、-(C＝O)R14、–(C＝O)H、–(C＝O)OH、–(C＝O)OR14、–(C＝O)-O-(C＝O)R14、–O(C＝O)R14、-OR14、-NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；
R3、R4、R7和R8在每次出现时各自独立地为–H、–OR14、–NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个–OR14、–NR14R15、–SR14或卤素取代；或者
R3和R4可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；和/或
R7和R8可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；
R14和R15在每次出现时各自独立地为-H、芳基、杂芳基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基或-C2-C6炔基；
符号
Figure BDA0003434472110000141
表示单键或顺式或反式双键；
n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
m为0、1、2或3；
q为0、1、2、3、4或5；和
r为0、1、2、3、4、5、6、7或8。
在一些实施方案中，R选自-H、-CH3或-CH2CH3。在一些实施方案中，R选自-H、-甘油基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个C1-C6烷基或羟基取代。在一些实施方案中，R是阳离子部分。式I化合物可包括盐(例如，当R为阳离子部分时)，例如钠盐如SA-Na、PA-Na或MA-Na，钾盐如SA-K、PA-K、或MA-K、钙盐如SA-Ca、PA-Ca或MA-Ca，或镁盐如SA-Mg、PA-Mg或MA-Mg。
在一些实施方案中，包衣剂包含单酰基甘油酯(例如，1-单酰基甘油酯或2-单酰基甘油酯)。1-单酰基甘油酯和2-单酰基甘油酯之间的区别在于甘油基酯的连接点。因此，在一些实施方案中，包衣剂包含式I-A的化合物(例如，2-单酰基甘油酯)：
Figure BDA0003434472110000142
其中：
每个Ra独立地为-H或-C1-C6烷基；
每个Rb独立地选自-H、-C1-C6烷基或-OH；
R1、R2、R5、R6、R9、R10、R11、R12和R13在每次出现时各自独立地为-H、-(C＝O)R14、-(C＝O)H、-(C＝O)OH、-(C＝O)OR14、-(C＝O)-O-(C＝O)R14、-O(C＝O)R14、-OR14、-NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；
R3、R4、R7和R8在每次出现时各自独立地为–H、–OR14、–NR14R15、–SR14、卤素、–C1-C6烷基、–C2-C6烯基、–C2-C6炔基、–C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；或者
R3和R4可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；和/或
R7和R8可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；
R14和R15在每次出现时各自独立地为-H、芳基、杂芳基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基或-C2-C6炔基；
符号
Figure BDA0003434472110000151
表示单键或顺式或反式双键；
n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
m为0、1、2或3；
q为0、1、2、3、4或5；和
r为0、1、2、3、4、5、6、7或8。
在一些实施方案中，包衣剂包含式I-B的化合物(例如，1-单酰基甘油酯)：
Figure BDA0003434472110000152
其中：
每个Ra独立地为-H或-C1-C6烷基；
每个Rb独立地选自-H、-C1-C6烷基或-OH；
R1、R2、R5、R6、R9、R10、R11、R12和R13在每次出现时各自独立地为-H、-(C＝O)R14、-(C＝O)H、-(C＝O)OH、-(C＝O)OR14、-(C＝O)-O-(C＝O)R14、-O(C＝O)R14、-OR14、-NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；
R3、R4、R7和R8在每次出现时各自独立地为–H、–OR14、–NR14R15、–SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；或者
R3和R4可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；和/或
R7和R8可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；
R14和R15在每次出现时各自独立地为-H、芳基、杂芳基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基或-C2-C6炔基；
符号
Figure BDA0003434472110000161
表示单键或顺式或反式双键；
n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
m为0、1、2或3；
q为0、1、2、3、4或5；和
r为0、1、2、3、4、5、6、7或8。
本文混合物中使用的任何包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸化合物：
Figure BDA0003434472110000162
Figure BDA0003434472110000171
Figure BDA0003434472110000181
Figure BDA0003434472110000191
本文混合物中使用的任何包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸甲酯化合物：
Figure BDA0003434472110000192
Figure BDA0003434472110000201
Figure BDA0003434472110000211
Figure BDA0003434472110000221
本文混合物中使用的任何包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸乙酯化合物：
Figure BDA0003434472110000222
Figure BDA0003434472110000231
Figure BDA0003434472110000241
Figure BDA0003434472110000251
本文混合物中使用的任何包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸2-甘油酯化合物：
Figure BDA0003434472110000252
Figure BDA0003434472110000261
Figure BDA0003434472110000271
Figure BDA0003434472110000281
Figure BDA0003434472110000291
本文混合物中使用的任何包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸1-甘油酯化合物：
Figure BDA0003434472110000292
Figure BDA0003434472110000301
Figure BDA0003434472110000311
Figure BDA0003434472110000321
Figure BDA0003434472110000331
Figure BDA0003434472110000341
Figure BDA0003434472110000351
本文的包衣剂可包括一种或多种以下脂肪酸盐，其中X是阳离子抗衡离子，n表示阳离子抗衡离子的电荷状态(即质子当量电荷数)：
Figure BDA0003434472110000352
Figure BDA0003434472110000361
Figure BDA0003434472110000371
Figure BDA0003434472110000381
Figure BDA0003434472110000391
Figure BDA0003434472110000392
其中在一些实施方案中，n是1、2或3。
向其中加入包衣剂以形成混合物(例如溶液、悬浮液、乳液或胶体)的溶剂可以是任何极性、非极性、质子或非质子溶剂，包括其任何组合。可使用的溶剂的示例包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、乙腈、四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、醇、任何其他合适的溶剂、或其组合。所得混合物可适用于在易腐烂物品如农产品上形成包衣。根据所使用的溶剂，包衣剂在溶剂中的溶解度极限可能低于特定应用所需的溶解度极限。例如，当式I化合物用作包衣剂并且溶剂是水(或主要是水)时，包衣剂的溶解度极限可能相对低。在这些情况下，仍有可能将所需浓度的包衣剂加入溶剂中并形成悬浮液或胶体。
虽然上述许多溶剂(特别是水和乙醇)可以安全有效地用于施用至可食用产品(例如农产品(produce)或其他农业产品)的混合物中，但在许多情况下，使用水或至少约40％(体积)(在许多情况下更高)水的溶剂是有利的。这是因为水通常比其他合适的溶剂便宜，这是因为水通常比其他合适的溶剂便宜，并且与具有较高挥发性和/或较低闪点的溶剂相比，使用起来也更安全。因此，对于本文所述的任何混合物，溶剂或混合物可以是至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至少约99％的水(质量或体积)。在一些实施方式中，溶剂包括水和乙醇的组合，并且可以任选地为至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至少约99％(体积)的水。在一些实施方式中，溶剂或混合物可以是约40％至100％(质量或体积)的水、约40％至99％(质量或体积)的水、约40％至95％(质量或体积)的水、约40％至90％(质量或体积)的水、约40％至85％(质量或体积)的水、约40％至80％(质量或体积)的水、约50％至100％(质量或体积)的水、约50％至99％(质量或体积)的水、约50％至95％(质量或体积)的水、约50％至90％(质量或体积)的水、约50％至85％(质量或体积)的水、约50％至80％(质量或体积)的水、约60％至100％(质量或体积)的水、约60％至99％(质量或体积)的水、约60％至95％(质量或体积)的水、约60％至90％(质量或体积)的水、约60％至85％(质量或体积)的水、约60％至80％(质量或体积)的水、约70％至100％(质量或体积)的水、约70％至99％(质量或体积)的水、约70％至95％(质量或体积)的水、约70％至90％(质量或体积)的水、约70％至85％(质量或体积)的水、约80％至100％(质量或体积)的水、约80％至99％(质量或体积)的水、约80％至97％(质量或体积)的水、约80％至95％(质量或体积)的水、约80％至93％(质量或体积)的水、约80％至90％(质量或体积)的水、约85％至100％(质量或体积)的水、约85％至99％(质量或体积)的水、约85％至97％(质量或体积)的水、约85％至95％(质量或体积)的水、约90％至100％(质量或体积)的水、约90％至99％(质量或体积)的水、约90％至98％(质量或体积)的水、或约90％至97％(质量或体积)的水。
为了提高包衣剂在溶剂中的溶解度，或者使包衣剂悬浮或分散在溶剂中，包衣剂还可以包括乳化剂。当要在植物或其他可食用产品上形成包衣时，优选乳化剂食用安全。此外，还优选不将乳化剂掺入包衣中，或者如果将乳化剂掺入包衣中，则不会降低包衣的性能或食用可食用产品的能力。
在一些实施方案中，将有机盐(例如，其中R为阳离子部分的式I化合物)添加到包衣剂中以增加包衣剂的溶解度或允许包衣剂悬浮或分散在水含量高的溶剂(例如，至少为50％(体积)水的溶剂)，条件是盐的浓度不太低(相对于式I化合物的浓度)。此外，则添加的盐不应实质上降低随后形成的包衣的性能，条件是盐的浓度(相对于式I化合物的浓度)不太高。
混合物，例如溶剂、溶液、悬浮液、胶体或乳液中包衣剂的浓度可例如在约1mg/mL至约200mg/mL的范围内，例如约1至150mg/mL、1至100mg/mL、1至90mg/mL、1至80mg/mL、1至75mg/mL、1至70mg/mL、1至65mg/mL、1至60mg/mL，1至55mg/mL，1至50mg/mL，1至45mg/mL，1至40mg/mL，2至200mg/mL，2至150mg/mL，2至100mg/mL、2至90mg/mL、2至80mg/mL、2至75mg/mL、2至70mg/mL、2至65mg/mL、2至60mg/mL、2至55mg/mL，2至50mg/mL，2至45mg/mL，2至40mg/mL，5至200mg/mL，5至150mg/mL，5至100mg/mL，5至90mg/mL、5至80mg/mL、5至75mg/mL、5至70mg/mL、5至65mg/mL、5至60mg/mL、5至55mg/mL、5至50mg/mL、5至45mg/mL、5至40mg/mL、10至200mg/mL、10至150mg/mL、10至100mg/mL、10至90mg/mL、10至80mg/mL、10至75mg/mL、10至70mg/mL、10至65mg/mL、10至60mg/mL、10至55mg/mL、10至50mg/mL、10至45mg/mL或10至40mg/mL。
本文所述的任何混合物还可包括抗微生物剂，例如乙醇或柠檬酸。在一些实施方式中，抗微生物剂是溶剂的一部分或组分。本文所述的任何混合物还可包括其他组分或添加剂，例如碳酸氢钠。
在一些实施方式中，由本文所述的包衣剂在农产品上形成的包衣可以被配置为改变农产品的表面能。本文所述包衣的各种性质可通过调整包衣的交联密度、其厚度或其化学组成来调节。例如，这可用于控制收获后水果或农产品的成熟。例如，由主要包括双官能或多官能单体单元的包衣剂形成的包衣可以例如比包括单官能单体单元的包衣具有更高的交联密度。因此，与由单官能单体单元形成的包衣相比，由双官能或多官能单体单元形成的包衣在某些情况下可导致较慢的成熟速率。
本文所述的任何包衣剂还可包括附加材料，该附加材料也可与含包衣的雾一起传输到表面，或单独沉积并随后被包衣包封(例如，包衣至少部分形成在附加材料周围)，或单独沉积并随后由包衣支撑(例如，附加材料固定在包衣外表面)。此类附加材料的示例可包括细胞、生物信号分子、维生素、矿物质、色素、芳香剂、酶、催化剂、抗真菌剂、抗微生物剂和/或缓释药物。附加材料可以与包衣产品和/或包衣的表面不反应，或者可以与表面和/或包衣反应。
在一些实施方式中，包衣所源自的混合物可以包括添加剂，该添加剂被配置为例如改变包衣的粘度、蒸气压、表面张力或溶解度。例如，添加剂可以被配置为增加包衣的化学稳定性。例如，添加剂可以是被配置为抑制包衣氧化的抗氧化剂。在一些实施方式中，添加剂可以降低或提高包衣的熔化温度或玻璃化转变温度。在一些实施方式中，添加剂被配置为降低水蒸气、氧气、CO2或乙烯通过包衣的扩散率或使包衣能够吸收更多的紫外(UV)光，例如以保护农产品(或任何本文描述的其他产品)。在一些实施方式中，添加剂可以被配置为提供有意的气味，例如香味(例如，花、水果、植物、新鲜、香味等的气味)。在一些实施方式中，添加剂可以被配置为提供颜色，并且可以包括例如染料或美国食品和药品管理局(FDA)批准的颜色添加剂。
本文描述的任何包衣剂或由其形成的包衣可以是无香味的或具有高香味阈值，例如高于500ppm，并且可以是无臭的或具有高臭阈值。在一些实施方案中，包含在本文所述的任何包衣中的材料可以是基本上透明的。例如，可以选择包衣中包含的包衣剂、溶剂和/或任何其他添加剂，使得它们具有基本相同或相似的折射率。通过匹配它们的折射率，可以对它们进行光学匹配，以减少光散射并改善光传输。例如，通过利用具有相似折射率且具有澄清透明特性的材料，可以形成具有基本透明特性的包衣。
本文所述的包衣剂组合物可以是高纯度的。例如，组合物可以基本上不含(例如，小于10％(质量)，小于9％(质量)，小于8％(质量)，小于7％(质量)，小于6％(质量)，或小于5％、4％、3％、2％或1％(质量)甘油二酯、甘油三酯、蛋白质、多糖、酚类、木脂素、芳香酸、萜类、黄酮类、类胡萝卜素、生物碱、醇类、烷烃和/或醛类。在一些实施方案中，包衣剂包含按质量计小于10％(例如，小于9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％)的甘油二酯。在一些实施方案中，包衣剂包含按质量计小于10％(例如，小于9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％)的甘油三酯。
在一些实施方式中，沉积的包衣的厚度可为小于约1500nm，使得包衣对于肉眼是透明的。例如，沉积的包衣的厚度可为约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约100nm、约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm、1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm或约1500nm，包括其间的所有范围。包衣也可以足够厚，以至少部分地保护基材，或为水、氧和/或其他气体的转移提供足够的屏障，以提供保护。例如，保护性包衣的厚度可为至少约10nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约100nm、约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm。
图6是雾化器602的照片，该雾化器被配置为将雾施加到容器604内的鳄梨。雾化器的喷嘴与容器604侧面的孔相邻，使得雾化器602产生的雾通过该孔注入容器604。在操作过程中，盖子(未显示)固定在容器顶部，以便注入的雾充满容器并通过相邻鳄梨之间的开口扩散。在图6所示的配置中，进入容器的雾流不直接入射到鳄梨上；鳄梨被放置在喷射雾流的上方。然而，在某些应用中，可能最好将基材直接与注入的雾流对齐或置于注入的雾流的下方。
图7是室702的照片，该室可填充待包衣的农产品或其他基材，然后通过本文所述的雾化技术进行包衣。一旦将基材装入室702，将门关闭，将雾注入(例如，使用图6中的雾化器602)室中，例如通过室侧面的孔(未显示)。在一些实施方案中，将多个基材包装到具有一个或多个开口的容器(例如，图6中的容器604，或其他改进的空气包装)中，并且将容器装载到室702中。然后，喷入室702中的雾通过容器中的孔扩散，使得雾可以施加到容器内的基材上，从而在基材上形成包衣。
实施例
以下实施例使用本文公开的方法比较包衣和未包衣的草莓的质量损失率。这些实施例仅用于说明目的，并不意味着限制本公开的范围。在每个实施例中，如下形成包衣，即，通过用混合物雾化草莓，然后让混合物中的溶剂在环境条件下蒸发。通过向水中添加50mg/mL包衣剂以形成悬浮液来制备每种包衣的混合物，其中包衣剂包括以94:6质量比混合的SA-1G和SA-Na。使用Burgess Professional 982热雾化器(Thermo-Fogger)(图6中所示的雾化器602)由混合物产生雾。为了形成雾，将混合物放置在雾化器的储器中，将筒体温度设置为其默认值，并将流速调节为使雾(而不是喷雾(spray))通过雾化器的喷嘴排出的值。
实施例1：经雾化包衣并在环境条件下储存的草莓的质量损失率
12个常规草莓吸塑包装(储存容器)，每个体积约为3L，装满草莓(每个吸塑包装约55个草莓)。将装满草莓的吸塑包装分为4组，每组3个吸塑包装。第一组吸塑包装未经处理(对照组)。第二组吸塑包装按如下顺序处理。将吸塑包装放置在图6所示的68L容器604中，并将容器用雾化器通过室侧面的孔发出的雾填充90秒，类似于图6所示的鳄梨设置。与图6中的鳄梨一样，装满草莓的吸塑包装不与喷入容器的雾流对齐。因此，当雾充满容器时，液滴通过吸塑包装上的孔扩散，并在相邻草莓之间扩散，以接触草莓的暴露表面。然后将吸塑包装从室中取出，并在环境条件下(温度在约23℃-27℃范围内，湿度在约40％-55％范围内)将草莓干燥约10分钟，而无需打开吸塑包装盖或从吸塑包装中取出草莓。第三组吸塑包装的处理与第二组吸塑包装的处理类似，只是每个吸塑包装施加2层雾。也就是说，在向每个装满草莓的吸塑包装施加第一层雾并在环境条件下干燥10分钟后，将吸塑包装放回68L容器并在相同条件下第二次雾化，然后在环境条件下再次干燥10分钟。第四组的吸塑包装处理与第一组和第二组的吸塑包装处理类似，不同之处在于使用上述相同程序对第四组的每个吸塑包装施加3层雾。
然后将四组草莓保存在各自的吸塑包装中并在环境条件下储存，并通过在不同时间间隔称重装满草莓的吸塑包装来测量每组草莓的平均质量损失率。每一组草莓的平均质量损失率如图8所示，其中条802对应于第一组草莓(未处理)，条804对应于第二组草莓(用1层雾处理)，条806对应于第三组草莓(用2层雾处理)，条808对应于第四组草莓(用3层雾处理)。如图所示，未处理的草莓(条802)的质量损失率约为3.5％，经1层雾处理的草莓(条804)的质量损失率约为2.5％，经2层雾处理的草莓(条806)的质量损失率约为2.3％，经3层雾处理的草莓(条808)质量损失率约为2.4％。
实施例2：经雾化包衣并在冷藏条件下储存的草莓的质量损失率
12个常规草莓吸塑包装(储存容器)，每个体积约为3L，装满草莓(每个吸塑包装约55个草莓)。将装满草莓的吸塑包装分为4组，每组3个吸塑包装。第一组吸塑包装未经处理(对照组)。第二组吸塑包装均使用与前面实施例中对应于第三组(条806)的相同程序用2层雾处理，只是每层的雾化时间为20秒。第三组吸塑包装使用与第二组对应的相同程序用2层雾处理，只是每层的雾化时间为45秒。第四组吸塑包装使用与第二和第三组对应的相同程序用2层雾处理，只是每层的雾化时间为90秒。
然后将四组草莓分别保存在各自的吸塑包装中，在4℃的温度和90％的相对湿度的冷藏条件下储存，并通过在不同时间间隔称重装满草莓的吸塑包装来测量每组草莓的平均质量损失率。每一组草莓的平均质量损失率如图9所示，其中条902对应于第一组草莓(未处理)，条904对应于第二组草莓(2层雾，每层20秒加雾时间)，条906对应于第三组草莓(2层雾，每层45秒加雾时间)，条908对应于第四组草莓(2层雾，每层90秒加雾时间)。如图所示，未处理的草莓(条902)的质量损失率约为1.24％，经2层雾处理，每层20秒加雾时间的草莓(条904)的质量损失率约为0.79％，经2层雾处理，每层45秒加雾时间的草莓(条906)的质量损失率约为0.80％，以及经2层雾处理，每层90秒加雾时间的草莓(条908)的质量损失率约为0.76％。
已经描述了雾化系统的各种实施方式和相关联的使用方法。然而，应当理解，它们仅通过示例的方式呈现，并且可以在形式和细节上进行各种改变。例如，本文所述的雾化系统还可用于处理(例如，包衣)其他类型的基材，例如肉类、家禽、植物、纺织品/服装材料、药品、医疗设备或其他基材，包括食用和非食用基材。在上述方法和步骤指示某些事件以某种顺序发生的情况下，受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到，可以修改某些步骤的顺序，并且此类修改符合本发明的变化。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims (43)

1.一种在基材表面形成保护性包衣的方法，包括：
形成包含混合物液滴的雾，所述混合物包含在溶剂中的包衣剂；
使雾与基材的至少一部分表面接触，从而使一部分混合物积聚在基材的至少一部分表面上；和
至少部分地从基材表面上的混合物中除去溶剂，从而在基材的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材是易腐烂的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材选自植物或包含收获前农产品的植物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材选自植物或包含收获前农产品的地块。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材在雾中保持少于2分钟。
6.一种在基材表面形成保护性包衣的方法，包括：
形成包含第一混合物液滴的第一雾，所述第一混合物包含在第一溶剂中的第一包衣剂；
使第一雾接触基材的至少一部分表面，使得一部分第一混合物积聚在基材的至少一部分表面上；
从基材表面上的第一混合物中至少部分地去除第一溶剂，从而在基材的至少一部分表面上由第一包衣剂形成第一保护性包衣；
形成包含第二混合物液滴的第二雾，所述第二混合物包含在第二溶剂中的第二包衣剂；
使第二雾接触基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材的至少一部分表面之一或两者的至少一部分，使得一部分所述第二混合物积聚在基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材的至少一部分表面之一或两者的至少一部分上；和
从基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材表面之一或两者上的第二混合物中至少部分地去除第二溶剂，从而在基材表面上的第一保护性包衣或未完全包衣第一保护性包衣的基材表面之一或两者上由所述第二包衣剂形成第二保护性包衣。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一混合物与所述第二混合物相同。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一混合物与所述第二混合物不同。
9.根据权利要求6所述的方法，其中将所述第一雾施加到所述基材的时间量与所述第二雾的时间量大致相同。
10.根据权利要求6所述的方法，其中将所述第一雾施加到所述基材的时间量与所述第二雾的时间量不同。
11.一种在容器中多个物品的表面上形成保护性包衣的方法，包括：
使包含混合物液滴的雾通过容器中的一个或多个开口进入容器，所述混合物包含在溶剂中的包衣剂；其中
雾通过容器的内部分散以接触多个物品的表面，使得一部分混合物积聚在多个物品的至少一部分表面上，从而在多个物品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述物品是易腐烂的。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述物品包括农产品。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述物品在雾中保持少于2分钟。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在多个物品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣包括从所述多个物品的表面上的混合物中至少部分地去除所述溶剂。
16.根据权利要求11所述的方法，其中在多个物品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣包括经由通过所述容器中的至少一个开口的对流冷却或干燥所述多个物品。
17.一种在多个物品的表面上形成保护性包衣的方法，包括：
在围合空间中形成雾，所述雾包含混合物液滴，所述混合物包含在溶剂中的包衣剂；
在至少部分地形成雾之后，将多个物品移入围合空间中，从而使雾接触多个物品的至少一部分表面，使得一部分混合物积聚在多个物品的至少一部分表面上；和
从多个物品表面上的混合物中至少部分地除去溶剂，从而在多个物品的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述物品是易腐烂的。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述物品包括农产品。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述物品在雾中保持少于2分钟。
21.一种在收获前的农产品表面形成保护性包衣的方法，包括：
形成包含混合物液滴的雾，所述混合物包含在溶剂中的包衣剂；和
使雾接触收获前农产品的至少部分外表面，从而使一部分混合物积聚在收获前农产品的至少部分外表面上，从而在收获前农产品的至少部分外表面由包衣剂形成保护性包衣；其中
雾通过收获前农产品周围的开口分散，以提高收获前农产品外表面上保护性包衣的覆盖率。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述收获前农产品在雾中保持少于2分钟。
23.根据权利要求21所述的方法，其中形成所述保护性包衣包括从在收获前农产品的至少部分外表面上的混合物中至少部分地去除溶剂。
24.根据权利要求1-23任一项所述的方法，其中通过包括以下的方法形成所述雾：
(i)加热混合物以形成蒸气；和
(ii)将蒸气冷却形成包含混合物液滴的雾。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述雾的液滴的平均直径为约100微米或更小。
26.根据权利要求24所述的方法，其中加热所述混合物包括使所述混合物通过保持在至少150℃温度下的热交换器。
27.一种在基材表面形成保护性包衣的方法，包括：
加热混合物以形成蒸气，其中混合物包含在溶剂中的包衣剂；
将蒸气冷却以形成包含混合物液滴的雾；和
使雾与基材表面接触，使得一部分混合物积聚在基材的至少一部分表面上，从而使得在基材的至少一部分表面上由包衣剂形成保护性包衣。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述基材在雾中保持少于2分钟。
29.根据权利要求27所述的方法，其中形成保护性包衣包括从基材表面上的混合物中至少部分地去除溶剂。
30.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述液滴的平均直径为约100微米或更小。
31.根据权利要求1-10、15、17-19、23或29任一项所述的方法，其中所述至少部分地去除溶剂包括使所述溶剂蒸发。
32.根据权利要求31所述的方法，其中至少95％的溶剂在30分钟或更短时间后蒸发。
33.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述保护性包衣至少为0.1微米厚。
34.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述保护性包衣是可食用的。
35.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述溶剂包括水或乙醇。
36.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述包衣剂包含单体、低聚物、脂肪酸、酯、酰胺、胺、硫醇、羧酸、醚、脂肪族蜡、醇或盐。
37.根据权利要求1-23或27-29任一项所述的方法，其中所述包衣剂包含式I化合物，其中式I为：
Figure FDA0003434472100000051
其中：
R选自-H、-甘油基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基、杂芳基或阳离子部分，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个选自卤素(例如Cl、Br或I)、羟基、硝基、-CN、-NH2、-SH、-SR15、-OR14、-NR14R15、C1-C6烷基、C2-C6烯基或C2-C6炔基的基团取代；
R1、R2、R5、R6、R9、R10、R11、R12和R13在每次出现时各自独立地为-H、-(C＝O)R14、–(C＝O)H、–(C＝O)OH、–(C＝O)OR14、–(C＝O)-O-(C＝O)R14、–O(C＝O)R14、-OR14、-NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；
R3、R4、R7和R8在每次出现时各自独立地为–H、–OR14、–NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个–OR14、–NR14R15、–SR14或卤素取代；或者
R3和R4可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；和/或
R7和R8可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；
R14和R15在每次出现时各自独立地为-H、芳基、杂芳基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基或-C2-C6炔基；
符号
Figure FDA0003434472100000061
表示单键或顺式或反式双键；
n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
m为0、1、2或3；
q为0、1、2、3、4或5；和
r为0、1、2、3、4、5、6、7或8。
38.一种用于在基材上施加保护性包衣的装置，包括：
在其中具有混合物的储器，所述混合物包含在溶剂中的包衣剂；
热交换器；和
泵，所述泵配置为强制混合物通过热交换器；其中
热交换器能够被加热到足够高的温度，使混合物在强制通过热交换器时变成蒸气。
39.根据权利要求38所述的装置，还包括喷嘴，其中所述装置被配置成使得当蒸气离开所述喷嘴时所述蒸气变成雾，并且其中所述雾的液滴包含所述混合物。
40.根据权利要求38-39任一项所述的装置，其中所述包衣剂包含单体、低聚物、脂肪酸、酯、酰胺、胺、硫醇、羧酸、醚、脂肪族蜡、醇或盐。
41.根据权利要求40所述的装置，其中所述溶剂包括水、乙醇或其组合。
42.根据权利要求38-39任一项所述的装置，其中所述包衣剂包含式I化合物，其中式I为：
Figure FDA0003434472100000062
其中：
R选自-H、-甘油基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基、杂芳基或阳离子部分，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个选自卤素(例如Cl、Br或I)、羟基、硝基、-CN、-NH2、-SH、-SR15、-OR14、-NR14R15、C1-C6烷基、C2-C6烯基或C2-C6炔基的基团取代；
R1、R2、R5、R6、R9、R10、R11、R12和R13在每次出现时各自独立地为-H、-(C＝O)R14、–(C＝O)H、–(C＝O)OH、–(C＝O)OR14、–(C＝O)-O-(C＝O)R14、–O(C＝O)R14、-OR14、-NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个-OR14、-NR14R15、-SR14或卤素取代；
R3、R4、R7和R8在每次出现时各自独立地为–H、–OR14、–NR14R15、-SR14、卤素、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基、-C2-C6炔基、-C3-C7环烷基、芳基或杂芳基，其中每个烷基、炔基、环烷基、芳基或杂芳基任选地被一个或多个–OR14、–NR14R15、–SR14或卤素取代；或者
R3和R4可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；和/或
R7和R8可以与其所连接的碳原子结合形成C3-C6环烷基、C4-C6环烯基或3-6元环杂环；
R14和R15在每次出现时各自独立地为-H、芳基、杂芳基、-C1-C6烷基、-C2-C6烯基或-C2-C6炔基；
符号
Figure FDA0003434472100000071
表示单键或顺式或反式双键；
n为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
m为0、1、2或3；
q为0、1、2、3、4或5；和
r为0、1、2、3、4、5、6、7或8。
43.根据权利要求42所述的装置，其中所述溶剂包括水、乙醇或其组合。
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