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Die Erfindung betrifft ein System zur Verlangsamung des Rei-
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fungsprozesses von Obst und Gemüse. Insbesondere betrifft die Erfindung
für Tomaten eine Verpackung mit geregelter Atmosphäre.
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Ein seit langer Zeit bestehendes Problem ist es, die Qualitäten von
Frischobst und Frischgemüse wie beispielsweise Tomaten in bezug auf Geschmack, Beschaffenheit
und Verzehr von der Erntezeit bis zur Zeit des Verkaufs und des tatsächlichen Verbrauchs
aufrechtzuerhalten, Die am meisten verbreitete Technik, die verhindern soll, daß
Tomaten den überreifen Zustand erreichen, bestand darin, die Frucht in relativ grünem
Stadium zu pflücken und den Reifungsprozeß durch Kühlung zu verzögern.
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Jedoch ist allgemein bekannt, daß Tomaten gegenüber tiefen Temperaturen
sehr empfindlich sind und tatsächlich physiologisch beeinträchtigt werden, wenn
sie Temperaturen unter 130 C (550 F) ausgesetzt werden. Die Beeinträchtigung selbst
offenbart sich in einem Verlust an Geschmack, in einem Zusammenbruch des Zellaufbaus
und in späteren Stadien im Verfaulen der Frucht.
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Es ist bereits bekannt, daß der Reifungsprozeß von Obst und Gemüse
durch Regelung der die Frucht umgebenden Atmosphäre verzögert werden kann, d.h.,
daß der Anteil von Sauerstoff verniedrigt und der Anteil von Kohlendioxid in dieser
Atmosphäre vergrößert wird. Dies wird beispielsweise in US-PS 3 102 777 beschrieben.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, daß der Reifungsprozeß von Früchten wie beispielsweise
Tomaten oder Bananen teilweise oder vollständig dadurch aufgehalten werden kann,
daß die Frucht in Kunststoffolien verpackt wird, welche in bezug auf Sauerstoff
und Kohlandioxid vorgewählte Durchlässigkeitsraten besitzen. Dies wird in den US-PS
3 450 542 und 3 804 961 beschrieben. Diese Verfahren fanden jedoch keine weitverbreitete
Aufnahme, da wenigstens teilweise die Frucht aufgrund
von Kohlenstoffdioxid
Absorption und Feuchtigkeits ansammlung geschädigt wurde 9 was manchmal zu Schimmelbildung
führte, und da diese Verfahren den Reifungsprozeß entweder vollständig aufgehalten
haben oder ein anfängliches Auspum pen oder Aufbereiten der Verpackungsumgebung
erforderten Aufgabe der Erfindung ist es9 eine atmosphärengeregelte Verpackung für
Obst und Gemüse und insbesondere für Tomaten zu schaffene Weiterhin soll für Tomaten
eine atmosphärengeregelte Verpackung geschaffen werden9 welche die Reifungsgeschwindigkeit
von Tomaten ohne Abkühlung unabhängig von der Art, vom geographischen Ursprung oder
Reifestadium der Tomaten zum Zeitpunkt des Verpackens regeln kann Weiterhin soll
erfindungsgemäß eine Verpackung für Tomaten geschaffen werden9 welche die Reifungsgeschwindigkeit
der Frucht ohne die auf der Frucht erfolgende Schimmelbildung oder die Beeinträchtigung
der Frucht als Folge von Kohlenstoffdioxid-Absorption und Feuchtigkeitsansammlung
regelt, Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Verpackung gelöst 9 die eine
versiegelte bzWo abgedichtete Umhüllung umfaßt9 welche wenigstens teilweise aus
einer gasdurchlässigen Folie gebildet wird diese Folie ermöglicht 9 daß die Tomaten
in der Verpackung die ursprünglich in der Packung vorhandene Luft in eine Umgeo
bung überführen, die 0 bis 10 Vol.% C02 und 295 bis 10 Vol.% O2 enthält Zusätzlich
enthält die Verpackung chemische Wirkstoffe, welche die Feuchtigkeits- und Kohlendioxidpegel
in der Verpackungsatmosphäre &uf Pegel reduzieren9 welche die Schimmelbildung
oder eine Beeinträchtigung der Frucht nicht begüngstigen. Erfindungsgemäße Verpackungen
können die Reifungsgeschwindigkeit
von Tomaten bei Raumtemperaturen
über eine siebentägige Periode au einen einstufigen Zuwachs der Reifungsentwicklung
begrenzen. Demgegenüber zeigen Tomaten, die an der Luft bei Raumtemperatur gelassen
werden,jeden Tag oder alle zwei Tage eine einstufige Zunahme in ihrer Relfungsentwicklung,
während Tomaten, die an Luft bei der empfohlenen Minimalspeichertemperatur von 13°
C (56°F) gehalten werden, in einer siebentägigen Periode einen zweistufigen Zuwachs
der Reifungsentwicklung aufweisen.
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Zusammensetzung und Dicke derjenigen sie, die zur Bildung der erfindungsgemäßen,
atmosphärenge regelten Verpackung eingesetzt werden kann, sind nicht kritisch: die
einzige wesentliche Forderung liegt darin: daß die Folie gegenüber Sauer stoff und
Kohlendioxid ausreichende Durchlässigkeit besitzen muß, um so der verpackten Frucht
die Möglichkeit zu geben die Luft, d.h. die umgebende Atmosphäre, die ursprünglich
in der Verpackung vorhanden war in eine Umgebung überzuführen, die 2g5 bis 10 %
Sauerstoff f und 0 bis 10 % Kohlendioxid enthält. Eine bevorzugte Folie besteht
aus Polyäthylen niedriger Dichte mit einer Sauerstoffdurchlaßgeschwindigkeit im
Bereich von 0,116 bis 4,65 cm²/ (cm²Tag) (75 to 3000 cc/100sq.
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in/day) und beispielsweise 4,34 cm³/ (cm²Tag) (2800 cc/100sq.
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in./day) und eine CO2-Durchlaßgeschwindigkeit im Bereich von 0,775
bis 23,25 cm³/ (cm²Tag) (500 to 15,000 cc/100 sq.in./ day) und beispielsweise 2,945
cm³/(cm²Tag) (1900 cc/100sq.in./ day). Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß
die Dicke der Folienschicht so lange nicht kritisch ist, wie sie in einem Bereich
liegt, der die gewünschten Durchlaßeigenschaften ermöglicht und ausreichende Festigkeit
besitzt, die einem Brechen bzw. Zerreißen während normalen Verlade- und Handhabungsvorgängen
der Verpackung verhindert. Im Falle des bevorzugten Polyäthylens geringer Dichte
hat sich eine Foliendicke von 0,0254 mm bis 0,0635 mm (1,0 to 2.5 mils) als geeignet
herausgestellt.
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Andere Folien, deren Durchlaßgeschwindigkeiten sich für die Verwendung
in den erfindungsgemäßen Verpackungen eignen sind Polyvinylchlorid und Polypropylen.
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Die Gestalt der Verpackung oder des Behälters, der aus der gasdurchlässigen
Folie gebildet wird9 ist nicht kritisch Demgemäß kann die Folie zu einem Sack ausgestaltet
werden 9 der mit jedem konventionellen Mitteln das die Isolierung der Verpackungsatmosphäre
von der Umgebungsatmosphäre ermöglicht, versiegelt oder zusammengebunden werden
kann. Alternativ dazu kann die Folie in Form einer Hülle für eine Schale oder einen
Behälter verwendet werden, der die Frucht hält. Ungeachtet der Form der Verpackung
müssen keine Schritte unternommen werden, die Verpackungsatmosphäre zu evakuieren
oder auf andere Weise zu verändern, während die anfängliche Verpackung der Frucht
erfolgt. Die Veränderung der Verpackungsatmosphäre rührt allein vom Gleichgewicht
her, das durch die Respiration der Frucht und die Permeabilität der Verpackungsfolie
erreicht wird, so daß der Prozentsatz von Sauerstoff und Kohlendioxid innerhalb
der zuvor festgelegten Grenzen gehalten wird.
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Man hat herausgefunden, daß aufgrund der Durchlässigkeit der Folien,
die zur Bildung der erfindungsgemäßen Verpackungen verwendet werden, sich in unerwünschtem
Maße Wasserdampf innerhalb der Verpackungsatmosphäre ansammelt. Das Vorhandensein
dieses Wasserdampfs regt Schimmelbildung an, was besonders in der Stengelendfläche
der Frucht erfolgt. Somit besteht eine wichtige erfindungsgemäße Maßnahme darin,
innerhalb der Verpackung ein Trockenmittel einzuführen. Dabei kann jeder geeignete
Stoff, der Feuchtigkeit absorbieren kann, wie beispielsweise Lithiumchlorid, Äthylenglykol,
Silicagel, Kalziumchlorid, aktiviertes Aluminiumoxid, Kalziumsulfat, oder Magnesiumperchlorat,eingesetzt
werden. Dabei ist die Verwendung von Kalziumchloridkristallen bevorzugt.
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Obwohl das Kalziumchlorid-Trocknungsmittel auf einfache Weise innerhalb
der Verpackung zur Aufnahme von Wasserdampf verteilt sein kann, wird diese Möglichkeit
nicht bevorzugt, da bei einer Verwendung von geringen Mengen an Trocknungsmittel
sich schließlich eine Kalziumchloridlösung bildet, die die Frucht überziehen und
sie dadurch inakzeptabel machen würde. Deshalb wird erfindungsgemäß das Trocknungsmittel
in die Verpackung in einem abgedichteten Päckchen eingesetzt, das aus einer Folie
gebildet ist, die gegenüber Wasserdampf durchlässig ist, jedoch eine sich in dem
Päckchen gebildete Lösung zurückhält.
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Auf diese Weise wird eine Berührung der Lösung mit der Frucht, die
innerhlab der Verpackung enthalten ist, verhindert. Unter für einen derartigen Zweck
geeignete Folien befindet sich unbeschichtete Zellophanfolie, eine von E.I. duPont
de Nemours & Co.
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unter dem Warenzeichen "Tyvek" verkaufte Folie, die eine zusammenextrudierte
Folie darstellt, welche aus Polyäthylen und Papier, mikroporösem Polypropylen oder
naßverfestigtem Papier gebildet wird.Die Verwendung eines integralen Folienpäckchens
zeigt insofern einen weiteren Vorteil, als die Lösung von Kalziumchlorid, die sich
bildet, nachdem das Kalziumchlorid sein Gewicht an Wasser absorbiert hat, fortlaufend
weitere Mengen an Wasserdampf absorbiert; somit kann die Menge an Trocknungsmittel,
die verwendet werden muß, reduziert werden. Offensichtlich ist die verwendete Menge
an Trocknungsmittel nicht kritisch, vorausgesetzt, daß zur Verhinderung von Schimmelbildung
eine ausreichende Menge verwendet wird. Bei einer Verwendung von Kalziumchlorid
als Trocknungsmittel für Tomaten, die erfindungsgemäß verpackt werden, sind 1 bis
10 g an Kalziumchlorid pro halbes Kilogramm Tomaten und beispielsweise 2,5 g/kg
Tomaten erwiesenermaßen ausreichend, um die Bildung von Schimmel für 14 - 21 Tage
aufzuhalten.
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Das Verhältnis zwischen der Größe der Folienoberfläche 9 die zur Bildung
der Verpackung verwendet wird und dem Gewicht an Tomaten oder einer anderen9 in
der Verpackung enthaltenen Frucht ist nicht kritisch und kann innerhalb weiter Bereiche
gewünschte gewünschte Sauerstoff- und Kohlendioxidatmosphäre innerhalb der Verpackung
erhalten wird. Wird jedoch das Verhältnis Frucht - zu Folienoberfläche vergrößert
9 dann erhält man innerhalb der Verpackungsatmosphäre höhere Kohlendioxidpegel und
niedrigere Sauerstoffpegel. Bei der Verwendung einer Polyäthylenfolie liegen typische
Verhältnisse im Bereich von 7,03 bis 7093 Kilogramm Tomaten pro Quadratmeter Folie
(.01 to .10 pounds of tomatoes per square inch of film) und haben beispielsweise
den Wert 21909 Kilogramm Tomaten pro Quadratmeter Folie (003 pounds of tomatoes
per square inch of film).
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Obwohl vom Standpunkt einer größtmöglichen Verhinderung des Reifungsprozesses
der Frucht niedrige Sauerstoffpegel im Bereich von 2,5 bis 590 % und hohe Kohlendioxidpegel
im Bereich von 5 bis 10 % wünschenswert sind9 können derartige CO2-Pegel physikalisch
die Tomaten und insbesondere diejenigen Tomatenarten beschädigen 9 die auf Kohlendioxid
hochgradig empfindlich sind. Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal ist es deshalb9
innerhalb der Verpackungsatmosphäre ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel in einer
solchen Menge einzuschließen9 die ausreicht9 den Kohlendioxidpegel dieser Atmosphäre
unter 2,5 % zu halten. Geeignete Kohlendioxid-Absorptionsmittel enthalten Silicagel9
Holzkohle 9 Lithiumchlorid und vorzugsweise Kalk Eine Verwendung von 099 bis 991
Gramm und beispielsweise 293 Gramm von gelöschtem Kalk pro Kilogramm Tomaten hält
den gewünschten Kohlendioxidpegel bei Raumtemperatur bis zu 14 Tagen aufrecht0 In
einer bevorzugten3 erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das KohlendioxidAbsorptionsmittel
innerhalb des
versiegelten Trocknungsmittel-Päckchens enthalten,
so daß jeder direkte Kontakt mit der Frucht vermieden ist.
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Im weiteren wird die Erfindung anhand der folgenden Beispiele beschrieben:
Beispiel 1 9,1 Kilogramm (20 pounds) Tomaten wurden in Säcken aus Polyäthylen geringer
Dichte eingesetzt, wobei die Verpackungen gegenüber der Außenatmosphäre durch die
Verwendung einer Drehverschnürung verschlossen werden. Es wurden keine Schritte
unternommen, die Verpackungsatmosphäre vor dem Verschließen der Säcke zu ändern,
und die Säcke wurden auf Raumtemperatur gehalten.
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Der Kohlendioxid- und Sauerstoffgehalt der Säcke wurde zu verschiedenen
Zeitintervallen, wie es aus Tabelle I zu sehen ist, gemessen.
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Tabelle I Zeit ab Verpacken CO2-Gehalt 02-Gehalt (Stunden) 1,0 1,7
os 18,7 % 2,5 3,6 17,0 4,0 4,0 13,9 5,5 5,3 12,7 7,0 6,0 11,2 9,5 7,1 9,2 11,0 9,6
8,0 15,0 71,1 7,4
Zeit ab Verpacken CO2- Ge halt -Gehalt (Stunden)
18,0 9,8 % 9,8 % 21,0 8,6 4,4 29,0 8,4 4,6 38,0 7,7 4,8 48,0 7,6 4,9 72,0 7,7 5,0
96,0 7,5 4,9 Wie sich aus den Meßwerten in Tabelle I erkennen läßt, begannen die
Tomaten die Verpackungsatmosphäre innerhalb der ersten Stunde zu ändern; die Spitzenwerte
für Kohlendioxid wurden ungefähr 15 Stunden nach dem Verpacken erreicht Da die Atmungsgeschwindigkeit
der Frucht unter den neuen atmosphärischen Bedingungen innerhalb der Verpackung
kleiner wurde, begann der Kohlendioxidpegel danach abzufallen Ungefähr 21 Stunden
nach dem Verpacken erreichte der Sauerstoffpegel innerhalb der Verpackung ein Minimum
und begann dann zunehmend anzusteigen. Der Anstieg im Sauerstoffpegel wie auch der
Abfall im Kohlendioxidpegel ist offenbar mit einem Abfall in der Atmungsgeschwindigkeit
der Tomaten verknüpft. Aus den in Tabelle I wiedergegebenen Daten ist zu ersehen,
daß die Atmosphäre der Verpackung ein Gleichgewicht mit den Kohlendioxid- und Sauerstoff-Durchlaßgeshwindigkeiten
der Folie nach ungefähr 38 Stunden vom Zeitpunkt des Verschließens der Verpackung
erreichte. Das Erreichen dieses Gleichgewichtszustandes ist erfindungsgemäß ein
wichtiger Punkt, da beim Nicht erreichen des Gleichgewichts der Sauerstoffpegel
auf Null gehen und damit zu geschädigten Tomaten führen würde. Der relativ konstante
Kohlendioxid- und Sauerstoffgehalt der Atmosphäre bei und nach 38 Stunden von dem
Zeitpunkt des Verpackens zeigt offenbar an, daß der
Verbrauch an
Sauerstoff durch die Frucht ungefähr äquivalent der Sauerstoffpermeabilität der
Folie ist, und daß das Kohlendioxid, das von der Frucht aufgrund der Atmung ausgeschieden
wird, ungefähr äquivalent der Kohlendioxid-Permeabilität der Folie ist.
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Beispiel 2 Es wurden Verpackungen vorbereitet, indem 0,9 kg (two
pounds) Tomaten in eine Reihe von Polyäthylen-Säcken gefüllt wurden, die mit der
Ausnahme identisch waren, daß eine Gruppe von Säcken aus einer Polyäthylen-Folie
mit einer Dicke von 0,032 mm (1.25 mils) und die zweite Gruppe von Säcken aus einer
Polyäthylen-Folie mit einer Dicke von 0,064 mm (2,5 mils) gebildet wurden. Die Säcke
wurden mit Drehverschnrungenvon der Umgebung abgedichtet und bei Raumtemperatur
unter identischen Bedingungen gelassen. Der Kohlendioxid- und Sauerstoffgehalt der
zwei Verpackungsatmosphären wurde bei verschiedenen Zeitintervallen gemessen, wobei
die Ergebnisse in Tabelle II wiedergegeben sind: Tabelle II Zeit ab CO -Gehalt O
-Gehalt Verpacken 0,032 Sm 0,064 mm 0,0322mm 0,064 mm 21 Stunden 6,2 % 8,6 % 8,0
% 4,2 % 45 Stunden 5,0 % 7,8 % 8,8 % 4,6 % 68 Stunden 4,6 % 5,8 % 9,0 % 5,8 % Die
Ergebnisse dieser Experimente zeigen, daß die dickere Folie einen niedrigeren Sauerstoffpegel
und einen höheren Kohlendioxidpegel als die dünnere Polyäthylenfolie bewirkt, was
darauf hinweist, daß die Permeabilität der Folie durch die Foliendicke beeinflußt
wird.
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Beispiel III Die Wirkung des Verhältnisses von Fruchtgewicht-zu-Folienfläche
wurde dadurch bestimmt, daß unterschiedliche Gewichtsmengen von Tomaten in zwei
identische Polyäthylensacke verpackt, die Säcke mit Verschnürung dicht verschlossen
und unter identischen Bedingungen bei Raumtemperatur gelassen wurden. Die Analyseergebnisse
der Verpackungsatmosphären bei verschiedenen Zeitintervallen sind in Tabelle III
wiedergegeben: Tabelle III Zeit ab CO2-Gehalt O2-Gehalt Verpacken 8,72 kg/m2 2 21,87
kg/m2 8,72 kg/m 2 21,87kg/m 2 0.0124 lbs/in 0,0311 lbs/in 0,01241lbs/in² 0,0311lbs/in
21 Std. 6,2 % 8,6 % 8,0 % 4,4 % 45 5,0 % 7,6 % 8,8 % 4,9 % 68 4,6 % 7,7 % 9,0 g
5,0 % Die Ergebnisse dieses Experiments zeigen, daß bei ansteigender Menge von Frucht
pro Einheitsfläche Folie höhere Kohlendioxidpegel und niedrigere Sauerstoffpegel
innerhalb der Packungsatmoshäre erreicht werden.
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Beispiel 4 0,9 Kilogramm Tomaten in grünen, leicht rosa und leicht
rotem Reifungsstadium wurden in Polyäthylenverpackungen verpackt und bei Raumtemperatur
gelagert. Kontrolltomaten des gleichen Relfungszustandes wurden in Luft gelagert.
Die Farbentwicklung der Tomate war wie folgt:
Zeit (Tage) 1 3 5
7 9 leicht grün/Luft grün beginnend übergehend leicht rosa rot grün/ (verpackt)
grün grün grün grün begann nend leicht rosa/leicht leicht stark voll- voll-(Luft)
rosa rot rot reif reif leicht rosa/ leicht leicht leicht rosa rosa (verpackt) rosa
rosa rosa leicht rot/ leicht stark voll- voll- voll-(Luft) rot rot reif reif reif
leicht rot/ leicht leicht leicht stark stark (verpackt) rot rot rot rot rot Die
Ergebnisse dieses Experiments zeigen, daß ungeachtet des an-änglichen Reifungszustands
der Frucht das Verpacken in kontrollierter atmosphärischer Umgebung den Reifungsvorgang
gegenüber demjenigen Reifungsprozeß beträchtlich verlangsamt, der eintreten wurde,
wenn die Frucht an der Luft gelassen wird.
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Beispiel 5 Eine 0,9 kr schwere Probe aus grünen, leicht rosa und
leicht roten Tomaten wurde in Polyäthylen-Verpackungen verpackt und bei Raumtemperatur
gelagert. ne Probegruppe hatte 10 Grrr CaCl2-Trocknungsmittel, das in einem 7,62
cm x 10,16 cm (3" x 4") dimensionierten Tyvek-Beutel verpackt war, während
die
Kontrollmuster kein Trocknungsmittel besaßen Die Ergebnisse nach 10 Tagen sind:
der Probe, die Grauschimmel zeigt Anfänglicher Reifungsgrad mit CaCl2-Beigabe Kontrollprobe
grün 0,0 35 % leicht rosa 0,0 42 % leicht rot 0,0 40 % Die Ergebnisse dieses Experiments
zeigen deutlich, daß das Trocknungsmittel den Feuchtigkeitspegel in der Atmosphäre
der Polyäthylenverpackung auf einen Wert reduziert, der Schimmelbildung verhindert.
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Beispiel 6 Eine 0,9 kg schwere Probe aus grünen, leicht rosa und
leicht roten Tomaten wurde in Polyäthylen-Verpackungen verpackt und bei Raumtemperatur
gelagert. Eine Gruppe der Probe besaß 20 Gramm Kalk und 10 Gramm CaCl2, die in 7,62
mm x 10,16 mm dimensionierten Tyvek-Beuteln verpackt waren, während die Kontrollproben
nur 10 Gramm CaCl2 in den Tyvek-Beuteln hatten. Die Ergebnisse nach einer 10-tägigen
Lagerung waren: % der Probe, die CO2-Beeinträchtigung zeigt Anfänglicher Reifungsgrad
Kalk und CaCl2 CaCl2 grün 0,0 65 % leicht rosa 0,0 53 % leicht rot 0,0 50 %
C02-Schädigungen
selbst offenbaren sich in Oberflächenbeeinträchtigungen, braunen Flecken, ungleichmäßiger
Farbe, verstärktem Weichwerden und erhöhter Empfindlichkeit gegenüber Fäulnis. In
den Beuteln mit Kalk- und CaCl2-Beigabe überschritt der C02-Pegel nicht 1,1 %, wogegen
die Beutel, die nur CaCl2 enthielten, durchschnittliche C02-Pegel von 4,3 bis 7,5
% zeigten.
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Somit wird erfindungsgemäß eine atmosphärengeregelte Verpackung zur
Verzögerung der Reifungsgeschwindigkeit von Tomaten geschaffen, die aus einer gasdurchlässigen
Folie gebildet wird, welche ermöglicht, daß die Tomaten die Verpackungsatmosphäre
in eine Atmosphäre mit 0 bis 10 Vol.% Kohlendioxid und 2,5 bis 10 Vol.% Sauerstoff
umwandeln können. Die Verpackung enthält chemische Wirkstoffe, welche Feuchtigkeit
und Kohlendioxid von der Verpackungsatmosphäre absorbieren und damit Schimmelbildung
oder eine Schädigung der Tomaten verhindern können.