CN114007941B - 用于保存呼吸农产品的包装物和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于保存容纳在包装中的呼吸农产品的包装物，以及相关的方法，所述呼吸农产品特别是蔬菜、水果、草药、香料和/或花卉。该包装物限定了用于容纳农产品部分和包装物气氛的包装物容积，并且包括包装材料，特别是聚合物薄膜(1A)，其设置有至少一个穿孔(3)，以允许其与包装物(1)周围的气氛进行气体交换，并将包装物形成为气氛受控的包装物(CAP)。包装材料具有水蒸汽透过率(WVTR)、二氧化碳透过率(CO2TR)和氧气透过率(O2TR)，其中包装材料的WVTR在50‑1200ml/(m2.24hrs)范围内，包装材料的CO2TR为大于1000ml/(m2.24hrs)，包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR为大于4。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于保存容纳在包装物中的呼吸农产品，特别是蔬菜、水果、花卉和草药的包装物，该包装物包括包装材料，特别是聚合物薄膜，所述包装物设置有至少一个穿孔，使得其能够与包装物周围的外部气氛进行气体交换，特别是氧气和二氧化碳的交换。本发明还涉及一种制造这种包装物的方法。
背景技术
天然农产品的保质期是生产者、销售者、转售者和消费者都感兴趣的。对于食品，如蔬菜、水果、草药和/或香料，其味道、风味、成熟度和/或结构特性(例如硬度)与之尤其相关，以及与抑制腐烂过程和/或病原体的生长相关。在花卉的情况中，特别关注所谓的花瓶寿命、时间切割花卉和/或花卉在花束中保持令人满意的外观和/或香味展示。通常，花瓶寿命为几天至最多约两周。保质期和花瓶寿命受初始农产品质量和储存和/或运输条件的影响。
天然农产品，例如花卉、蔬菜、水果和/或草药，在收获后往往会呼吸，尤其涉及氧气的消耗和二氧化碳的产生。呼吸作用会持续很长时间，特别是如果农产品几乎没有经过加工，例如未经洗净，可能的去皮和/或切碎，而是新鲜和未经烹煮的。当包装这种农产品时，包装物内的气氛会受到呼吸农产品的影响。相反，天然农产品周围的气氛会影响包装农产品的呼吸、熟化、老化和/或变质。因此习惯用改良气氛(气氛改良包装物或MAP(modifiedatmosphere package))或受控气氛(气氛受控的包装物或CAP(controlled atmospherepackage))包装新鲜农产品。在MAP中，农产品被包装，并使用人造气体混合物在包装物中建立独特的内部气氛，但稍后可能会由于包装农产品的呼吸作用而发生变化。在CAP中，农产品被包装，包装物气氛的组成通过以下方式来控制：包含用于气氛组分的活性吸收剂(例如氧清除剂)，和/或通过调整包装材料的透气率(例如，通过对材料进行穿孔)以允许其与包装物外的外部气氛进行交换。气氛改良和气氛受控的包装物(MAP/CAP)通过降低有氧呼吸速率，同时避免可能导致如颜色、质地、风味和香气中的一种或多种的不利变化的厌氧过程来保持农产品质量。
新鲜和/或呼吸农产品的另一方面是，一方面，农产品产生水蒸汽，另一方面，农产品和/或活污染物(例如微生物、昆虫、寄生虫、菌类，...)对湿度敏感。因此，也应优选控制包装物内气氛的湿度。
鉴于以上，已经开发了不同的包装物和包装材料，例如，参见WO 2016/071922或WO2016/003899。进一步指出，美国7,083,837和P.V.Mahajan等人的“An interactive designof MA-packaging for fresh produce”,in:“Handbook of food science,technologyand engineering”,Y.H.Hui(ed),CRC Press(Taylor&Francis Group)2006中披露了气氛改良/受控包装物的各个方面。
与呼吸农产品的包装材料和/或包装相关的其他方面在以下文献中有披露：EP 2294 923、US 2010/221393、WO 2017/220801、US 2010/151166、WO 2018/147736、WO 2009/003675、DE 699 01 477和M.Mastromatteo等人的"A new approach to predict the masstransport properties of micro-perforated films intended for food packagingapplications”,J.Food.Eng.113(1):41-46(2012-05-18),DOI:10.1016/J.JFOODENG.2012.05.029；和M.Scetar等人的"Trends in Fruit and VegetablePackaging-a Review",Croatian J.Food Tech.,Biotech.Nutr.,5(3-4):69-86(2010),ISSN:1847-3423。
然而，鉴于目前正在努力改善农产品质量，防止变质和损失，仍需进一步改进。
发明概述
在此提供并在所附权利要求书中详细说明了一种用于保存呼吸农产品的包装物。
在一个方面，提供了一种用于保存容纳在包装物中的呼吸农产品的包装物，所述呼吸农产品特别是蔬菜、水果、草药、香料和/或花卉。
该包装物限定了用于容纳农产品部分和包装物气氛的包装物容积，并且包括包装材料，特别是聚合物薄膜，其设置有至少一个穿孔，允许包装材料与包装物周围的气氛进行气体交换，以将包装物形成为气氛受控的包装物(CAP)。
包装材料具有水蒸汽透过率(WVTR)、二氧化碳透过率(CO2TR)和氧气透过率(O2TR)，其中包装材料的水蒸汽透过率(WVTR)在50-1200ml/(m2.24 hrs)范围内，包装材料的二氧化碳透过率(CO2TR)为大于1000ml/(m2.24 hrs)，特别是大于5000ml/(m2.24 hrs)，更特别是在1000-15000ml/(m2.24 hrs)范围内，例如5000-15000ml/(m2.24 hrs)，以及比率β＝CO2TR/O2TR为大于4，特别是在4-25范围内。
与目前可用的包装物相比，所述包装材料提供了特别高的水蒸汽透过率以及氧气和二氧化碳的透过率之间的高比率β。
高WVTR减少了包装物气氛中的湿度积聚，特别是其减少了包装物气氛中(例如在包装物内的表面上，例如包装材料的内表面上)水薄膜和/或液滴的形成。这减少了真菌生长和/或其他腐烂过程。另一方面，WVTR过高会导致农产品失去膨压而腐烂、变干和/或枯萎，这也是不可接受的。本申请提供的值已被证明适用于所有商业相关农产品的CAP。
高CO2TR有利于二氧化碳的逸出，从而降低包装物气氛中二氧化碳浓度的升高，从而降低或防止厌氧腐烂过程的风险。此外，CO2可溶解在水中，稍后它可从水中重新进入包装物气氛，并与之反应形成碳酸，而碳酸又可能影响存储在包装物中的食品的味道和/或组成。
当封闭，例如密封容纳呼吸产物的包装物时，包装物气氛中的氧气被消耗，氧气浓度降低。封袋也可以用封闭装置(例如带子、夹子、胶带、松紧带等)和/或通过折叠和/或打结手动完成。此外或替代地，可以通过其他技术(进一步)封闭包装物，例如通过使用粘合剂和/或通过焊接，这可以包括使用手持装置和/或可以包括在设备中的自动化装置。包装物可以在填充后立即封闭，或者可以将农产品填充在包装物中并且在进一步的处理步骤和/或调节步骤(例如冷却)之后封闭包装物。
O2浓度过低可能会加速厌氧腐烂过程；然而，浓度过高会导致农产品的长时间发育和老化。两者都应该被阻止。包装材料的氧气透过率O2TR使氧气流入包装物气氛，防止氧气的完全消耗。然而，O2TR过高妨碍了通过穿孔控制整个包装物的氧气透过率。
可优选的氧浓度范围通常为1-10％，优选2-8％，例如3-7％，更优选4-6％，以减缓老化过程(也称为“让农产品进入睡眠状态”)并使保质期最长化。这种浓度可以通过将包装物形成为具有至少一个穿孔的CAP来实现。通过至少一个穿孔，可以提高整个包装物的氧气透过率。
每个穿孔都会影响整个包装物的氧气、二氧化碳和乙烯的透过率。CAP微穿孔的开口面积对整个包装物的水蒸汽透过率的影响不大。高比率β有助于通过对材料穿孔来控制包装物气氛中的氧气浓度和二氧化碳浓度。
因此，可通过穿孔来平衡增加的氧气流入和增加的二氧化碳流出。
已经发现，目前提供的比率β、高的WVTR和CO2TR值的组合能够将CAP包装物中的呼吸农产品的保质期延长几天。与当今最佳聚合物薄膜相比，这相当于延长了10-20％的保质期，是标准新鲜农产品包装物聚合物薄膜的4倍以上。
更详细地说，在CAP中，包装物气氛中的氧浓度可能会降低到较低的氧浓度，以减缓老化过程，同时确保最小的平衡氧浓度。此外或替代地，可以将包装物气氛中的二氧化碳浓度控制到期望的最大值。因此，老化、熟化和/或腐烂被减慢并且特别是厌氧过程例如细菌生长被阻止。通常，优选尽快达到平衡氧浓度和/或二氧化碳浓度。为此，可以使用CAP和MAP的组合。对于MAP，可以在封闭包装物时或接近封闭时通过在包装物容积中引入与环境气氛不同的气氛改良气体或气体混合物来建立初始包装物气氛。
众所周知，不同种类的农产品和同一农产品种类中的不同品种表现出不同的呼吸速率，这在文献中有所记载。CAP穿孔的总开口面积应根据农产品(待)包装和包装材料本身的透过特性确定；包装物对每种物质的透过率由包装材料的透过率与各物质通过穿孔的透过率的组合而成。
为了延长储存时间，大多数农产品受益于包装物气氛中的低CO2浓度和低O2浓度，其中O2浓度在约1-10％(体积)范围内(“％vol”)，优选在3-7％vol范围内。为了保持如此低的O2浓度，包装物中的穿孔应提供一个开口面积，其配置为控制氧气到包装物容积的流入，特别是建立一个最小流入以防止厌氧性，以及一个最大流入以确保低氧浓度减慢农产品的代谢过程(又名“让农产品进入睡眠状态”)。考虑到穿孔相对于O2和CO2是选择性的，这个对穿孔开口区域的限制本质上限制了二氧化碳从包装物中通过穿孔；通常，对于1个小激光穿孔，CO2:O2的流量比约为1。因此，包装物中的穿孔同时确定了CO2流出量和O2流入量的上限。因此，制造CAP包装物被迫在增加所需的CO2流出量和增加不被期望的O2流入量两方面进行折衷。
因此，包装材料的高CO2TR有利于在包装物气氛中建立改善的O2和CO2之间的浓度平衡，因为这提高了整个CAP包装物的CO2透过率。
已经发现，根据经验，对于当今用于新鲜呼吸农产品的包装物薄膜，通常在CAP中，O2和CO2的浓度一起构成包装物气氛的大约21-23％vol({O2浓度[％vol]}+{CO2浓度[％vol]}＝{组合浓度}＝ca.21-23％vol)。已经发现这主要是由于它们的比率β＝CO2TR/O2TR在大约1-3范围内。在目前提供的包装物中，包装材料提供了增加的比率β＝CO2TR/O2TR，因此包装材料的CO2TR显著超过了材料的O2TR。包装材料的高CO2TR有助于摆脱上述经验法则，并在组合浓度中实现相对较低的CO2浓度；且一个或多个穿孔的开口面积可能会减少，从而减少O2的流入量，因而减少包装物气氛中O2的平衡浓度，而不会显著减少CO2的流出量，即不会显著增加包装物气氛中CO2的平衡浓度。
同时，高WVTR可确保包装物气氛中较低的水蒸汽浓度，从而减少水中CO2的吸收和/或CO2与水的不利反应，尤其是形成酸。
已发现CO2TR值和比率β的增加与高WVTR的组合可以通过减少微穿孔的大小和数量来降低CAP内的氧气含量，而没有或至少降低CO2浓度达到有害水平和/或对包装的新鲜农产品产生有害影响的风险。
例如，使用包含可生物降解聚合物、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基己酸酯(PHH)、醋酸纤维素、硝基纤维素、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚酐、共聚酯等的薄膜可以获得良好的结果。其他合适的材料包括乙烯-乙烯醇聚合物和/或纤维素纳米晶体。发现聚氨酯薄膜由于其高弹性，而聚苯乙烯薄膜由于其脆性，总的来说不适合用于一般农产品，因为它们不适合于进行可靠的穿孔并且缺乏用作包装材料的坚固性。
该薄膜可以是例如部分或完全层压的结构，或单层基材，例如多层纸层压板、聚合物层压板、单层聚合物薄膜等。也可以提供金属化层。层压板可优选用于密封和/或焊接，例如用于封闭包装物。这对于托盘密封包装物可能特别有利，其中托盘可以具有一种组成并且封闭薄膜(通常是顶部薄膜)可以具有另一种组成，特别是托盘是相对较厚的部件并且封闭薄膜是本文指定的包装材料。层压体可以完全或部分层压以提供具有更多和更少层的区域。薄膜可例如通过挤出工艺如吹塑、流延或压延工艺制成。挤出和/或吹塑优选用于制造作为管状材料的薄膜。
农产品可以是纯的，例如单一种类的水果或蔬菜，也可以是混合物，例如混合花束、蔬菜混合物和/或草药混合物等。
尽管通常优选高WVTR，但WVTR过高可能导致农产品变干，这可能是不希望的。精心挑选的WVTR可以优化农产品的保质期。已经发现，对于几种农产品，考虑到形成CAP的至少一个穿孔的开口面积，可能需要最佳WVTR。
因此，包装材料，特别是对于蒸腾速率相对较低的农产品，例如蓝莓、菊苣、葡萄、石榴等，可具有在100-1000ml/(m2.24hrs)范围内、优选在150-800ml/(m2.24 hrs)范围内、更优选在250-700ml/(m2.24 hrs)范围内、最优选在400-600ml/(m2.24 hrs)范围内的水蒸汽透过率(WVTR)。
在另一个实施方式中，包装材料，特别是对于蒸腾速率相对较高的农产品，例如芦笋、鳄梨、豌豆、脆豆、芒果，可具有在100-1000ml/(m2.24hrs)范围内、优选在700-1100ml/(m2.24hrs)范围内、更优选在800-1100ml/(m2.24hrs)范围内、最优选在900-1000ml/(m2.24hrs)范围内的水蒸汽透过率(WVTR)。
包装材料可具有在1000-12000ml/(m2.24hrs)范围内、优选在2000-10000ml/(m2.24hrs)范围内、更优选在4000-9000ml/(m2.24hrs)范围内、最优选5000-8500ml/(m2.24hrs)范围内的二氧化碳透过率(CO2TR)。
对于其他农产品，优选的范围可以是5000-12000ml/(m2.24hrs)，优选在6000-10000ml/(m2.24hrs)范围内，更优选在7000-9000ml/(m2.24 hrs)范围内，最优选在7500-8500ml/(m2.24hrs)范围内，例如7000-9000ml/(m2.24hrs)。
大多数老化过程会导致CO2的产生，从而导致其在包装物气氛中的积聚。升高的CO2-浓度可能会加速厌氧腐烂过程，应予以预防。然而，过高的CO2TR可能会阻止代谢过程所需的减速和相关的保质期延长。当前提供的范围优选满足这种平衡。
包装材料可具有在500-4000ml/(m2.24 hrs)范围内，优选在750-4000ml/(m2.24hrs)范围内，更优选在900-3000ml/(m2.24 hrs)范围内，最优选在1000-2500ml/(m2.24hrs)范围内的氧气透过率(O2TR)。
呼吸作用和大多数老化过程会导致O2消耗，从而导致其在包装物气氛中的消耗。高O2TR有助于精细控制氧气流入，例如通过精确确定包装材料面积与一个或多个穿孔的开口面积之比。
如WO 2014/129904中所解释的，申请人已经发现，农产品的呼吸作用(以及因此CAP中氧气、二氧化碳和乙烯中的一种或多种的最佳浓度)并不像通常认为的那样仅取决于特定的农产品品种，而且对于每批农产品也是特异性的。与之相比，由于季节性影响、处理和/或运输，或甚至由于田间不同位置，单一作物种类之间呼吸的变化可能会超过不同种类之间的差异。因此，对于每批要包装的农产品，尤其是对于后续批次的相同种类的农产品或相同种类的组合，例如混合花束、沙拉、水果、蔬菜和/或草药的混合物，应优选为每批要包装的农产品重新建立适当的包装物透过率，并且通过提供一个或多个穿孔的相应开口面积来控制包装物对于决定性组分的透过率。可建立预定的气氛气体(例如O2、CO2、乙烯、水...)的消耗和/或产生之间的临界呼吸比率H并用于确定穿孔的开口面积必须由哪个组分(例如O2或CO2)控制，以提供最佳的包装条件/保质期。
例如，如果通过一个或多个穿孔来控制包装物气氛中的氧气浓度，那么高CO2TR可以实现相对较少的O2引入和从包装物中排出相对较高的CO2。高比率β可能进一步导致前面提到的临界呼吸比H发生变化，使得在考虑控制氧气的情况下，提供一个或多个穿孔对于更多呼吸变化而言可能是合适的。这可能避免了穿孔系统的调整和/或可能的相关(重新)校准。因此，包装材料和/或包装物的制造速度可能会提高。
包装材料可具有在的3-20范围内，特别是在3.5-20范围内，特别是在3.5-10范围内，最优选是在4-8或4.0-8.0范围内，如在5-7或5.0-7.0范围内的比率β＝CO2TR/O2TR。
比率β越高，通过对材料穿孔就可以更好地独立控制包装物气氛中的氧气浓度和二氧化碳浓度。然而，比率β过高可能会阻止物质中由CO2介导的新陈代谢减慢，从而阻碍“让农产品进入睡眠状态”。
CO2TR，例如在10000-40000范围内，特别是在10000-35000范围内，优选在15000-30000或20000-30000范围内，对于某些类型的农产品和/或应用可能是期望的。在1000-4000ml/(m2.24 hrs)范围内的O2TR和/或在8-25，如10-25或甚至12-20范围内的比率β，对于某些类型的农产品和/或应用可能是期望的。
这种高透过率材料可能特别适合于和/或期望用于在间断或非恒定冷却条件下进行运输和/或储存的农产品包装物。这可包括浅冷却(与环境温度差别不大)、温度变化和/或冷却至不同温度、间断冷却和重复冷却情况中一个或多个。同样适用于重复打开的农产品包装物。典型的实例包括短时用包装物，隔夜储存和/或运输、间断的供应链、缺乏全面和/或可靠的温度控制的供应链、分拣和/或重新包装、农产品(现场)检查和/或质量控制、市场销售(市场摊位和/或大厅)、将不同地点的市场销售转移到不同地点，隔夜包装和运输到另一个地点，现场拍卖和/或展览展示农产品和/或提供可用于测试的农产品等。
在这种情况下，这种高透过率包装物，特别是批发部分和/或散装部分，如托盘袋、衬袋和/或托盘盖或包裹物、捆包盖或包裹物等，可能特别有效地减慢农产品的代谢过程并防止不希望的过程，如干燥、厌氧过程和/或包装物内水滴的形成。在某些情况下，冷却可能比目前使用的更浅和/或完全排除。这能够显著减少能源消耗，并且可以促进运输和/或储存。
包装材料可以是厚度在10-200微米范围内，优选在15-150微米范围内，更优选在20-100微米范围内，最优选在20-75微米范围内，例如在25-50微米范围内，例如25-40微米范围内的聚合物薄膜。
薄膜的厚度尤其决定了它的机械强度(较薄的材料强度较低)和/或它的透过率MVTR、CO2TR和O2TR。薄膜厚度还可以与穿孔的尺寸和形状相结合，确定一种或多种气体组分通过穿孔的透过率。随着薄膜厚度的减小，其机械坚固性降低而透过率增加。随着增加薄膜的厚度，其机械坚固性增加而透过率降低。值得注意的是，材料厚度(减少或增加)与气氛组分透过率(减少或增加)之间的关系可能因不同的气氛组分而异，在这种情况下，包装材料的比率β可能取决于材料的厚度。此外，一些材料可能会吸收气氛组分，特别是水蒸汽；总吸收量可能与包装材料的量有关，因此与厚度有关，并且吸收率和/或吸收量可能影响材料的透过率。此外，制造成本和材料成本可能取决于薄膜的厚度；材料成本可能随着薄膜厚度而增加，而对于非常薄和非常厚的薄膜，制造成本可能会增加。因此，包装材料的厚度可以针对几个参数进行优化，并且仍然提供所需的透过率。
厚度在20-50微米范围内，例如约25或约40微米可能特别适合批发和零售消费者包装物；适用于袋和/或托盘密封薄膜两者。较大的厚度，例如50-100微米可能特别适合作为衬里的批发包装，甚至更大的60-120微米可能特别适合包装批发容器和/或整堆(批发)容器和/或所形成的包装物的外部的托盘。
在一个实施方式中，一个或多个穿孔可包括开口面积小于1平方毫米，优选小于0.5平方毫米，例如0.25平方毫米的微穿孔。这种微穿孔有利于气体通过包装材料的交换，但阻碍了包装材料的外部污染。这种微穿孔可能是用(热的)针制成。激光穿孔是一种有效的方式，可以在所需的位置提供快速、可靠、食品安全的微穿孔。微穿孔也不会显著损害包装材料的完整性，特别是如果经穿孔的包装材料包含聚合物薄膜的情况下。制作托盘的合适薄膜可以从柔软薄膜变化到刚性薄膜。
经激光钻孔的微穿孔可以是近似圆形或椭圆形的，具有(最大)直径在50-500微米范围内，特别是在60-400微米范围内，优选在90-300微米范围内，更优选在100-250微米范围内，例如120-200微米范围内。
包装材料优选是可生物降解的，优选也是可堆肥的。这减少了浪费。如果这种材料为土壤提供养分，它可不仅是环保的，而且也是受益的。例如可根据EN 13432和/或ASTMD6400确定材料的生物降解性。
如果包装材料是聚合物薄膜，聚合物可以由天然农产品制造，例如玉米和/或马铃薯淀粉、糖、纤维素、木薯粉等，和/或通过本质上的生物工艺制造，例如使用微生物的发酵过程。
请注意，在本文中，“天然农产品”应理解为是指在当前存活并收获和加工的农产品(植物、藻类等)以提供制造薄膜的聚合物材料，而不是从来自几千年前生长的天然农产品的石油等制造薄膜。
聚合物薄膜可以是层压的，或者优选是单层和/或单组分材料，其可以促进制造，可以产生更少的废物和/或具有更好的生物降解性并且可以降低成本。
该包装物可包含至少一部分呼吸农产品，特别是一种或多种蔬菜、水果、草药、香料和/或花卉。该包装物可以与农产品一起长期保鲜。或者，该包装物可以是一个批发包装物，包括呼吸农产品的多个零售部分。
鉴于前述，一方面提供了一种制造用于保存呼吸农产品的包装物的方法。该方法包括提供包装材料部分，特别是聚合物包装材料，例如聚合物薄膜；
提供农产品部分；和
由包装材料部分和农产品部分形成封闭的包装物，其限定包装物容积并且包装物容积包含农产品部分和包装物气氛。
该方法进一步包括在包装材料中提供一个或多个穿孔以确定包装物对至少一种气氛组分的预定透过率，并将包装物形成为气氛受控的包装物(CAP)。
包装材料具有水蒸汽透过率(WVTR)，二氧化碳透过率(CO2TR)和氧气透过率(O2TR)，其中包装材料的WVTR在50-1200ml/(m2.24 hrs)范围内，包装材料的CO2TR大于1000ml/(m2.24 hrs)，特别是大于5000ml/(m2.24 hrs)，特别是在1000-15000ml/(m2.24hrs)范围内，例如5000-15000ml/(m2.24 hrs)和包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR为大于3，特别是在3.5-25范围内；β>3.5，更特别地说，优选在3.5-25范围内。
在该方法中，提供材料来制造包装物；穿孔是为了确定包装物对至少一种气氛组分的预定透过率，从而将包装物形成为气氛受控的包装物(CAP)。在该方法中，一个或多个穿孔被确定为提供开口面积以调节一个或多个气氛气体的流入和/或流出，特别是将氧气引入包装物和/或从包装物中引出二氧化碳。鉴于高的WVTR和CO2TR，当确定一个或多个穿孔的开口面积以控制氧气流入时，与现有技术相比，大量的CO2和水可能从包装物中逸出，从而改善包装物气氛。因此，可以实现对氧气流入的更高程度的控制。此外，可以忽略通过穿孔逸出的CO2的贡献，这进一步促进了CAP包装物的制造。
附图的简要说明
下面将参考示出的示例性实施方案的附图更详细地解释上面描述的方法。
图1示意性地示出了装置的实施方案并且指示了方法的实施方案的至少一部分；
图2是表示表II结果的图。
具体实施方式
应注意，附图是示意性的，不一定按比例绘制，并且可以省略理解本发明不需要的细节。除非另有说明，否则术语“向上”、“向下”、“下方”、“上方”等涉及附图中关于定向的实施方案。此外，至少基本相同或执行至少基本相同的功能用相同的数字表示，其中可以用字母后缀进行个性化处理。
此外，除非另有说明，诸如“可拆卸”和“可拆卸连接”之类的术语旨在表示各个部分可以基本上断开而不损坏或破坏任一部分，例如，排除其中零件是集成式的结构(例如焊接或模制成一体)，但包括其中零件通过或作为配合连接器、紧固件、可释放的自紧固特征等连接的结构。动词“为了促进”的意思是“使其变得更容易和/或更不那么复杂”，而不是“为了使之能够”。
图1示意性地示出了用于制造气氛改良包装物3的设备1。设备1包括用于成型的包装物成型装置5，由包装材料部分7和农产品部分9组成，气氛改良包装物3，每个都限定了包装物容积V，并且在包装物容积V中包含农产品部分9和改良气氛。这里，包装材料以在辊上的包装薄膜11的形式提供，以形成包装部分，例如袋或托盘盖，但其他形式和类型的包装材料也可以；例如可以提供两种或更多种类型的包装材料，例如托盘和密封薄膜(未示出)。在图1中，农产品由农产品运输器14作为单独部分9提供，但是可以使用将农产品提供为部分9或提供到部分9中的其他方式。这里，设备1被配置为形成和填充包装物3并封闭和分离它们。
设备1包括不同气氛改良气体的任选供应，以提供所述作为MAP的包装物。例如CO2和N2，这里是气瓶21、23的形式。设备1在此包括以压缩机22形式提供的任选的加压空气。如图所示，可以从单独的罐24提供用于臭氧形成的氧气。气氛改良气体可以加压供应，以便它们可以在其自身的压力下通过流动进行运输，从而不需要一个或多个螺旋桨；但是，也可以提供这些。
在此，装置25包括通过气体供应导管31连接到包装物形成装置5的歧管27。歧管27和任选的反馈传感器信号线33连接到控制器29。
如图1所示，设备1还包括穿孔器，这里是提供(脉冲)激光束36的(可能是脉冲的)激光器35，其被配置为提供具有微穿孔的薄膜11。设备1还包括用于对微穿孔和/或其他控制过程进行成像的照相机37。激光器35和照相机37与用于激光器35的操作控制、质量控制和/或反馈控制的穿孔控制器39可操作地连接。控制器39可以是可编程的，以用于确定微穿孔的数量、尺寸和位置中的一个或多个。
此外，未详细示出，设备1可以包括检测器41和计算器43，其被配置为确定例如通过基于测量结果来测量和计算一种或多种呼吸特性，例如待包装农产品的O2消耗量和/或CO2生成量，并基于该量确定以下一项或多项目标改良气氛的组成、改良气氛的组成、包装物的包装材料中制造的一个或多个微穿孔的数量和/或尺寸。
实施例1
在25微米厚的聚合物薄膜上进行了透过率测试，该薄膜是由马铃薯淀粉衍生的共聚物混合物挤出而成的，没有增塑剂；源材料符合欧盟指令2002/72/EG。该材料作为符合EN13432和ASTM D6400的食品接触安全和可生物降解的薄膜材料出售。单层薄膜是可热焊接的，以促进包装物形成箔包装物、袋子、密封托盘等。测试了几个样品。所有测试样品均未穿孔且完好无损。
根据ISO 2528(重量法)在38℃的测试温度和90％rH的相对湿度下测定薄膜的水蒸汽透过率(WVTR)。进行了三个单独的测量。测试结果分别为1037g/(m2.24hrs)、1111g/(m2.24hrs)和1071g/(m2.24hrs)，即平均WVTR＝1073g/(m2.24hrs)，标准偏差为37g/(m2.24hrs)。与其他薄膜相比，这是一个高的WVTR。
薄膜的氧气透过率(O2TR)根据ASTM D3985 2556(库仑法)在23℃的测试温度下进行测定。进行了三个单独的测量。测试结果分别为1609ml/(m2.24hrs)、1602ml/(m2.24hrs)和1595ml/(m2.24hrs)，即平均O2TR＝1602ml/(m2.24hrs)，标准偏差为7ml/(m2.24hrs)。
薄膜的二氧化碳透过率(CO2TR)根据ISO 2556(测压法)在23℃的测试温度下进行测定。进行了三个单独的测量。测试结果分别为7675ml/(m2.24hrs)、8195ml/(m2.24hrs)和8235ml/(m2.24hrs)，即平均CO2TR＝8035ml/(m2.24hrs)，标准偏差为312ml/(m2.24hrs)。
因此，薄膜的O2TR约为CO2TR的20％，或者换句话说，比率β＝CO2TR/O2TR约为5.0。与其他薄膜相比，这是一个高值。
类似地，80微米厚的薄膜材料仍然具有约120g/(m2.24hrs)的WVTR和约750ml/(m2.24hrs)的O2TR和约3750ml/(m2.24hrs)的CO2TR，比率β为5。
比较例
制作了一系列的测试包装物。在这些测试中，使用上述设备和方法提供并包装各种类型的呼吸农产品，并使用不同的聚合物箔作为包装材料。通过为相应的包装材料提供一个或多个尺寸可控的微穿孔，将每个包装物形成为CAP包装物，并且还提供微穿孔的开口面积，以确定为整个包装物提供优化的氧气透过率。每个包装物的各自开口面积通过测量待包装农产品的呼吸速率并考虑农产品的包装量、包装材料的量、包装物中的农产品体积、包装物容积(这两个体积能够确定包装物的顶部空间)。每种农产品的CAP包装物在制造后都在冷藏和受控条件下储存。保质期以农产品质量为基础，由经过适当培训和有经验的人员组成的测试小组确定。
测试材料列于下表1中。测试结果列于表2中，并以图形方式显示在图2中。
表1：表2测试中使用的包装材料的规格。
表2：在最佳储存条件下，采用表1的包装材料的经氧气优化且微穿孔的CAP包装物中，各类呼吸农产品的保质期，单位为天。
从这些结果中可以看出以下几点：
比较例Comp 1的材料是LDPE，这是标准的新鲜农产品包装材料。尽管LDPE具有平均O2TR、高CO2TR和约为4.0的高比率β＝CO2TR/O2TR的组合，但它具有非常低的WVTR。结果，LDPE的CAP包装物，其中相对于包装物整体的氧气透过率优化了微穿孔的总开口面积，提供了包装物气氛中高的相对湿度。
值得注意的是，为了降低基于LDPE的包装物中的相对湿度，可以进行额外的和/或更大的穿孔以增加开口面积，但这会降低或破坏氧气控制。另外或替代地，可以添加吸湿性和/或其他耗水材料，但这会增加成本并且出于卫生和/或食品安全的原因是不允许的。在所展示的测试系列中，除了将农产品包装在穿孔薄膜中，如氧气优化的CAP包装物之外，没有采取任何此类措施。
比较例Comp 2的材料是聚酰胺，这是另一种标准的新鲜农产品包装材料。尽管聚酰胺的WVTR明显高于LDPE，但它是一种O2TR和CO2TR非常低的阻隔材料，但其约为3.0的比率β＝CO2TR/O2TR值是平均值。由于O2TR低，聚酰胺的CAP包装物需要开口面积非常大的微穿孔(即大量的穿孔和/或每个穿孔的大开口面积)以优化相对于整个包装物的氧气透过率的总开口面积。因此，包装物作为一个整体的CO2和O2的透过率的比率，以及通过包装物的CO2:O2的流量比约为1，并且包装物气氛中二氧化碳的平衡浓度趋于高。由于微穿孔的开口面积大，尽管包装材料的WVTR较低，但这仍提高了包装物整体的水蒸汽透过率，使包装物气氛中的相对湿度较低。综合效果是与基于LDPE的CAP包装物相比，延长了保质期。
比较例Comp 3的材料是Uflex Limited公司以FlexfreshTM薄膜品牌销售的最先进的包装材料。该材料比LDPE和聚酰胺有显著的改进。它表现出相对而言显著更高的WVTR，中等的O2TR，但高于平均值的CO2TR和比率β。因此，这种材料的CAP包装物需要相对较小的微穿孔开口面积，以优化总开口面积，从而优化整个包装物的氧气透过率，同时提供更大的水蒸汽和CO2透过率。由此产生的包装物提供比LDPE和聚酰胺更长的保质期。
在根据本申请提供的CAP包装物中，其中包装材料是实施例1的包装材料，该包装材料具有非常高的WVTR、中等的O2TR和高的约为5.0的比率β＝CO2TR/O2TR值的组合。因此，在这种CAP包装物中，微穿孔的开口面积可以针对氧气进行优化，同时包装物整体对水和CO2的透过率非常高。从测试结果可以明显看出，与其他包装物相比，所有经测试的农产品物质的此类CAP包装物的保质期都显著延长。
本公开不限于上述实施方案，其可以在权利要求范围内以多种方式变化。例如，关于特定实施方案讨论的要素和方面可以与任何其他实施方案的要素和方面进行适当地组合。
Claims (37)
1.一种包装物，其用于保存容纳在包装中的呼吸农产品，所述呼吸农产品是蔬菜、水果、草药、香料和/或花卉，
所述包装物
-限定了用于容纳农产品部分和包装物气氛的包装物容积，并且
-包括包装材料，其是聚合物薄膜(1A)，所述聚合物薄膜设置为具有至少一个穿孔(3)以允许其与包装物(1)周围的气氛进行气体交换，从而将包装物形成为气氛受控的包装物CAP，
其中所述包装材料具有水蒸汽透过率WVTR、二氧化碳透过率CO2TR和氧气透过率O2TR，
其中所述包装材料的WVTR在100-1200ml/(m2.24 hrs)范围内，其中所述包装材料的CO2TR为大于或等于1000ml/(m2.24 hrs)，并且
所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR为大于或等于4。
2.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的二氧化碳透过率CO2TR为1000-15000ml/(m2.24 hrs)。
3.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR为4至25。
4.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在100-1000ml/(m2.24 hrs)范围内。
5.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR为150-800ml/(m2.24 hrs)。
6.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在250-700ml/(m2.24 hrs)范围内。
7.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在400-600ml/(m2.24 hrs)范围内。
8.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在700-1100ml/(m2.24 hrs)范围内。
9.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在800-1100ml/(m2.24 hrs)范围内。
10.根据权利要求1所述的包装物，其中所述包装材料的水蒸汽透过率WVTR在900-1000ml/(m2.24 hrs)范围内。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的二氧化碳透过率CO2TR在1000-12000ml/(m2.24 hrs)范围内。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的二氧化碳透过率CO2TR在2000-10000ml/(m2.24 hrs)范围内。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的二氧化碳透过率CO2TR在4000-9000ml/(m2.24 hrs)范围内。
14.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的二氧化碳透过率CO2TR在5000-8500ml/(m2.24 hrs)范围内。
15.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的氧气透过率O2TR在500-4000ml/(m2.24 hrs)范围内。
16.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的氧气透过率O2TR在750-4000ml/(m2.24 hrs)范围内。
17.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的氧气透过率O2TR在900-3000ml/(m2.24 hrs)范围内。
18.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的氧气透过率O2TR在1000-2500ml/(m2.24 hrs)范围内。
19.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR在4-20范围内。
20.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR在4-10范围内。
21.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR在4-8范围内。
22.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR在5-7范围内。
23.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是聚合物薄膜，其厚度在10-200微米范围内。
24.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是聚合物薄膜，其厚度在15-150微米范围内。
25.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是聚合物薄膜，其厚度在20-100微米范围内。
26.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是聚合物薄膜，其厚度在25-40微米范围内。
27.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装物是气氛受控的包装物CAP，所述至少一个穿孔是微穿孔，或由多个微穿孔组成，所述微穿孔具有低于1平方毫米的开口面积。
28.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装物是气氛受控的包装物CAP，所述至少一个穿孔是微穿孔，或由多个微穿孔组成，所述微穿孔具有低于0.5平方毫米的开口面积。
29.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装物是气氛受控的包装物CAP，所述至少一个穿孔是微穿孔，或由多个微穿孔组成，所述微穿孔具有低于0.25平方毫米的开口面积。
30.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是可生物降解的。
31.根据权利要求1-10中任一项所述的包装物，其中所述包装材料是聚合物薄膜，所述聚合物由天然农产品制造和/或通过生物工艺制造。
32.根据权利要求中1-10任一项所述的包装物，其容纳至少一部分呼吸农产品，所述呼吸农产品是蔬菜、水果、草药、香料和/或花卉中的一种或多种。
33.根据权利要求中1-10任一项所述的包装物，其中所述包装材料是可堆肥的。
34.一种制造包装物的方法，该包装物用于保存呼吸农产品，该方法包括
提供包装材料部分，其是聚合物包装材料；
提供农产品部分；
由包装材料部分和农产品部分形成封闭的包装物，所述封闭的包装物具有限定的包装物容积，所述包装物容积容纳农产品部分和包装物气氛；
其中所述方法包括
在包装材料中设置一个或多个穿孔以确定包装物对至少一种气氛组分的预定透过率，并将包装物形成为气氛受控的包装物CAP；和
其中所述包装材料具有水蒸汽透过率WVTR，二氧化碳透过率CO2TR和氧气透过率O2TR，
其中所述包装材料的WVTR在100-1200ml/(m2.24 hrs)范围内，其中所述包装材料的CO2TR为等于或大于1000ml/(m2.24 hrs)，和
所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR为等于或大于4。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述包装材料的CO2TR为1000-15000ml/(m2.24hrs)。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述包装材料的比率β＝CO2TR/O2TR在4-25范围内。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述聚合物包装材料为聚合物薄膜。
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