CN1162309C - 果蔬动态气调保鲜包装袋 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水果和蔬菜的贮运和销售。具体地说，是一种果蔬动态气调保鲜包装袋。它包括由经保鲜处理和预冷的果蔬装入密封的充有保鲜混合气体和乙烯吸附剂的内保鲜袋中，再将包装好的内保鲜袋装入充有保鲜混合气体的外包装袋中密封即可，上述内保鲜袋及外包装袋分别由渗透性薄膜材料和阻隔性薄膜材料制成；上述保鲜混合气体组成为氧气、二氧化碳和氮气，外包装袋充入的氧气及二氧化碳浓度分别高于和低于内保鲜袋充入的氧气及二氧化碳浓度，从而实现动态气调保鲜。本发明的保鲜期远远高于现有技术的保鲜期，被保鲜的果蔬可基本上保持原有的色、香、味、形、鲜等特征，它不仅是携带方便的“绿色鲜品”；而且也是极便于果蔬鲜品在各种状态变化较大的环境下，进行贮运和销售的“保健商品”。

Description

果蔬动态气调保鲜包装袋

技术领域

本发明涉及水果和蔬菜的保鲜贮运和销售。具体地说，是一种果蔬动态气调保鲜包装袋。

背景技术

现有的果蔬保鲜包装袋一般为阻透性材料的包装袋装入果蔬、乙烯吸附剂后，再用排、抽空气的降氧法或充入保鲜混合气体的气调法进行果蔬保鲜的，而前一种降氧法的缺点在于不能持续的维持果蔬“生命活体”呼吸作用的最低需求量，造成“缺氧呼吸”，缺氧呼吸时的果蔬呼吸底物不能被彻底氧化，结果形成酒精和乙醛等物质，易造成果蔬的变味、变质和衰败；后一种气调法的缺点在于充入密封包装的氧气、二氧化碳和氮气(或其它惰性气体)是一个定值，如ZL99125336.1；ZL99126929.2；申请号：99103003.6和00102092.7等专利技术所示，各种果蔬装入保鲜包装袋内的保鲜混合气体的组份与体积百分浓度一般为：氧气1％-10％、二氧化碳1％-15％、其余为氮气浓度。从科学技术文献出版社2000年6月出版，由李喜宏、陈丽编著的《实用果蔬保鲜技术》中P170-172页，也可以得到许多果蔬在进行CA贮藏时，被推荐的氧气和二氧化碳浓度的选择范围。我们从后一种气调法的实际情况来看，当果蔬鲜品保存到一定时间后，由于“活体”果蔬的呼吸作用使密封包装袋的氧气含量下降、二氧化碳含量上升，造成密封环境下的气调气体的各组份比例失调，打破了抑制果蔬呼吸作用的氧气和二氧化碳保持适当衡定浓度的格局，当氧气含量下降到一定值时会发生果蔬的缺氧呼吸；当二氧化碳含量上升到一定值时会发生果蔬的代谢失调，造成二氧化碳中毒，使果蔬加速变质。

根据上述情况以及高聚物薄膜材料的化学结构不同、渗透性(透气与透湿)各有差异和理论上已证实的气体通过包装塑料薄膜的渗透和扩散是符合费克—享利定律(详见中国轻工业出版社2000年6月出版，由德国Selke，S.E.M.著，蔡韵宜译的《塑料包装技术》P141-P146页，我们得知，某气体在单位时间内通过薄膜的渗透率与膜的面积成正比，与膜的厚度成反比，与膜两侧气体的压力差或浓度差成正比。这是由于，气体透过高分子薄膜是一种单分子的扩散过程，当气体从膜的压力或浓度较高的一侧向压力或浓度较低的一侧通过时，首先气体分子吸附在压力或浓度较高一侧的膜面上，之后溶解于膜的材料中，此运动着的气体分子在柔顺的有空隙的高分子链之间主动或被动的扩散，并在低压膜表面释放或逸出，直到二侧的气体化学活性相等为止。因此，薄膜材料的结晶度越大、密度越高，透气性越差，反之亦然。一般聚合物对氮气、氧气和二氧化碳渗透常数是1比4比14的比率，而水蒸汽阻透与这些气体阻透没有太大的相互关系。可参见科学技术文献出版社2000年6月出版，由李喜宏、陈丽编著的《实用果蔬保鲜技术》P117页的表5-2中的数据来说明这一点。

如果我们选用具有能使氧气、二氧化碳和水汽适当透过的内保鲜袋进行包装，面其外界又有适当的氧气进入其包装内部，使其内部的氧气和二氧化碳浓度维持在一个相对稳定的、合适的保鲜浓度范围内，来实现长鲜期的动态气调保鲜，其关键是要根据各种果蔬的特性，选择合适的，渗透性较好的塑料薄膜制成内保鲜袋；选择一个能够持续维持保鲜混合气体环境的由阻隔性薄膜材料制成的外包装袋。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够达到保鲜期较长的果蔬动态气调保鲜包装袋。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：它有一个内装果蔬和由氧气、二氧化碳与氮气组成的保鲜混合气体A的内保鲜袋，其中保鲜混合气体A的各组份体积百分浓度为：氧气1％-10％、二氧化碳1％-15％、其余为氮气，保鲜混合气体A与被保鲜的果蔬的体积比为1∶1-2，所述的内保鲜袋由渗透性的薄膜材料制成，内保鲜袋装入由阻隔性的薄膜材料制成的外包装袋中，外包装袋内还充有由氧气、二氧化碳与氮气组成的保鲜混合气体B；保鲜混合气体B中各组份的体积百分浓度为：氧气X+1％-10％、二氧化碳0.03％-10％，氮气余量，上述X指内保鲜袋的保鲜混合气体A中氧气的体积百分浓度，上述内保鲜袋和外包装袋中的相对湿度为80％-95％；上述外包装袋中的保鲜混合气体在常压下与密封的内保鲜袋体积比为1∶1-6，内保鲜袋和外包装袋装的压力为1.01×10⁵Pa-2.00×10⁵Pa。

上述内保鲜袋中装有乙烯吸附剂，内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和10⁵pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于9000mL/m²，大于300mL/m²；外包装袋所采用的阻隔性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于300mL/m²，大于0mL/m²。

上述外包装袋所采用的阻隔性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于100mL/m²，大于0mL/m²；内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于9000mL/m²，大于或等于1000mL/m²；内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于7000mL/m²，大于或等于1000mL/m²；保鲜混合气体B中各组份的体积百分浓度为：氧气X+2％-8％、二氧化碳1％-8％、氮气余量，上述X指内保鲜袋的保鲜混合气体A中氧气的体积百分浓度。

上述内保鲜袋的渗透性薄膜材料一般为PVC、MPPE、HDPE、PP、EVA、OPP、CPP、PT、PC、PET、硅窗膜和美国固特异公司生产的PW-MF薄膜等。

上述外包装袋的阻隔性薄膜材料一般为EVAI(乙烯-乙烯醇共聚物)类的、PA(尼龙)类的、PVDC(聚偏氯乙烯)类的、PAN(丙烯腈聚合物)类的和聚烯烃类的多组份、多层共挤式或干式及湿式复合式复合薄膜材料和EVAI EP-F101、EVAI EP-E105、PVDC、PAN、PA、PETP、PET、PVA和镀铝膜等单组分薄膜材料。

本发明的关键技术要点：

果蔬采收后，虽然脱离了母体，不能像生长期那样吸收养份和水份，一切同化作用已停止，但仍然是一个活的有机体，它通过消耗自身的营养物质来维持新陈代谢，并在一系列酶、激素等物质作用下产生一系列新的机能代谢，其抑制衰老的耐贮性和抵御病原菌侵害的抗病性，已成果蔬采收后生理的特有规律与特征。

本发明可以在现有抵御病原菌侵害的抗病性的生物技术，化学保鲜技术、生理生化技术、空气放电保鲜技术和紫外线及核照射技术的基础上，着重强调了“绿色、营养、安全”的健康环保概念，通过动态气调这种抑制衰老的物理技术手段，在较长时间内，使果蔬鲜品处于“休眠”状态的氧气和二氧化碳保持在一个相对衡定的浓度范围之内波动，强化了耐贮性，从而达到了高于现有果蔬鲜品保鲜期几倍的全新商业效果。

一、降低果蔬鲜品的呼吸强度，减少果蔬鲜品的内含物质的消耗，采用气调逆境胁迫，延缓衰老。

果蔬鲜品采收后，其生命活动的表现于它的呼吸作用，呼吸作用成为采收后果蔬鲜品新陈代谢的主导过程，呼吸强度的大小直接影响果蔬鲜品的保鲜期。

果蔬鲜品的呼吸作用，有两种型态，即有氧呼吸和缺氧呼吸。有氧呼吸是从空气中吸收分子态氧(氧气)，导致呼吸底物(复杂的糖和有机酸)最终彻底氧化成水和二氧化碳。缺氧呼吸是在环境中氧气含量很低时所进行的呼吸作用，它不从空气中吸收氧气，呼吸底物不能被彻底氧化，结果形成酒精和乙醛等物质，如：

有氧呼吸：

缺氧呼吸：

从上述两个反应式可以看出，有氧呼吸产生的能量是缺氧呼吸的28倍左右，其大量消耗果蔬鲜品的能量，蒸发水分，影响其细胞的PH值，从而衰老变质；缺氧呼吸就必须分解消耗更多的呼吸基质，同时，还产生酒精、乙醛和乳酸等中间产物，这些物质在果蔬鲜品组织中积累过多，就会对细胞有毒害作用，导致细胞死亡，加速果蔬的衰败。因此，在果蔬鲜品采收后的保鲜贮运和销售环节中，不仅要控制有氧呼吸在最低限度内，又要防止缺氧呼吸的发生，缺氧呼吸无论是整体还是局部，都是保鲜工作最忌讳的，是有害的。

影响果蔬鲜品呼吸作用的几点因素及本发明的保鲜技术要点：

1、品种。

果蔬鲜品的一般都存在早、中、晚三种不同熟期的品种，从不同的品种之间比较，呼吸量与质或呼吸强度都有较大的差别。通常早熟品种比晚熟品种呼吸强度低，耐贮性好，但也不是完全这样，应具体情况具体对待。

2、环境温度。

在果蔬保鲜因素中，温度是最主要因素之一，作用最强，其主要表现是温度高低影响并决定着呼吸强度的大小。一般在0-35℃之间，呼吸强度随着温度升高而加强，温度每升高10℃，呼吸强度就增加1-1.5倍。因此，控制环境低温(最佳范围大于0℃，小于10℃，一般不超过15℃)，可减少呼吸作用，明显抑制果蔬的乙烯释放量，延长保鲜期。但并非是温度越低越好，而是应该根据各种果蔬对温度的忍耐性不同，尽量降低贮藏温度，又不致产生冷害。

本发明的控制温度在0℃-10℃，一般不超过15℃。

3、气体成分。

气体中的O₂和CO₂对果蔬的呼吸作用、成熟和衰老有很大的影响。O₂是果蔬进行呼吸作用的重要条件。适当降低O₂浓度，提高CO₂浓度，可以抑制呼吸，又不会干扰正常的代谢。一般来说，当O₂浓度低于10％时，呼吸强度明显降低，如O₂浓度低于1％时，可能产生缺氧呼吸，乙醇、乙醛大量积累，造成缺氧伤害，造成果蔬鲜品的衰败和品质下降。

气体中的CO₂浓度对果蔬呼吸作用也有直接影响，当提高气体中的CO₂浓度，也可以抑制呼吸。对于大多数果蔬来说比较合适的CO₂浓度为1％-15％，但这是一般性，每一个果蔬鲜品都有一个最佳适合CO₂浓度范围(其选择范围对本领域的技术人员来说是很容易的)，在这个范围内能明显抑制呼吸，减少果蔬的O₂呼吸量和CO₂释放量。如果CO₂浓度过高(一般高于15％时)，会抑制果蔬呼吸酶的活性，从而引起代谢失调，造成CO₂中毒，它对果蔬的伤害比因缺氧呼吸所造成的伤害更为严重。

本发明内保鲜袋中的保鲜混合气体A的O₂体积百分浓度为1％-10％，CO₂体积百分浓度为1％-15％，其余为N₂体积百分浓度；外包装袋中的保鲜混合气体B的O₂体积百分浓度为X+1％-10％，其占总体积百分浓度上限不超过20％；CO₂体积百分浓度为0.03％-10％，其占总体积百分浓度上限不超过10％；其余为N₂体积百分浓度，上述X指内保鲜袋的保鲜混合气体A中氧气实际充入的体积百分浓度。这只是一个一般性的浓度比例范围，实际操作时，应根据各种不同的果蔬鲜品特性，在上述范围中选择合适的内保鲜袋薄膜材料的渗透性或渗透参数以及合适的保鲜混合气体体积百分浓度比，在常规保鲜技术的配合下，实现最佳效果的果蔬动态气调保鲜。

4、乙烯影响。

乙烯是一种最简单的链烯烃，在正常的条件下为气态，是一种调节生长、发育和衰老的植物激素。乙烯与果蔬的催熟作用有密切的关系，乙烯是加速果蔬成熟与衰老的内源促进剂，乙烯对跃变型呼吸的果蔬未成熟期的呼吸高峰的提早到来起促进作用。

本发明除采用动态气调抑制乙烯产生外，在密封的内保鲜袋中装入一定量的乙烯吸附剂(现有技术都能解决)和采取紫外线照射，减少乙烯对果蔬鲜品的影响。

5、机械损伤。

任何机械损作，即便是轻微的挤伤或压伤，也会引起果蔬鲜品呼吸作用加强。所以，要最大限度的减少搬运次数，选择合适的运输方式和工具，包装箱不可过挤或过松，减少机械损伤，延长保鲜期。

二、降低果蔬鲜品的蒸腾强度，减少果蔬的水分散失，防止果蔬失水、失重、失鲜和萎蔫。

新鲜果蔬的含水量高达85％-96％，产品采收后，会因蒸腾作用脱水引起组织萎蔫，从而造成一系列不良影响，影响果蔬的口感、脆度、颜色和风味，破坏了果蔬正常的代谢过程，降低了果蔬的耐贮性和抗病性。

影响果蔬蒸腾作用的主要因素及本发明的保鲜技术要点：

1、品种与形态。

果蔬的品种与形态是影响蒸腾作用的内在因素，它表现在果蔬表皮组织结构上的细胞排列疏松大小、果蔬体的表面积比和果蔬皮细胞的保水力等，则果蔬皮细胞排列疏松大、体表面积大和细胞保水力差，蒸腾作用强，反之则弱。因引，对果蔬鲜品的保鲜，因根据保鲜期的长短要求，选择合适的品种与形态进行。

2、环境温度。

温度是影响果蔬蒸腾作用的外部主要因素。温度高，蒸腾作用强，反之则弱。因此，在果蔬保鲜时，因控制合适的低温环境。本发明的控制温度为0℃-10℃，理想效果为0℃-5℃，一般不超过15℃。

3、环境湿度。

影响蒸腾速度的重要因素是密封环境下的相对湿度。本发明综合各种因素考虑，根据环境湿度与蒸腾速度的数学模型关系，选定80％-95％的相对湿度为包装环境的相对湿度。

4、气体流动。

气体流动会改变气体的绝对湿度，从而对果蔬鲜品的蒸腾作用发生影响，气体流动越快，蒸腾作用越强，反之则弱。本发明采用的双袋动态气调保鲜包装，表现出的优点一是控制包装袋中的气体流动，减少蒸腾速率，减少水分消耗；二是保持果蔬在密封袋中的气体相对湿度在80％-95％之间，并实现动态的相对稳定；三是动态调节和控制了袋中的气体成分和浓度；四是由于外包装袋的阻隔性极好，保持了果蔬鲜品的天然品味和独特的香味；五是双袋均充气体最大限度的减少了果蔬的碰损和机械损伤。

本发明的主要工艺路线：

分级挑选→个性化的杀菌、防腐、代谢调节和能量补充等漂洗、浸泡、喷啉及熏蒸的保鲜处理→预冷→经处理的果蔬装入内有乙烯吸附剂和保鲜剂的内保鲜袋并充气封装→密封的内保鲜袋装入外包装袋的充气封装→置于合适的低温贮运和销售。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、它形成了一袋一个的动态气调保鲜系统，对果蔬的保鲜期明显延长，被保鲜的果蔬可基本上保持原有的色、香、味、形、鲜等特征；它携带方便，也极便于合适的低温冷链的贮运和上货架的销售，特别是当消费者购买后，脱离低温冷链控制系统时，在常温下(20℃)也有超过二周的保鲜期，这样它比较适合短时间内无冷链的贮运和销售，大大的提高了鲜果蔬的附加值，市场前景广阔。

2、它根据薄膜材料制成的内保鲜袋和外包装袋对氧气、二氧化碳和水蒸汽的透过量的大小或多少来控制密封环境下的气体成份和水蒸汽(相对湿度)含量，实现动态气调，延长果蔬的保鲜期；再根据有些果蔬属跃变型呼吸特征和果蔬在贮运和销售等不同阶段时气体的不同适应性，其内保鲜袋采用在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于9000mL/m²，大于300mL/m²的渗透性的薄膜材料制袋，而外包装袋采用在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于300mL/m²的阻隔性的薄膜材料制袋，这样，当果蔬在密封的内保鲜袋中呼吸消耗氧气时，使密封的内保鲜袋的氧气含量下降，同时呼出的二氧化碳含量上升，为不产生缺氧呼吸和高二氧化碳的中毒伤害，根据内保鲜袋薄膜的渗透特点及二氧化碳透过量大于氧气透过量及一般为3-6倍的特点，则内保鲜袋中的二氧化碳和外包装袋中的氧气互相渗透达到一种新的气调保鲜的稳定状态，而外包装袋采用了阻隔性较好的材料制袋，它充入了含量高于内保鲜袋的氧气、低于内保鲜袋的二氧化碳的混合保鲜气体，加上它对水蒸汽的阻隔性极好，保证了气调系统的适合果蔬保鲜的气体成份和相对湿度。上述果蔬的保鲜情况，应根据各种果蔬具体的呼吸特征，选用适合的充入密封的内保鲜袋和外包装袋的氧气、二氧化碳和氮气(或其它惰性气体)的含量；根据针对果蔬耐贮性与抗病性的化学、物理和生物等技术的各种处理方法，对果蔬鲜品进行具体地个性化的保鲜处理，即可达到果蔬最佳的保鲜效果。

具体实施方式

下面就鲜桃、芒果和鲜莲子动态气调保鲜包装袋实施例情况表(表-1、表-2及表-3)对本发明作进一步的详述。经实施，上述三种果蔬鲜品在各种保鲜条件相同和常温(一般为20℃)情况下的保鲜期为20天-30天。

本发明在常规技术的配合下，对芦笋、草莓、鲜菇(食用菌类)、桃、鲜枣、鲜莲子、茶叶和切花(鲜花)等各种果蔬类及切花类产品的保鲜效果非常理想，保鲜期一般都超过45天，大部分超过60天。

                 鲜桃动态气调保鲜包装袋实施例情况表

                                                        表——1

                 芒果动态气调保鲜包装袋实施例情况表

                                                        表——2

                 鲜莲子动态气调保鲜包装袋实施例情况表

                                                        表——3

Claims (6)

1、一种果蔬动态气调保鲜包装袋，它有一个内装果蔬和由氧气、二氧化碳与氮气组成的保鲜混合气体A的内保鲜袋，其中保鲜混合气体A的各组份体积百分浓度为：氧气1％-10％、二氧化碳1％-15％、其余为氮气，保鲜混合气体A与被保鲜的果蔬的体积比为1∶1-2，其特征在于：所述的内保鲜袋由渗透性的薄膜材料制成，内保鲜袋装入由阻隔性的薄膜材料制成的外包装袋中，外包装袋内还充有由氧气、二氧化碳与氮气组成的保鲜混合气体B；保鲜混合气体B中各组份的体积百分浓度为：氧气X+1％-10％、二氧化碳0.03％-10％，氮气余量，上述X指内保鲜袋的保鲜混合气体A中氧气的体积百分浓度，上述内保鲜袋和外包装袋中的相对湿度为80％-95％；上述外包装袋中的保鲜混合气体在常压下与密封的内保鲜袋体积比为1∶1-6，内保鲜袋和外包装袋装的压力为1.01×10⁵Pa-2.00×10⁵Pa。

2、根据权利要求1所述的果蔬动态气调保鲜包装袋，其特征在于：内保鲜袋中装有乙烯吸附剂。

3、根据权利要求1或2所述的果蔬动态气调保鲜包装袋，其特征在于：内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和105Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于9000mL/m²，大于300mL/m²；外包装袋所采用的阻隔性的薄膜材料在20℃和105Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于300mL/m²，大于0mL/m²。

4、根据权利要求3所述的果蔬动态气调保鲜包装袋，其特征在于：外包装袋所采用的阻隔性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于100mL/m²，大于0mL/m²；内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于9000mL/m²，大于或等于1000mL/m²。

5、根据权利要求3所述的果蔬动态气调保鲜包装袋，其特征在于：内保鲜袋所采用的渗透性的薄膜材料在20℃和10⁵Pa的条件下，24小时氧气透过量小于或等于7000mL/m²，大于或等于1000mL/m²。

6、根据权利要求1或2所述的果蔬动态气调保鲜包装袋，其特征在于：保鲜混合气体B中各组份的体积百分浓度为：氧气X+2％-8％、二氧化碳1％-8％、氮气余量，上述X指内保鲜袋的保鲜混合气体A中氧气的体积百分浓度。