JP2017527500A - 保存可能期間を延長する吸着材料 - Google Patents

保存可能期間を延長する吸着材料 Download PDF

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Abstract

ある態様において、農産物の保存可能期間を延長するシステム及び方法が開示される。【選択図】

Description

関連出願の相互参照
本発明は、2014年9月5日に出願された米国特許仮出願第62/046,667の優先権の利益を主張し、その全内容は、本明細書に参照により取り込まれている。
収穫と消費との間において、量及び品質の損失は、新鮮なフルーツ、野菜、花、球根、種子及びナッツ、球茎、根茎、塊茎、及び他の農産物に影響する。新鮮な農産物の収穫後の損失の大きさは、場所、商品、栽培品種、及びハンドリングの条件に依存するが、5〜50%と推定される。老化は、植物器官の成長の最終段階であり、その間の一連の不可逆の事象が植物細胞の破壊と死亡をもたらす。老化プロセスの間、園芸商品は酸素及び貯蔵有機材料を消費する嫌気呼吸の過程にあり、二酸化炭素、水蒸気、エチレン及び他の揮発性化合物(エステル、ケトン、ジャスモン酸類、等)を放出する。
老化に関連する損失を低減するために、劣化に関わる生物学的及び環境的ファクタは、老化を遅らせ、農産物の可能な最高の品質を維持する収穫後の技術(例、貯蔵技術)ために生かすことが適切と理解すべきである。
本開示の様々な側面の簡単な要約を、このような側面の基本的な理解を可能にするために下記に示す。この要約は本開示の広範な概括ではない。本開示の重要な又は決定的な要素を特定することも、本開示の特定の態様の範囲又は請求項の範囲を記述することも意図するものではない。その唯一の目的は、後に提示するより詳細な記載の前置きとして簡略化形態で開示のいくつかの概念を提供することである。
本開示の1つの側面において、食品貯蔵システムは、容器、及びラングミュア表面積が少なくとも約500m/gであり、且つ吸着材料の平均孔径が少なくとも約0.3nmである吸着材料を含んでいる。
ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約700m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約900m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1100m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1500m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1700m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2000m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2500m/gである。
ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約10nmとの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約2nmとの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約0.7nmとの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.9nmと約1.5nmとの間にある。ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約50cm/gのC吸着容量を有する。ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約40cm/gのCO吸着容量を有する。
ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、吸着材料の総量の少なくとも約8cm/gのO吸着容量を有する。
ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、吸着材料の総量の少なくとも約15cm/gのHO吸着容量を有する。容器内の相対温度が約75%を超える場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である。ある態様において、容器内の相対温度が約80%と約90%の間にある場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である。ある態様において、容器内の相対温度が90%を超える場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である
ある態様において、温度変動幅が約0℃と約40℃の間にあり、圧力変動幅が約500mgと約1000mmHgの間にある。ある態様において、圧力変動幅が約800mgと約1000mmHgの間にある。ある態様において、温度変動幅が約0℃と約30℃の間にある。ある態様において、温度変動幅が約0℃と約10℃の間にある。
ある態様において、吸着材料が容器内配置されている。ある態様において、容器が密閉農産物パッケージである。ある態様において、密閉農産物パッケージが、ポリプロピレン、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル、フラッシュ・スパン高密度ポリエチレン、成形繊維、アルミニウム、ナイロンポリアミド、圧縮板紙、又はこれらの生分解性体の少なくとも1種を含む。ある態様において、容器が運送用コンテナーである。ある態様において、吸着材料が容器内に配置されている。
ある態様において、吸着材料が容器内の小袋に配置されている。ある態様において、小袋が穿孔されている。
ある態様において、吸着材料が容器の内部表面に沿って配置されている。ある態様において、吸着材料が容器の少なくとも1つの内部表面と共に一体的に形成されているか、或いは押し出されている。ある態様において、吸着材料が多層フィルム内に配置又は分散されている。
ある態様において、容器が1種以上の農産物、種子又はナッツを含む。ある態様において、容器が農産物を含み、この農産物は1種以上の果物、野菜、ハーブ、花又は苗木(plants)を含み、この農産物が、1種以上の、バナナ、イチゴ、マンゴー、スイカ、オレンジ、パイナップル、ブドウ、リンゴ、モモ、チェリー、キーウィ、ラズベリー、ブルーベリー、ザクロ、レモン、西洋ナシ、パッションフルーツ、プラム、アプリコット、ブラックベリー、タンジェリン、ドラゴンフルーツ、グレープフルーツ、ライム、カンタロープ、ネクタリン、アボカド、トマト、ココナッツ、ジャガイモ、アルファルファもやし、トウモロコシ、ニンジン、タマネギ、ブロッコリー、レタス、キャベツ、ケール、ルッコラ、エンドウ、ニンニク、キュウリ、サヤマメ、マッシュルーム、サツマイモ、コショウ、ホウレンソウ、アスパラガス、オリーブ、チェリー、カリフラワー、芽キャベツ、カボチャ、ズッキーニ、ナス、パンプキン、ビート、ライマメ、ダイコン、パースニップ、コリアンダー又はバジルを含む。
ある態様において、吸着材料が、少なくとも1種の、金属有機構造体(MOF)、ゼオライト、活性炭又は過マンガン酸カリウムの少なくとも1種を含む。
ある態様において、吸着材料が、MOFを含む。ある態様において、MOFが、粉末、ペレット、押出成形物、顆粒、又は自立フィルムの形状である。ある態様において、MOFがMOF粒子の形状である。ある態様において、MOF粒子が少なくとも約5μmの平均粒径を有する。ある態様において、MOF粒子が少なくとも約1μmの平均粒径を有する。ある態様において、MOF粒子が約5μmと100μmの間の平均粒径を有する。
ある態様において、MOF粒子が、Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む。ある態様において、MOF粒子が、Al、Mg、Zn、Cu、Zr及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む。ある態様において、MOF粒子が、フェニル部分、アルカン部分、アルキン部分、イミダゾール部分、ピリジン部分、ピラゾール部分、オキソール部分及びこれらの組み合わせからなる群より選択される部分(moiety)を含む。ある態様において、MOF粒子が、フマル酸、ギ酸、2−メチルイミダゾール及びトリメシン酸からなる群より選択される部分を含む。
ある態様において、吸着材料がゼオライトを含む。ある態様において、ゼオライトの化学式は、Mx/n[(AlO(SiO]・mHO(但し、x、y、m及びnが0以上の整数であり、そしてMがNa及びKからなる群より選択される金属である)の形である。
他の態様において、吸着材料が、YO及びX(但し、Yが4価の元素であり、Xが3価の元素である)骨格構造を有するゼオライト材料である。1つの態様において、YがSi、Sn、Ti、Zr、Ge及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、YがSi、Ti、Zr、及びこれらの2種以上組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、YがSi及び/又はSnである。1つの態様において、YがSiである。1つの態様において、XがAl、B、In、Ga及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、XがAl、B、In及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、XがAl及び/又はBである。1つの態様において、XがAlである。
ある態様において、ゼオライトが、粒子、ペレット、押出成形物、顆粒、粉末、又は自立フィルムの形状である。ある態様において、ゼオライトがゼオライト粒子の形状である。ある態様において、ゼオライト粒子が少なくとも約1μmの平均粒径を有する。ある態様において、ゼオライト粒子のラングミュア表面積が約500m/gと約700m/gの間にある。
ある態様において、吸着材料が、MOF材料及び非MOF材料を含む複合材料である。ある態様において、MOF材料の質量の吸着材料の総質量に対する比が0.5を超える。ある態様において、非MOF材料が生物分解性ポリマー、非生物分解性ポリマー、ゼオライト、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される材料である。ある態様において、吸着材料のモルホロジーが、均一混合物、ラメラ構造、コア−シェル構造、段階的配列材料構造、マトリックス内に埋め込まれた球状又は非球状粒子、マトリックス内に埋め込まれた繊維又は棒、織物又は不織布、及び相互侵入網目構造からなる群より選択される。ある態様において、吸着材料のモルホロジーは、MOF材料の1つ以上の層が、非MOF材料の1つ以上の層により分離されているラメラ構造である。
ある態様において、吸着材料が第1の吸着組成物と第2の吸着組成物を含む。ある態様において、第1の吸着組成物が、アルミニウムとフマル酸を含む第1の複数のMOF粒子を含み、第2の吸着組成物が、亜鉛と2−メチルイミダゾールを含む第2の複数のMOF粒子を含む。ある態様において、第1の吸着組成物の第2の吸着組成物に対する質量比が少なくとも約1である。ある態様において、第1の吸着組成物が、アルミニウムとフマル酸を含む第1の複数のMOF粒子を含み、第2の吸着組成物が、酸化アルミニウムと酸化ケイ素を含む第2の複数のゼオライト粒子を含む。ある態様において、第1の吸着組成物の第2の吸着組成物に対する質量比が少なくとも約3である。ある態様において、吸着材料の総質量が少なくとも約500mgである。ある態様において、吸着材料の総質量が少なくとも約250mgである。る態様において、吸着材料の総質量が少なくとも約100mgである。ある態様において、吸着材料の総質量が少なくとも約50mgである。
ある態様において、農産物が容器内に存在する時、吸着材料は、容器内のC濃度が約0.1%未満に維持されるように構成される。ある態様において、農産物を容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.1%未満に維持される。ある態様において、農産物が容器内に存在する時、吸着材料は、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持されるように構成される。ある態様において、農産物が容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持される。
ある態様において、吸着材料が少なくとも1種の多孔性MOF材料を含み、この少なくとも1種の多孔性MOF材料は、少なくとも1種の金属イオンの配位した少なくも1種の2座の有機化合物を含む。
ある態様において、吸着材料が有機化学種を吸着するように構成されている。ある態様において、有機化学種が揮発性有機化合物を含む。ある態様において、吸着材料が少なくとも1種のケトン、アルデヒド、エステル、フェノール、キノン、又はこれらの組み合わせを含む化学種を吸着するように構成されている。
ある態様において、食品貯蔵システムが、さらに、食品貯蔵システムの温度を約273Kと約283Kの間に維持するための冷凍ユニットを含む。
本開示の別の側面において、食品貯蔵システムは、容器と、容器内に配置された吸着材料と、容器内に配置された農産物とを含み、農産物がCを発生し、そして吸着材料が容器内のC濃度を維持するように構成されている。
本開示の別の側面において、食品貯蔵システムは、容器、容器内に分散された複数のMOF粒子、及び容器内に配置した農産物を含む。
本開示の別の側面において、農産物の保存可能期間を延長する方法は、容器内に複数のMOF粒子を分散する工程、容器内に農産物を配置する工程、及び容器を密封する工程を含む。1つの態様において、農産物の品質特性が継続時間の間維持される。1つの態様において、農産物の品質特性が少なくとも1つの色又はテクスチャーを含む。1つの態様において、持続時間が少なくとも約15日間である。1つの態様において、持続時間が少なくとも約20日間である。
本開示は、添付図面の図における実施例により記載するが、これらに限定されるものでなく、その図は以下の通りである:
図1は、本開示の態様に従う具体的な農産物容器の化学種の流れを説明している。 図2は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料のエチレン吸着等温線のプロットである。 図3は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料の二酸化炭素吸着等温線のプロットである。 図4は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料の酸素吸着等温線のプロットである。 図5は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料の水吸着等温線のプロットである。 図6は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料の水の吸着/脱着挙動のプロットである。 図7は、本開示の態様に従う支持体に印刷された吸着材料のフィルムで被覆された異なるフィルムを示す。 図8Aは、本開示の態様に従うガラス容器内の吸着材料を用いたアイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図8Bは、本開示の態様に従う密封ポリエチレンバッグ内の吸着材料を用いたアイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図9Aは、本開示の態様に従う吸着材料の異なる混合物を用いたアイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図9Bは、本開示の態様に従う吸着材料の異なる混合物を用いたアイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図9Cは、本開示の態様に従う吸着材料の異なる混合物を用いたアイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図10は、本開示の態様に従う標準梱包材料内の吸着材料の異なるタイプについて、アイスバーグレタスの保存可能期間試験の結果を示す。 図11Aは、本開示の態様に従って作製された小袋の例示バッチを示す。 図11Bは、本開示の態様に従って作製された小袋の別の例示バッチを示す。 図12は、本開示の態様に従って作製された異なる小袋について水取り込み速度のプロットを示す。 図13は、本開示の態様に従う農産物パッケージ(package)又は容器に取り込むための吸着フィルムシステムの例を示す。 図14は、本開示の態様に従って作製された吸着フィルムについて水取り込み速度のプロットを示す。 図15は、粉末の吸着剤の水取り込みを、本開示の態様に従い作製された吸着剤の自立フィルムの水取り込みと比較した水吸着/脱着等温線のプロットを示す。 図16は、粉末の吸着剤の水取り込みを、本開示の態様に従って作製された吸着フィルムの水取り込みについて比較した水取り込み速度のプロットである。 図17は、本開示の態様に従って作製された異なる程度の穿孔を有する保護層を備えたフィルムの水取り込み速度のプロットである。 図18は、MOF粉末を、本開示の態様に従って作製されたMOF被膜と比較した水吸着等温線のプロットである。
老化に関連する生物学的ファクタの管理は、収穫後の保存可能期間、及び保存または梱包された園芸商品の品質を顕著に拡大することができる。貯蔵及びハンドリング(バラ荷及び消費者梱包)の間に、エチレンは老化を加速させることができ、高い二酸化炭素は表面的及び生理的損傷を起こすことができ、枯渇した酸素は商品の市場性をなくさせる嫌気呼吸を起こすことができ、そして梱包及び貯蔵内の高い水蒸気は、食品の安全性の問題又は商品的損傷をもたらす微生物増殖に有利に働く遊離水の蓄積を起こすことができる。
今日では、新鮮な園芸商品の貯蔵、ハンドリング、梱包及び輸送に使用できるいくつかの保存可能期間延長技術が存在する。これらは、制御ガス貯蔵(CA貯蔵)及び調整雰囲気梱包(MA梱包)(低酸素、高二酸化炭素、及び水蒸気)、エチレン及び二酸化炭素洗浄、及び収穫後の殺菌剤及び殺生物剤を含んでいる。金属有機骨格(MOFs)に基づく吸着材料は、上述の保存可能期間延長技術のいずれかに代わる、或いはいずれかを補完する又は改善する可能性を有する。MOFsを用いる切りたての及び全体の園芸商品/農産物の保存可能期を間延長するための戦略としては、環境雰囲気の二酸化炭素、酸素、エチレン、水蒸気(相対湿度)、及び他の植物関連揮発性物質のガス交換及び/又は貯蔵を、
(1)吸着剤を梱包フィルム又は添付文書に組み込むか、或いは商品に直接施した変更雰囲気梱包;(2)吸着剤を梱包フィルム又は添付文書に組み込むか、或いは商品に直接施した消費者梱包;(3)バルクビン及びコンテナーライナー、バルクビン及びコンテナーインサート又はカバーに吸着材料を取り込んだ、或いは商品に直接施した、商業用バルクビン/容器(使い捨て又は再利用可能);(4)制御雰囲気(MA)及び通常雰囲気(RA)貯蔵、船荷コンテナー、セミトラックコンテナー、鉄道車両、或いは、消費者、小売、又は卸売の冷蔵所表示;及び(5)エチレン及び二酸化炭素洗浄、酸素の除去又は放出(送達)、他の揮発性有機化合物(VOC)放出(送達)又は洗浄(香料、エステル、ケトン)材料、の中における吸着/脱着により、単独で組み合せて、或いは組み合せて管理することを挙げることができる。
本開示の態様により提供される様々な利点としては、(1)全ての、切りたての、鉢植えの植物又は花の園芸商品の保存可能期間を延長すること;(2)貯蔵又は運送において園芸商品を成熟するためのMOF送達システム;(3)園芸商品貯蔵環境のためのMOF送達システム;(4)毒性貯蔵環境に関連する生理的障害からの園芸商品の保護;及び(5)再使用又はリサイクルされる可能性を有する化合物、即ち、二酸化炭素、酸素、エチレン、香水又は香味用VOCs、の貯蔵及び管理するためのMOFシステム;を挙げることができ、これらに限定されるものではない。
MOF材料は、一般に粒子形状であり、実質的に、2つのタイプの構造単位:金属イオン(例、亜鉛、アルミニウム)及び有機化合物、からなる。有機化合物のそれぞれが少なくもの2個の金属イオン(少なくもの2座の)に結合し、それらのリンカーとして働く。このように、3次元の通常構造体は広げられ、空の孔隙及び溝を含み、そのサイズは有機リカーのサイズによって定義される。
本明細書で使用されるように、用語「吸着材料」とは、用途において次の使用のためにその構造内ガス分子を吸着することができる材料(例、吸着剤粒子)を指す。特定の材料としては、MOF、活性アルミナ、シリカゲル、活性炭、分子ふるいカーボン、ゼオライト(例、分子ふるいゼオライト)、ポリマー、樹脂及びクレイを挙げることができる。
本明細書で使用されるように、用語「吸着容量」とは、吸着材料が特定の温度及び圧力下に吸着することができる平衡条件下の化学種の最大量を指す。吸着容量の単位は、cm/gで与えられた場合、標準温度及び圧力(STP)条件下での化学種の量に対応する。
本明細書で使用されるように、用語「活性化」とは、その貯蔵容量を増加させるように吸着材料(例、MOF)を処理することを指す。典型的には、その処理が、意図する目的に使用する材料の能力を上げるために、吸着部位から汚染物質(例、水、非水溶性溶剤、イオウ化合物及び高級炭化水素)の除去をもたらす。
本明細書で使用されるように、用語「粒子」は、MOF等の吸着材料を指す場合、それぞれが0.1μm〜50μmの範囲の最大寸法を有する材料の個別部分の集まったものを指す。粒子のモルホロジー(morphology)は、結晶、半結晶、又はアモルファスであることができる。用語「粒子」はまた、半径が1nmまでの粉末も含むことができる。本明細書で開示されたサイズ範囲は平均又は中央値サイズであるということができる。粒子は球形である必要は無く、立方体、円筒、円盤、又は当該技術の熟練者により認識されるであろう他のどのような形でも良い。
本明細書で使用されるように、用語「モノリス」とは、吸着材料を指す場合、材料の単一ブロックを指す。単一ブロックは、例えば、レンガ、円盤、又は棒の形状であり得る、そして増加したガスの流れ/分配のための溝を含むことができる。ある態様において、多数のモノリスを一緒に配置して所望の形を形成する。
本明細書で使用されるように、用語「表面積」とは、化学種の吸着のための活性表面積を指す。特に規定しない限り、「表面積」は材料のラングミュア表面積を指す。
図1は、本開示の態様に従う実例の農産物容器における化学種の流れを描いている。描かれているように、農産物は酸素(O)を消費するであろうし、そして二酸化炭素(CO)、エチレン(C)、及び水(HO)を生じさせ得る。
ある態様において、吸着材料(例、ペレット又は粉末状のMOF粒子)は小袋内に含み得る。吸着材料は、農産物が、例えば、低レベルのO(嫌気呼吸を起し得る)又は高レベルのCOのために損害を被ることを防止するため、容器(例、梱包容器)内の温度及び湿度を制御するのに役立ち得る。吸着材料は、エチレン及び農産物の異臭発生をもたらす他の種を吸着し得る。ある態様において、吸着材料は有機化学種を吸着するように構成される。ある態様において、有機化学種としては、揮発性有機化合物が挙げられる。ある態様において、吸着材料は、少なくとも1種のケトン、アルデヒド、フェノール、キノン、又はこれらの組み合わせを含む化学種を吸着するように構成される。
本開示の1つの側面において、食品貯蔵システムは容器と吸着剤を含む。吸着材料は、1種以上の吸着材料から構成することができる。表1は、本明細書に記載された態様に従う吸着材料として又はその一部として利用することができるいくつかの具体的材料のデータを示す。これらの材料は例示の目的であり、またここに記載された態様はこれらの材料に限定されないことは、注意すべきである。
Figure 2017527500
材料の表面積はDIN ISO 9277:2003−05(DIN66131の改定版である)に従うBET(Brunauer-Emmett-Teller)法により測定・決定することができる。表面積は0.05−0.3p/p0の範囲の相対圧力で多数点BET測定により測定・決定される。
ある態様において、吸着材料は少なくとも約500m/gのラングミュア表面積を有する。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約700m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約900m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1100m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1500m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1700m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2000m/gである。ある態様において、吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2500m/gである。
ある態様において、吸着材料の平均孔径が少なくとも約0.3nmである。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約10nmの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約2nmの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約0.7nmの間にある。ある態様において、吸着材料の平均孔径が約0.9nmと約1.5nmの間にある。
図2は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料(表1の)のエチレン吸着等温線のプロットである。ある態様において、吸着材料は、容器内の温度が温度変動幅内にあり、容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、少なくとも約50cm/gのC吸着容量を有する。ある態様において、吸着材料は、農産物が容器内にある場合、容器内のC濃度を約0.1%未満に維持するように構成されている。ある態様において、農産物を容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.1%未満に維持される。ある態様において、農産物が容器内に存在する時、吸着材料は、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持されるように構成される。ある態様において、農産物が容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持される。
図3は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料(表1の)の二酸化炭素の吸着等温線のプロットである。ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約40cm/gのCO吸着容量を有する。
図4は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料(表1の)の酸素の吸着等温線のプロットである。ある態様において、合成空気環境(例、20%O及び80%N)で、容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約8cm/gのO吸着容量を有する。
図5は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料(表1の)の水の吸着等温線のプロットである。ある態様において、容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、吸着材料の総量の少なくとも約15%のHO吸着容量を有する。
図6は、本開示の態様に従ういくつかの吸着材料(表1の)の水の吸着/脱着挙動のプロットである。ある態様において、容器内の相対温度が少なくとも約75%である場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である。ある態様において、容器内の相対温度が約80%と約90%の間にある場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である。ある態様において、容器内の相対温度が90%を超える場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である。
ある態様において、温度変動幅が約0℃と約40℃の間にあり、圧力変動幅が約500mgと約1000mmHgの間にある。ある態様において、圧力変動幅が約800mgと約1000mmHgの間にある。ある態様において、温度変動幅が約0℃と約30℃の間にある。ある態様において、温度変動幅が約0℃と約10℃の間にある。
図7は、本開示の態様に従う支持体上に印刷された吸着材料のフィルムで被覆された別のフィルムを示す。例えば、MOF材料(例、Basolite(商標)A520)は、容器の内部表面に沿って配置され得る、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムの表面に印刷されたフィルムとして示される。ある態様において、吸着材料は容器の内部表面内に配置される。ある態様において、吸着材料は多層フィルム内に一体的に配置される。例えば、吸着材料フィルムは多層フィルムの複数の層の上に印刷され得る。
フィルムは農産物容器(例、密閉農産物パッケージ)内に配置することができる。ある態様において、吸着材料が容器内に配置される。ある態様において、容器が密閉農産物パッケージである。ある態様において、密閉農産物パッケージとしては、ポリプロピレン、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル、フラッシュ・スパン高密度ポリエチレン繊維、成形繊維、アルミニウム、ナイロンポリアミド、装飾された板紙(dressed paperboard)、又はこれらの生分解性体の少なくとも1種を含む。ある態様において、容器は、運送用コンテナーである。ある態様において、吸着材料が容器内に分散されている(例、容器内又は農産物上にランダムに分布されている)。
ある態様において、吸着材料が容器内の小袋に配置されている(例、図1に描かれているように)。ある態様において、小袋が穿孔されている。
ある態様において、吸着材料が、マトリックス材料に組み込まれ、その後容器に導入される。マトリックスは、押出成形等により形成されるシート等の適当な形状のプラスチック材料である得る。材料は任意に波形を付けることができる。材料は、圧延され、或いは操作され、そして容器に組み込むことができる。容器に導入する前に、材料はポリマー繊維により結合され得る。
ある態様において、吸着材料としては、少なくとも1種のMOF、ゼオライト、活性炭、又は過マンガン酸カリを挙げることができる。
ある態様において、吸着材料はMOFを含む。ある態様において、MOFが、粉末、粒子、ペレット、押出成形物、顆粒、又は自立フィルムの形状である。ある態様において、MOFがMOF粒子の形状である。ある態様において、MOF粒子が少なくとも約5μmの平均粒径を有する。ある態様において、MOF粒子が約5μmと100μmの間の平均粒径を有する(参照、実施例の表1)。
ある態様において、吸着材料はゼオライトを含む。ある態様において、ゼオライトの化学式が、Mx/n[(AlO(SiO]・mHO(但し、x、y、m及びnが0以上の整数であり、そしてMがNa及び、Kからなる群より選択される金属である)の形である。
他の態様において、吸着材料がゼオライト材料であり、その骨格構造がYO及びX(但し、Yが4価の元素であり、Xが3価の元素である)から構成される。1つの態様において、YがSi、Sn、Ti、Zr、Ge及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、YがSi、Ti、Zr及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、YがSi及び/又はSnである。1つの態様において、YがSiである。1つの態様において、XがAl、B、In、Ga及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、XがAl、B、In、及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される。1つの態様において、XがAl及び/又はBである。1つの態様において、XがAlである。
ある態様において、ゼオライトが、粉末、粒子、ペレット、押出成形物、顆粒、又は自立フィルムの形状である。ある態様において、ゼオライトが粒子の形状である。ある態様において、ゼオライト粒子が少なくとも約1μmの平均粒径を有する。ある態様において、ゼオライト粒子のラングミュア表面積が約500m/gと約700m/gの間にある(参照、実施例の表1)。
金属有機骨格化学
ある態様において、MOF粒子が、Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、B、Al、Ti及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む。ある態様において、MOF粒子が、Al、Mg、Zn、Cu、Zr及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む。
ある態様において、2座有機リンカーは、酸素、イオウ及び窒素からなる群より独立して選択される少なくとも2種の原子(それを介して有機化合物が金属に配位結合することができる)を有する。これらの原子は、有機化合物の骨格の1部又は官能基であり得る。ある態様において、MOFは、フェニル部分、イミダゾール部分、アルカン部分、アルキン部分、ピリジン部分、ピラゾール部分、オキソール部分及びこれらの組み合わせからなる群より選択される部分を含む。ある態様において、MOFが、フマル酸、ギ酸、2−メチルイミダゾール及びトリメシン酸からなる群より選択される部分を含む。
それを介して上述の配位結合を形成することができる当該官能基として、例えば、特に;−OH, −SH, −NH、−NH(−R−H)、−N(R−H)、−CHOH、−CHSH、−CHNH、−CHNH(−R−H)、−CHN(−R−H)、−COH、COSH、−CSH、−NO、−B(OH)、−SOH、−Si(OH)、−Ge(OH)、−Sn(OH)、−Si(SH)、−Ge(SH)、−Sn(SH)、−PO、−AsOH、−AsOH、−P(SH)、−As(SH)、−CH(RSH)、−C(RSH)、−CH(RNH、−C(RNH、−CH(ROH)、 −C(ROH)、−CH(RCN)、又は-C(RCN)(但し、Rが、例えば、1、2、3、4又は5個の炭素原子を有するアルキレン、例えばメチレン、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、n−ブチレン、イソブチレン、tert−ブチレン又はn−ペンチレン基、或いは1又は2個の芳香族環、例えば、2C環(但し、適宜、縮合されていても良く、相互に独立していても良く、適宜、いずれの場合も、少なくとも1個の置換基で置換されていても良く、及び/又は相互に独立していても良く、いずれの場合も、例えばN、O及び/又はSを含むことができる)が挙げられる。同様の態様において、上述の置換基を持たない官能基を挙げることができる。この点に関して、とりわけ、−CH(SH)、−C(SH)、−CH(NH、−CH(NH(R―H))、−CH(N(R―H)、−C(NH(R―H))、−C(N(R−H)、−C(NH3、−CH(OH)、−C(OH)、−CH(CN)、−C(CN)を挙げることができる。
これらの官能基を含む有機化合物が配位結合を形成し且つ骨格を生み出すことができることを保証する限り、少なくとも2個の官能基は、原則として、適当な化合物と結合することができる。
少なくとも2個の官能基を含む有機化合物は、飽和又は不飽和の脂肪族化合物、又は芳香族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物から誘導される。
脂肪族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の脂肪族部分は、直鎖、分岐及び/又は環状であり得、化合物当たり複数の環も可能である。脂肪族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の脂肪族部分は、1〜18、1〜14、1〜13、1〜12、1〜11、1〜10個の炭素原子、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10個の炭素原子を含むことができる。例えば、ある態様には、とりわけ、メタン、アダマンタン、アセチレン、エチレン又はブタジエンが含まれる。
脂肪族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の芳香族部分は、1つ以上の環、例えば2、3、4、又は5環を有することができ。環は相互に分離することができ、及び/又は少なくとも2環が縮合状態で存在することができる。脂肪族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の芳香族部分は、1、2、又は3環を有することができる。さらに、化合物の各環が、相互に独立して、少なくとも1つのヘテロ原子、例えばN、O、S、B、P、又はSiを含むことができる。脂肪族化合物、又は脂肪族及び芳香族の両方の化合物の芳香族部分は、1又は2個のC環;2個の環の場合、それらは、相互に分離されるか或いは縮合状態で存在し得る。特に述べることができる芳香族化合物は、ベンゼン、ナフタレン及び/又はビフェニル及び/又はビピリジル及び/又はピリジルである。
少なくとも2座有機化合物は、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、又はそのイオウ類似体から誘導され得る。イオウ類似体は、官能基−C(=O)SH及びその互変体、及び−C(=S)SH(これらは1個以上のカルボン酸基の代わりに使用することができる)である。
本開示において、用語「誘導された(derived)」とは、少なくとも2座有機化合物が、MOFサブユニット又はMOF−基礎とする材料の部分的脱プロトン体又は完全脱プロトン体で存在し得ることを意味する。さらに、少なくとも2座有機化合物は、さらなる置換基、例えば−OH、−NH、−OCH、−CH、−NH(CH)、−N(CH、−CN、及びハライドを含むことができる。ある態様において、少なくとも2座有機化合物は、1〜18個の炭素原子及び、加えて、官能基として少なくとも2個以上のカルボキシ基を有する、脂肪族又は芳香族非環状(式)又は環状炭化水素であり得る。
本開示において、本明細書のいずれかの態様を実現するために使用することができる、ジカルボン酸の例、例えば、シュウ酸、コハク酸、酒石酸、1,4−ブタンジカルボン酸、1,4−ブテンジカルボン酸、4−オキソピラン−2,6−ジカルボン酸、1,6−ヘキサンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、1,8−ヘプタデカンジカルボン酸、1,9−ヘプタデカンジカルボン酸、ヘプタデカンジカルボン酸、アセチレンジカルボン酸、1,2−ベンゼンジカルボン酸、1,3−ベンゼンジカルボン酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、ピリジンジ−2,3−ジカルボン酸、1,3−ブタジエン−1,4−ジカルボン酸、1,4−ベンゼンジカルボン酸、p−ベンゼンジカルボン酸、イミダゾール−2,4−ジカルボン酸、2−メチルキノリン−3,4−ジカルボン酸、キノリン−2,4−ジカルボン酸、キノキサリン−2,3−ジカルボン酸、6−クロロキノキサリン−2,3−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノフェニルメタン−3,3’−ジカルボン酸、キノリン−3,4−ジカルボン酸、7−クロロ−4−ヒドロキシキノリン−2,8−ジカルボン酸、ジイミドジカルボン酸、ピリジン−2,6−ジカルボン酸、2−メチルイミダゾール−4,5−ジカルボン酸、チオフェン−3,4−ジカルボン酸、2−イソプロピルイミダゾール−4,5−ジカルボン酸、テトラヒドロピラン−4,4−ジカルボン酸、ペリレン−3,9−ジカルボン酸、ペリレンジカルボン酸、Pluriol E 200−ジカルボン酸、3,6−ジオキサオクタンジカルボン酸、3,5−シクロヘキサジエン−1,2−ジカルボン酸、オクタジカルボン酸、ペンタン−3,3−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノ−1,1’−ビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、4,4’−ジアミノビフェニル−3,3’−ジカルボン酸、ベンジジン−3,3’−ジカルボン酸、1,4−ビス(フェニルアミノ)ベンゼン−2,5−ジカルボン酸、1,1’−ビナフチルジカルボン酸、7−クロロ−8−メチルキノリン−2,3−ジカルボン酸、1−アミノアントラキノン−2,4’−ジカルボン酸、ポリテトラヒドロフラン−250−ジカルボン酸、1,4−ビス(カルボキシメチル)ピペラジン−2,3−ジカルボン酸、7−クロロキノリン−3,8−ジカルボン酸、1−(4−カルボキシ)フェニル−3−(4−クロロ)フェニルピラゾリン−4,5−ジカルボン酸、1,4,5,6,7,7−ヘキサクロロ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、1,3−ジベンジル−2−オキソイミダゾリジン−4,5−ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン−1,8−ジカルボン酸、2−ベンゾイルベンゼン−1,3−ジカルボン酸、1,3−ジベンジル−2−オキソイミダゾリジン−4,5−cis−ジカルボン酸、2,2’−ビキノリン−4,4’−ジカルボン酸、ピリジン−3,4−ジカルボン酸、3,6,9−トリオキサウンデカンジカルボン酸、ヒドロキシベンゾフェノンジカルボン酸、Pluriol E 300−ジカルボン酸、Pluriol E 400−ジカルボン酸、Pluriol E 600−ジカルボン酸、ピラゾール−3,4−ジカルボン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸、5,6−ジメチル−2,3−ピラジンジカルボン酸、(ビス(4−アミノフェニル)エーテル)ジイミドジカルボン酸、4,4’−ジアミノジフェニルメタンジイミドジカルボン酸、(ビス(4−アミノフェニル)スルホン)ジイミドジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、8−メトキシ−2,3−ナフタレンジカルボン酸、8−ニトロ−2,3−ナフタレンジカルボン酸、8−スルホ−2,3−ナフタレンジカルボン酸、アントラセン−2,3−ジカルボン酸、2’,3’−ジフェニル−p−ターフェニル−4,4”−ジカルボン酸、(ジフェニルエーテル)−4,4’−ジカルボン酸、イミダゾール−4,5−ジカルボン酸、4(1H)−オキソチオクロメンン−2,8−ジカルボン酸、5−tert−ブチル−1,3−ベンゼンジカルボン酸、7,8−キノリンジカルボン酸、4,5−イミダゾールジカルボン酸、4−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、ヘキサトリアコンタンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、1,7−ヘプタジカルボン酸、5−ヒドロキシ−1,3−ベンゼンジカルボン酸、2,5−ジヒドロキシ−1,4−ジカルボン酸、ピラジン−2,3−ジカルボン酸、フラン−2,5−ジカルボン酸、1−ノネン−6,9−ジカルボン酸、エイコセンジカルボン酸、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン−3,3’−ジカルボン酸、1−アミノ−4−メチル−9,10−ジヒドロアントラセン−2,3−ジカルボン酸、2,5−ピリジンジカルボン酸、シクロヘキサン−2,3−ジカルボン酸、2,9−ジクロロフルオルビン−4,11−ジカルボン酸、7−クロロ−3−メチルキノリン−6,8−ジカルボン酸、2,4−ジクロロベンゾフェノンー2’,5’−ジカルボン酸、1,3−ベンゼンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、1−メチルピロール−3,4−ジカルボン酸、1−ベンジル−1H−ピロール−3,4−ジカルボン酸、アントラキノン−1,5−ジカルボン酸、3,5−ピラゾールジカルボン酸、2−ニトロベンゼン−1,4−ジカルボン酸、ヘプタン−1,7−ジカルボン酸、シクロブタン−1,1−ジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、5,6−デヒドロノルボルナン−2,3−ジカルボン酸、5−エチル−2,3−ピリジンジカルボン酸又はカンファージカルボン酸、
トリカルボン酸、例えば2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボン酸、7−クロロ−2,3,8−キノリントリカルボン酸、1,2,3−、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、2−ホスホノ−1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、1−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボン酸、4,5−ジヒドロ−4,5−ジオキソ−1H−ピローロ[2,3−F]キノリン−2,7,9−トリカルボン酸、5−アセチル−3−アミノ−6−メチルベンゼン−1,2,4−トリカルボン酸、3−アミノ−5−ベンゾイル−6−メチルベンゼン−1,2,4−トリカルボン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸又はアウリントリカルボン酸、又はテトラカルボン酸、例えば1,1−ジオキシドペリロ[1,12−BCD]チオフェン−3,4,9,10−テトラカルボン酸、ペリレンテトラカルボン酸、例えばペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸又は(ペリレン1,12−スルホン)−3,4,9,10−テトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸又はmeso−1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、デカン−2,4,6,8−ブタンテトラカルボン酸、1,4,7,10,13,16−ヘキサオキサシクロオクタデカン−2,3,11,12−テトラカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,11,12−ドデカンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ヘキサンテトラカルボン酸、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,9,10−デカンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’,−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、又はシクロペンタンテトラカルボン酸、例えばシクロペンタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、を挙げることができる。
ある態様では、少なくともモノ置換芳香族ジカルボン酸、トリカルボン酸、又はテトラカルボン酸(これらのカルボン酸は、1、2、3、4又はそれ以上の環を有し、環のそれぞれは少なくとも1個のヘテロ原子を含み得、2個以上の環は同一の又は異なるヘテロ原子を含み得る)を使用することができる。例えば、ある態様では、1個の環のジカルボン酸、1個の環トリカルボン酸、1個の環のテトラカルボン酸、2個の環のジカルボン酸、2個の環のトリカルボン酸、2個の環のテトラカルボン酸、3個の環のジカルボン酸、3個の環のトリカルボン酸、3個環のテトラカルボン酸、4個の環のジカルボン酸、4個の環のトリカルボン酸、及び/又は4個の環のテトラカルボン酸を使用することができる。適当なヘテロ原子は、例えば、N、O、S、B、及び/又はPである。この点において述べることができる適当な置換基は、とりわけ、−OH、ニトロ基、アミノ基、又はアルキル若しくはアルコキシ基である。
ある態様において、リンカーは、フェニル部分、イミダゾール部分、アルカン部分、アルキン部分、ピリジン部分、ピラゾール部分、オキソール部分及びこれらの組み合わせからなる群より選択される部分を含むことができる。特に好ましい態様において、リンカーは、表1に示された部分から選択される部分であることができる。
Figure 2017527500
MOFは、どのような形状でも良く、例えば、ペレット、押出成形物、顆粒、粉末、モノリス、又は他の定義された若しくは不規則な形状である。粒子はどのようなサイズでも良く、例えば約0.0001mm〜約10mm、0.001mm〜約5mm、0.01mm〜約3mm、0.1mm〜約1mmである。
吸着材料の活性化
本開示の態様で利用される吸着材料の容量を増加させるために、吸着材料は活性化され得る。活性化は、吸着材料を、様々な条件、例えば環境温度、真空度、不活性ガス流、又はこれらの組み合わせに、吸着材料を活性するために十分な時間、付すことを含むことができるが、これらに限定されるものではない。
ある態様において、活性化は、吸着部位からの水分子の除去を含んでいる。他の態様では、活性化は、吸着材料の製造での残留物である非水溶性溶剤分子の、吸着部位からの除去を含む。さらなる態様において、活性化は、吸着部位からのイオウ化合物又は高級炭化水素の除去を含む。活性化プロセスで不活性ガスパージを利用する態様では、次の溶剤回収工程もまた考慮される。ある態様において、汚染物質(例、水、非水溶性溶剤、イオウ化合物、又は高級炭化水素)は分子レベルで吸着材料から除去される。
特定の態様において、活性化は、吸着材料の表面領域からの水分子の除去を含む。活性化後、吸着材料は、吸着材料の約10%未満、約8%未満、約5%未満、約3%未満、約1%未満、約0.8%未満、約0.5%未満、約0.3%未満、約0.1%未満の水分含有量を有することができる。或いは、対照のガスを吸着する吸着材料の利用できる表面積は、認められた値(即ち、吸着した汚染物質の無い理論的表面積)の約80%を超える、約80%を超える、約85%を超える、約90%を超える、約95%を超える、約98%を超える。材料の表面積は前述のように決定することができる。
ある態様において、活性化は、吸着材料を農産物容器内に配置する前又は後に起こり得る。容器の外側の吸着材料の活性化は、農産物容器が、活性化プロセスを遅らせ得る温度制限を有する場合のように、ある環境で有益であり得る。外部プロセスはまた、農産物容器の外側の吸着材料に、より高温を付与する能力により、より短縮された活性化時間をもたらす。
ある態様は、本開示の、MOFs(MOF粒子、複合MOF材料、等を含む)、ゼオライト(ゼオライト粒子、複合ゼオライト材料、等を含む)などの吸着材料の活性化に関するものである。吸着材料は、吸着部位からの汚染物質(例、水、非水溶性溶剤、イオウ化合物、又は高級炭化水素)の除去のために適当な温度に付され得る。活性化は、吸着材料を、温度、例えば約40℃を超える、約60℃を超える、約100℃を超える、約150℃を超える、約250℃を超える、約350℃を超える温度に曝すことを含むことができる。他の態様では、温度は、約40℃と約400℃の間、約60℃と約250℃の間、約100℃と約200℃の間、約60℃と約200℃の間、約60℃と約180℃の間、約60℃と約170℃の間、約60℃と約160℃の間、約150℃と約200℃の間、約150℃と約180℃の間にあることができる。
吸着部位から汚染物質(例、水、非水溶性溶剤、イオウ化合物、又は高級炭化水素)を除去するために、吸着材料の活性化は真空に曝される。真空は、例えば、大気圧未満約10%〜約80%未満、大気圧未満約10%〜約50%、大気圧未満約10%〜約20%満、大気圧未満約20%〜約30%、又は大気圧未満約30%〜約40%であり得る。
吸着材料の活性化はまた、汚染物質(例、水、非水溶性溶剤、イオウ化合物、又は高級炭化水素)を除去するためにその材料を介して不活性ガスを流すことも含む。不活性ガスは、窒素又は希ガスを含むことができる。パージに使用される不活性ガスの総量は、吸着材料を活性化するのに好適な量であり得る。特定の態様において、ガスの量は、少なくと、吸着材料(例、粒子)を保持する容器の量である。他の態様において、ガス量は、容器容量の少なくとも2倍、又は容器容量の少なくとも3倍である。不活性ガスを、吸着材料を通して適当な時間流すことができ、適当な時間は、例えば少なくとも約1時間、少なくとも約6時間、少なくとも約8時間、少なくとも約16時間、少なくとも約24時間、少なくとも約48時間である。或いは、その時間は、約10分〜約48時間、約10分〜約28時間、約10分〜約16時間、約30分〜約48時間、約30分〜約24時間、約30分〜約16時間、約1時間〜約48時間、約1時間〜約24時間、約1時間〜約16時間、約10分〜約1時間、約30分〜約1時間、約2時間〜約24時間、約4時間〜約16時間であり得る。いくつかの態様において、その時間は、少なくとも約5分である。
本明細書に開示された、いかなる量の吸着材料(例、MOF粒子)も、本明細書に開示された方法に従い活性化することができる。特定の態様において、吸着材料は、少なくとも約1g、少なくとも約500g、約20g〜約500g、約50g〜約300g、約100g〜約200g、又は500g超過の量であり得る。
別の態様において、吸着材料は、少なくとも約1kg、少なくとも約500kg、約20kg〜約500kg、約50kg〜約300kg、又は約100kg〜約200kgの量であり得る。
吸着材料の活性化の期間は、真空中で水又は非水溶性溶剤の流れを測定することにより決定することができる。ある態様において、流れは、水又は溶剤含有量が、吸着材料の約10重量%未満、約8重量%未満、約5重量%未満、約3重量%未満、約1重量%未満、約0.8重量%未満、約0.5重量%未満、約0.3%重量未満、約0.1%重量未満になった時に終結する。
吸着材料を活性化する好適な手段はいずれも、本明細書に記載された複合材料及び構造と適合する。例えば、複合材料を形成する前に、イン・サイチュで複合材料を形成させながら、或いは複合材料を形成した後に、粒子を活性化させても良い。
いくつかの態様において、初期活性化の後の時点で、吸着材料を再活性化することが必要であり得る。再活性化は、熱、真空及び/又は不活性ガス流に、再活性に十分な時間曝すことを含み得る。再活性化はまた、非水溶性溶剤又は水により吸着材料を洗浄及び/又は抽出することも含み得る。
吸着材料の活性化又は再活性化の期間は、真空中で水又は非水溶性溶剤の流れを測定することにより決定することができる。ある態様において、流れは、水又は溶剤含有量が、吸着材料の約10重量%未満、約8重量%未満、約5重量%未満、約3重量%未満、約1重量%未満、約0.8重量%未満、約0.5重量%未満、約0.3%重量未満、約0.1%重量未満になった時に終結する。
吸着材料が容器の外側で活性化される場合、吸着材料を、吸着容器に組み込む前に、貯蔵及び/又は輸送することが必要であり得る。ある態様において、活性化吸着材料は、レセプタクル(receptacle)と吸着材料との間の任意の遮蔽層を有するプラスチックのレセプタクルに貯蔵される。遮蔽層は、例えば、1つ以上のプラスチック層を含むことができる。
吸着材料が不活性ガスにより活性化される場合、流れは容器の入口で開始し、入口と異なる位置の容器の出口で終結することができる。代わりの態様において、不活性ガス流が、容器の同じ位置で開始し且つ終結する。
不活性ガス流は、容器への不活性ガスの導入及び容器からの不活性ガスの除去を行うための単一チューブの利用を含むことができる。このような態様において、チューブは、不活性ガスを容器に入れさせる少なくとも1つの開口部を備えた外側セクション及び不活性ガスを容器から除去する開口部の無い内側セクションを含むことができる。他の態様では、流れは、不活性ガスを容器に導入する第1のチューブ及び不活性ガスを容器から除去する第2のチューブの利用を含むことができる。
本明細書の開示はまた、活性アルミナ、シリカゲル、活性炭、分子ふるいカーボン、ゼオライト(例、分子ふるいゼオライト)、ポリマー、樹脂及びクレイ等の他の吸着材料にも適用できると考えられる。
また、吸着材料についての本明細書の開示は、該当する場合、材料のモノリスにも適用できると考えられる。
複合MOF材料
本明細書に記載される複合MOF材料は、少なくとも2種の異なる材料(そのうち1種はMOF)から作製されるどのような構造でもあり得る。その構造は、粒子、ゲル(ヒドロゲル及びエアロゲルを含む)、架橋された(化学的又は物理的に架橋された)材料、又はこれらの好適な組み合わせの形であることができ、これらに限定されるものではない。各構造は、均一混合物、ラメラ構造、コア−シェル構造、段階的材料構造、マトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子、マトリックス内に埋められ繊維又は棒、織物又は不織布、及び相互侵入網目構造等の適当なモルホロジーを有することができ、これらに限定されるものではない。
ある態様において、吸着材料はMOF材料及び非MOF材料を含む複合材料である。吸着材料総量に対するMOF材料の質量の比が、0.5を超える。ある態様において、非MOF材料は生物分解性ポリマー、非生物分解性ポリマー、ゼオライト、及びこれらの組み合わせから選択される材料である。ある態様において、吸着材料のモルホロジーは、均一混合物、ラメラ構造、コア−シェル構造、段階的材料構造、マトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子、マトリックス内に埋められ繊維又は棒、織物又は不織布、及び相互侵入網目構造から選択される。ある態様において、吸着材料のモルホロジーはラメラ構造で、且つMOF材料の1つ以上の層が非MOF材料の1つ以上の層により分離されている。
ある態様の比限定的例として、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく均一混合物モルホロジーを有する粒子、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくラメラ構造モルホロジーを有する粒子(例、MOF及び非MOF材料の交互層)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくコア−シェル構造モルホロジーを有する粒子(例、コアとしての非MOF材料及びシェルとしてのMOFを有する、又はシェルとしての非MOF材料及びコアとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく段階的材料モルホロジーを有する粒子(例、全体に変化する1種以上のMOF又は非MOF材料の濃度を有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子を備えたマトリックスモルホロジーを有する粒子(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた粒子としてのMOF、又は埋められた粒子としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた繊維又は棒を備えたマトリックスモルホロジーを有する粒子(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた繊維又は棒としてのMOFを有する、又は埋められた繊維又は棒としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく織物又は不織布のモルホロジーを有する粒子(例、非MOF材料とのMOF織物又はMOF不織布)、及び少なくともMOF及び非MOF材料に基づく相互侵入網目構造を有する粒子(例、架橋又は非架橋MOFマトリックスが貫通した架橋又は非架橋非MOF材料マトリックス)、又はこれらの好適組み合わせ、を挙げることができる。
ある態様の付加的な非限定的例としては、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく均一混合物モルホロジーを有するフィルム、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくラメラ構造モルホロジーを有するフィルム(例、MOF及び非MOF材料の交互層)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくコア−シェル構造モルホロジーを有する粒子が埋められたフィルム(例、コアとしての非MOF材料及びシェルとしてのMOFを有する、又はシェルとしての非MOF材料及びコアとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく段階的材料モルホロジーを有するフィルム(例、全体に変化する1種以上のMOF又は非MOF材料の濃度を有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子を備えたマトリックスモルホロジーを有するフィルム(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた粒子としてのMOF、又は埋められた粒子としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた繊維又は棒を備えたマトリックスモルホロジーを有するフィルム(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた繊維又は棒としてのMOFを有する、又は埋められた繊維又は棒としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく織物又は不織布のモルホロジーを有するフィルム(例、非MOF材料とのMOF織物又はMOF不織布)、及び少なくともMOF及び非MOF材料に基づく相互侵入網目構造を有するフィルム(例、架橋又は非架橋MOFマトリックスが貫通した架橋又は非架橋非MOF材料マトリックス)、又はこれらの好適組み合わせ、を挙げることができる。
ある態様の付加的な非限定的例としては、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく均一混合物モルホロジーを有する層、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくラメラ構造モルホロジーを有する層(例、MOF及び非MOF材料の交互層)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくコア−シェル構造モルホロジーを有する粒子が埋められた層(例、コアとしての非MOF材料及びシェルとしてのMOFを有する、又はシェルとしての非MOF材料及びコアとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく段階的材料モルホロジーを有する層(例、全体に変化する1種以上のMOF又は非MOF材料の濃度を有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子を備えたマトリックスモルホロジーを有する層(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた粒子としてのMOF、又は埋められた粒子としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた繊維又は棒を備えたマトリックスモルホロジーを有する層(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた繊維又は棒としてのMOFを有する、又は埋められた繊維又は棒としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく織物又は不織布のモルホロジーを有する層(例、非MOF材料とのMOF織物又はMOF不織布)、及び少なくともMOF及び非MOF材料に基づく相互侵入網目構造を有する層(例、架橋又は非架橋MOFマトリックスが貫通した架橋又は非架橋非MOF材料マトリックス)、又はこれらの好適組み合わせ、を挙げることができる。
ある態様の付加的な非限定的例としては、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく均一混合物モルホロジーを有するゲル、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくラメラ構造モルホロジーを有するゲル(例、MOF及び非MOF材料の交互ゲル)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくコア−シェル構造モルホロジーを有するゲル(例、コアとしての非MOF材料及びシェルとしてのMOFを有する、又はシェルとしての非MOF材料及びコアとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく段階的材料モルホロジーを有するゲル(例、全体に変化する1種以上のMOF又は非MOF材料の濃度を有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子を備えたマトリックスモルホロジーを有するゲル(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた粒子としてのMOF、又は埋められた粒子としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた繊維又は棒を備えたマトリックスモルホロジーを有するゲル(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた繊維又は棒としてのMOFを有する、又は埋められた繊維又は棒としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく織物又は不織布のモルホロジーを有するゲル(例、非MOF材料とのMOF織物又はMOF不織布)、及び少なくともMOF及び非MOF材料に基づく相互侵入網目構造を有するゲル(例、架橋又は非架橋MOFマトリックスが貫通した架橋又は非架橋非MOF材料マトリックス)、又はこれらの好適組み合わせ、を挙げることができる。
ある態様の付加的な非限定的例としては、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく均一混合物モルホロジーを有する架橋材料、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくラメラ構造モルホロジーを有するゲル(例、MOF及び非MOF材料の交互ゲルで、その層は互いに架橋されているもの)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくコア−シェル構造モルホロジーを有する架橋材料(例、コアとしての非MOF材料及びシェルとしてのMOFを有する、又はシェルとしての非MOF材料及びコアとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく段階的材料モルホロジーを有する架橋材料(例、全体に変化する1種以上のMOF又は非MOF材料の濃度を有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた球状又は非球状の粒子を備えたマトリックスモルホロジーを有する架橋材料(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた粒子としてのMOF、又は埋められた粒子としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づくマトリックス内に埋められた繊維又は棒を備えたマトリックスモルホロジーを有する架橋材料(例、マトリックスとしての非MOF材料及び埋められた繊維又は棒としてのMOFを有する、又は埋められた繊維又は棒としての非MOF材料及びマトリックスとしてのMOFを有する)、少なくともMOF及び非MOF材料に基づく織物又は不織布のモルホロジーを有する架橋材料(例、、非MOF材料とのMOF織物又はMOF不織布)、及び少なくともMOF及び非MOF材料に基づく相互侵入網目構造を有する架橋材料(例、架橋又は非架橋MOFマトリックスが貫通した架橋又は非架橋非MOF材料マトリックス)、又はこれらの好適組み合わせ、を挙げることができる。
保存可能期間の評価
図8Aは、本開示の態様に従うガラス容器内の吸着材料を有するアイスバーグレタスの保存可能期間の試験の結果を示す。ガラス容器は、それぞれ約90gのアイスバーグレタスを含み、異なる組成/モルホロジー(表1のA520及びZ1200)のMOF(100mg)を含み、これらは未処理対照(MOF/吸着材料を含まない)と比較された。MOF処理のレタスは、4−5℃の間で20日間培養後、対照に対して改善された保存可能期間を示した。
図8Bは、本開示の態様に従う密封ポリエチレン袋内の吸着材料を有するアイスバーグレタスの保存可能期間の試験の結果を示す。それぞれの袋は密封され、約30gのアイスバーグレタスを含み、異なるMOF(A520及びZ1200)を10mg、100mg及び500mgで含んだ。図8Aについて上述した同様の条件が、各サンプルに適用され、未処理対照と比較された。500mgのMOF粒子を含む各サンプルの保存可能期間が、最もよく改善された。
図9A−9Cは、本開示の態様に従う異なる吸着材料混合物を有するアイスバーグレタスの保存可能期間の試験の結果を示す。試験は、上記と同様の培養条件において密封ポリエチレン袋内で行った。異なる吸着材料混合物がサンプルを処理するために使用された。A520とZ1200の混合物(図9A参照)のうち、A520のZ1200に対する比が1:1の混合物(50mgのA520及び50mgのZ1200)が最高の結果をもたらしたようだ。A520と13Xの混合物(図9B参照)のうち、A520と13Xの比が3:1の混合物(75mgのA520及び25mgの13X)が最高の結果をもたらしたようだ。13XとZ1200の混合物(図9C参照)のうち、どの混合物も相互には改善が見られなかったが、未処理対照よりは良好な結果であった。
図10は、本開示の態様に従う標準梱包材料内の異なるタイプの吸着材料についての、アイスバーグレタスの保存可能期間の試験の結果を示す。各吸着材料は、500mgの吸着材料を含む小袋に入れた。小袋は、150gのアイスバーグレタスを含む標準パッケージに入れられ、4−5℃の間で17日間培養した。A570とゼオライト13Xが最高の保存可能期間の向上をもたらした。
吸着剤容器及び支持体
ある態様において、吸着材料は小袋に含まれる。ある態様において、小袋は、自由造形でも、密封されていても、接着されていても、或いは多層フィルムに、パッケージ又は蓋の一部として取り込まれていても良い(即ち、殻の堅い容器又はバッグフィルムに熱でつながれる又は永久結合されている)。ある態様において、小袋は、生分解性材料(例、ecoflex(登録商標)堆肥にできるポリマー)から作製することができる。ある態様において、小袋は、ドライ−Teflon(登録商標)(ポリテトラフルオロエチレン)フィルムから作製することができる。小袋材料を一緒に接着して小袋を形成するのに適当な接着剤としては、例えば、Acronal(登録商標)アクリルバインダを挙げることができる。
小袋は、様々な形状、例えば正方形、矩形、六角形、三角形などの一つを有し、そして、いくつかの態様において、0.25インチ〜12インチのサイズ(例、長さ/幅)の範囲にある。いくつかの態様において、小袋は、その上に印刷された警告ラベル(例、内容物を食べない又は吸入しない警告)を有することができる。
いくつかの態様において、小袋は、その中に含まれる吸着材料の吸着プロファイルを最大にするために小袋へ又は小袋からの様々なガスの質量移動を管理するために配置された穿孔を含むことができる。いくつかの態様において、穿孔は、5ニードル/cm〜10ニードル/cm(例、8ニードル/cm)、20ニードル/cm〜40ニードル/cm(例、30ニードル/cm)、或いは50ニードル/cm〜70ニードル/cm(例、63ニードル/cm)で存在することができる。
小袋の例が、ここに記載される。小袋の第1のバッチ(「バッチ1」)を作製し、図11Aに示す。それぞれの小袋は、0.54〜0.95gの小袋当たりの吸着剤、小袋当たりBasolite(商標)A520吸着剤粉末、を含んでいる。小袋の第2のバッチ(「バッチ2」)を作製し、図11Bに示す。それぞれの小袋は、0.91〜0.99gの小袋当たりBasolite(商標)A520吸着剤粉末、を含んでいる。バッチ1及びバッチ2の小袋のいくつかは、作製されたまま使用され、他は100℃で10時間、真空下に活性化された。
図12は、RH97%及び室温におけるバッチ1及び2のHO取り込み速度のプロットである。HO取り込みは、小袋とそれに含まれる吸着剤の総量又は吸着剤のみの総量に基づいて、計算された。バッチ1は活性化の前後において同様の取り込みを示し、バッチ2は活性化の前後において顕著に異なる取り込みを示した。
Figure 2017527500
ある態様において、吸着材料は、ドライ−Teflon(登録商標)フィルム等のフィルム(例、固体状態の小繊維化フィルム(SSFF))に取り込むことができる。フィルムは、挿入物として利用され得るか、或いは他のフィルム又は食品認可基材によって保護され得る。いくつかの態様において、フィルムは、自立性フィルムでも、パッケージ、容器又は蓋表面に密封、接着されていても、或いは多層フィルム内に配置されていても良い。いくつかの態様において、フィルムはキャスト膜又はインフレーションフィルムでも良い。
図13は、本開示の態様に従う農産物のパッケージ又は容器に組み込むための吸着フィルムシステム1300の例を示す。システム1300は、保護フィルム1304内にカプセル化された吸着フィルム1302(例、MOF−Teflonフィルム)を含む。いくつかの態様において保護フィルムは二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)フィルムである。吸着フィルム1302及び保護フィルム1304は接着剤1306を介して一緒に剥離ライナーに接着することができる。いくつかの態様において、接着剤は、アクリルバインダ(例、Acronal(登録商標)アクリルバインダ)である。いくつかの態様において、剥離ライナーとしては、1種以上のBOPP、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(BOPET)、シリコンペーパー、又は他の適当な材料が挙げられる。ある態様において、吸着フィルムは、除去した時、保護フィルム1304と剥離ライナー1306とがパッケージ材料又は容器の内部表面に接着剤1304を介して接着されるように、保護フィルム1304と剥離ライナー1306の間にパッケージされていても良い。ある態様において、剥離ライナー1306と保護フィルム1304は、穿孔を含むか、又は水に敏感な溶融フィルム(即ち、EVOH)を用いて仮の保護層を含むことができる。フィルム穿孔は、吸着剤の吸着プロファイルを最大にするため、水分及び様々なガスの質量移動を管理するために配置することができる。いくつかの態様において、穿孔は、5ニードル/cm〜10ニードル/cm(例、8ニードル/cm)、20ニードル/cm〜40ニードル/cm(例、30ニードル/cm)、或いは50ニードル/cm〜70ニードル/cm(例、63ニードル/cm)で存在することができる。
いくつかの態様において、吸着フィルムの厚さは、1μm〜1000μm、250μm〜750μm、又は400μm〜6000μm(例、500μm)の範囲にある。いくつかの態様において、吸着フィルムの長さ及び幅は、それぞれ独立して、1インチ未満から12インチ以下までの範囲にある。吸着フィルム内の吸着剤(例、MOF)の総量は、0.1g〜1kgの範囲にあることができる。
図14は、BOPP保護層の性能を評価するための、本開示の態様に従って作製された吸着フィルムのHO取り込み速度のプロットである。上側のプロットは、密封パッケージに組み込まれた活性化(即ち、非溶媒和された)状態のA520Teflonフィルムに対応し、下側のプロットはBOPP保護層により密封されたA520Teflonフィルムに対応する。BOPPフィルムの水蒸気透過速度は、23℃、85RH%で、0.6g/(md)〜1.7 g/(md)の範囲にあると決定された。いくつかの態様において、水取り込みは、約14日で、5重量%〜10重量%の範囲であった。
図15は、A520自立フィルム(1297m/gの表面積)の取り込みをA520粉末(11200m/gの表面積)の取り込みと比較した水吸着/脱着等温線のプロットである。いくつかの態様において、自立フィルムの平均表面積は、1200 m/gより大きく、又は1200 m/g〜1400 m/gの範囲にある。図16は、A520自立フィルム(A520、90重量%、1069m/gの表面積)、構造化A520自立フィルム(A520、90重量%で、1062m/gの表面積)、及びA520粉末(1200m/gの表面積)の取り込みを比較する水取り込み速度のプロットである。
図17は、本開示の態様に従い作製された穿孔の度合いが異なる保護層を備えたフィルムの水取り込み速度のプロットである。使用された穿孔密度は、8ニードル/cm、30ニードル/cm、63ニードル/cmであった。8ニードル/cmを有する保護層を備えたフィルムは、より高い穿孔密度を有する保護層を備えたフィルムより、より低く、より遅い水取り込みを示した。30ニードル/cm及び63ニードル/cmを有する保護層を備えたフィルムは、初日ではほとんど差が無いが、その後、保護層の無いA520Teflonフィルムと同様の容量に飽和する。
ある態様において、MOFは、インキ又はコーティング(例、印刷インキ)に組み込むことができる。ある態様において、インキ又はコーティングとしては、例えば、1種以上のバインダ処方、1種以上の分散剤、又は付加成分(例、界面活性剤、例えば糖に基づく界面活性剤)を含むことができる。バインダの例としては、水溶性バインダ処方。ポリビニリデンフルオリド(PVDF)バインダ処方(例、OPP及び低密度ポリエチレン(LDPE)上にウエットで20%)、及びJoncryl(登録商標)に基づくバインダを挙げることができる。
ある態様において、コーティングの厚さは、0.01μm〜50μmの範囲であり得る。ある態様において、コーティングの表面積は、300m/g〜700m/gの範囲(例、520m/g)にあり得る。
ある態様において、フィルム又はインキは、パッケージ又は容器中で0.1g〜2gの量で存在し得る。
ある態様において、コーティングはUV硬化性コーティングである。例えば、MOFはポリマー(オリゴマー)及び光開始剤と混合され、紫外線(UV)ランプ下に施され、コーティングの急速な硬化がもたらされる。UV硬化性コーティング組成物は、アクリルモノマー及びN−ビニル化合物(例、N−ビニルカプロラクタム)と混合したA520MOF(1%濃度で)を含むであろう。
いくつかの態様において、吸着剤(例、MOF)粒子は、コーティング又はインキの中に均一分布で存在し得る。いくつかの態様において、吸着剤粒子は、大きい粒子から小さい粒子へ(例、フィルムの1つの表面から別の表面へ)勾配を持って不均一な形態で分布することができる。勾配分布は、例えば、多層堆積法を用いて異なるサイズの粒子を施すことにより作製することができる。
図18は、本開示の態様に従い作製されたMOFコーティングとMOF粉末とを比較した水吸着等温線のプロットである。粉末は1200m/gの表面積を有するA520粉末に対応し、コーティングはOPP上のA520印刷コーティング(例、ウエットで20重量%、ドライで65重量%)に対応する。
いくつかの態様において、吸着フィルムは、調合工程に従い(例、最終濃縮物に、又はマスタバッチを介して、直接添加、例えば前混合又は分離供給により)作製された、共押出フィルム、例えば、MOF共押出フィルムであり得る。いくつかの態様において、マスタバッチは、ポリマーを注入した0.1重量%〜20重量%のMOFを含み得る。好適なポリマーとしては、PP、OPP、PE、LDPE(例、Riblene FF29)、ポリビニルクロリド、ポリカーボネート、polyeurothene、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、PMMA、塩素化ポリマー、ハロゲン化ポリマー、シリコンに基づくポリマー、堆肥にできるポリマー、及びコポリマー、及びこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。いくつかの態様において、1種以上の共添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、フィラー、着色剤、繊維、加工助剤、核形成剤、導電及び帯電防止剤相溶化剤、分散助剤、酸掃去剤、難燃剤、架橋剤、オキソ分解剤、及びこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。MOF共押出フィルムは、シングル又はツインスクリュー押出機上で添加ポリマー(例、LDPE)と共に配合することによりマスターバッチから製造することができる。吸着材料又はフィルムの他の形態は、連続フィルム、例えばキャストフィルム(例、場合により圧縮形成又は真空圧縮が続く)、延伸フィルム(例、一軸延伸、二軸延伸)、インフレーションフィルム、繊維状フィルム(例、織物及び不織布)、及び次の製造(例、流動床法による焼結プレート又は電線被覆の)のための研削(例、室温研削、低温(cryo)研削)により作製された形態、等の連続形状が挙げられる。吸着材料又はフィルムの他の形態としては、非連続形状、例えば射出成形又はブロー成形された材料/フィルムを挙げることができる。
前の記載において、多くの具体的詳細、具体的材料、寸法、プロセスパラメータ、等が述べられ、本開示の態様の全体的理解がもたらされている。特別な特徴、構造、材料又は特性は、1つ以上の態様において適当なやり方で組み合わせることができる。単語「例(example)」又は「例となる(exemplary)」が本明細書で使用され、例(example)、例(instance)、又は実例(illustration)としての機能することを意味する。「例(example)」又は「例となる(exemplary)」として本明細書で記載された側面又は設計は、他の側面又は設計より好ましい又は有利であるとは必ずしも解釈されなくてよい。むしろ、単語「例(example)」又は「例となる(exemplary)」は、具体的なやり方における概念を提示することを意図されている。本出願で使用されているように、用語「又は」は、排他的な「又は」よりむしろ包括的な「又は」を意味することを意図されている。即ち、特段の断りの無い限り、又は本文より明らかでない限り、「XはA又はBを含む」は、どのような自然な包括的置換も意味することを意図されている。即ち、XがAを含み;XがBを含み;又はXがA及びBの両方を含む場合;「XはA又はBを含む」は、前述のどの例示も満足する。加えて、本願及び添付クレームで使用される冠詞「a」及び「an」は、特段の断りの無い限り、又は単数形であると本文より明らかでない限り、一般に、「1つ以上」を意味すると解釈される。
本明細書を通して「態様」、「ある態様」、又は「1つの態様」の表現は、態様に関連して記載された特別な特徴、構造、又は特性が、少なくとも1つの態様に含まれることを意味する。従って、本明細書を通して様々な場所のフレーズ「態様」、「ある態様」、又は「1つの態様」は、必ずしも同じ態様を言及する全てのものではなく、このような言及は「少なくとも1つ」を意味する。

Claims (80)

  1. 容器と、
    吸着材料と
    を含む食品貯蔵システムであって、
    吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約500m/gであり、及び吸着材料の平均孔径が少なくとも約0.3nmであることを特徴とする食品貯蔵システム。
  2. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約700m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  3. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約900m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  4. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1100m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  5. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1500m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  6. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約1700m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  7. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2000m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  8. 吸着材料のラングミュア表面積が少なくとも約2500m/gである請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  9. 吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約10nmとの間にある請求項1に記載の食品貯蔵システム。
  10. 吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約2nmとの間にある請求項1〜9のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  11. 吸着材料の平均孔径が約0.3nmと約0.7nmとの間にある請求項1〜9のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  12. 吸着材料の平均孔径が約1nmと約2nmとの間にある請求項1〜9のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  13. 容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約50cm/gのC吸着容量を有する請求項1〜12のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  14. 容器内の温度が温度変動幅内にあり、且つ容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約40cm/gのCO吸着容量を有する請求項1〜13のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  15. 容器内の温度が温度変動幅内にあり、容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、少なくとも約8cm/gのO吸着容量を有する請求項1〜14のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  16. 容器内の温度が温度変動幅内にあり、容器内の空気圧が圧力変動幅内にある場合、吸着材料が、吸着材料の総量の少なくとも約15%のHO吸着容量を有する請求項1〜15のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  17. 容器内の相対温度が少なくとも約75%である場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である請求項16に記載の食品貯蔵システム。
  18. 容器内の相対温度が90%を超える場合、HO吸着容量が吸着材料の総量の少なくとも約15%である請求項16に記載の食品貯蔵システム。
  19. 温度変動幅が約0℃と約40℃の間にあり、圧力変動幅が約500×101325/760Pa(約500mmHg)と約1000×101325/760Pa(約1000mmHg)の間にある請求項13〜18のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  20. 圧力変動幅が約800×101325/760Pa(約800mmHg)と約1000×101325/760Pa(約1000mmHg)の間にある請求項13〜18のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  21. 温度変動幅が約0℃と約30℃の間にある請求項13〜18のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  22. 温度変動幅が約0℃と約10℃の間にある請求項13〜18のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  23. 吸着材料が容器内配置されている請求項1〜22のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  24. 容器が密閉農産物パッケージである請求項1〜23のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  25. 密閉農産物パッケージが、ポリプロピレン、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエステル、フラッシュ・スパン高密度ポリエチレン、成形繊維、アルミニウム、ナイロンポリアミド、圧縮板紙、又はこれらの生分解性体の少なくとも1種を含む請求項24に記載の食品貯蔵システム。
  26. 容器が運送用コンテナーである請求項1〜23のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  27. 吸着材料が容器内に分散配置されている請求項1〜26のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  28. 吸着材料が容器内の小袋に配置されている請求項1〜27のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  29. 小袋が穿孔されている請求項28に記載の食品貯蔵システム。
  30. 吸着材料が容器の内部表面に沿って配置されている請求項1〜29のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  31. 吸着材料が容器の少なくとも1つの内部表面と共に一体的に形成されているか、或いは押し出されている請求項1〜30のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  32. 吸着材料が多層フィルム内に配置又は分散されている請求項1〜31のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  33. 容器が1種以上の農産物、種子又はナッツを含む請求項1〜32のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  34. 容器が農産物を含み、この農産物は1種以上の果物、野菜、ハーブ、花又は苗木を含む請求項1〜32のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  35. 農産物が、1種以上の、バナナ、イチゴ、マンゴー、スイカ、オレンジ、パイナップル、ブドウ、リンゴ、モモ、チェリー、キーウィ、ラズベリー、ブルーベリー、ザクロ、レモン、西洋ナシ、パッションフルーツ、プラム、アプリコット、ブラックベリー、タンジェリン、ドラゴンフルーツ、グレープフルーツ、ライム、カンタロープ、ネクタリン、アボカド、トマト、ココナッツ、ジャガイモ、アルファルファもやし、トウモロコシ、ニンジン、タマネギ、ブロッコリー、レタス、キャベツ、ケール、ルッコラ、エンドウ、ニンニク、キュウリ、サヤマメ、マッシュルーム、サツマイモ、コショウ、ホウレンソウ、アスパラガス、オリーブ、セロリ、カリフラワー、芽キャベツ、カボチャ、ズッキーニ、ナス、パンプキン、ビート、ライマメ、ダイコン、パースニップ、バジル、又はコリアンダーを含む請求項34に記載の食品貯蔵システム。
  36. 吸着材料が、少なくとも部分的に農産物上に配置されている請求項34に記載の食品貯蔵システム。
  37. 吸着材料が、金属有機骨格(MOF)、ゼオライト、活性炭又は過マンガン酸カリウムの少なくとも1種を含む請求項1〜36のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  38. 吸着材料が、MOFを含む請求項1〜36のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  39. MOFが、粉末、粒子、ペレット、押出成形物、顆粒、又は自立フィルムの形状である請求項38に記載の食品貯蔵システム。
  40. MOFがMOF粒子の形状である請求項38に記載の食品貯蔵システム。
  41. MOF粒子が少なくとも約5μmの平均粒径を有する請求項40に記載の食品貯蔵システム。
  42. MOF粒子が約5μmと約100μmの間の平均粒径を有する請求項40に記載の食品貯蔵システム。
  43. MOF粒子が、Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む請求項40〜42のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  44. MOF粒子が、Al、Mg、Zn、Cu、Zr及びこれらの組み合わせからなる群より選択される金属を含む請求項40〜42のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  45. MOF粒子が、フェニル部分、アルカン部分、アルキン部分、イミダゾール部分、ピリジン部分、ピラゾール部分、オキソール部分及びこれらの組み合わせからなる群より選択される部分を含む請求項40〜44のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  46. MOF粒子が、フマル酸、ギ酸、2−メチルイミダゾール及びトリメシン酸からなる群より選択される少なくとも1つの部分を含む請求項40〜44のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  47. 吸着材料がゼオライトを含む請求項1〜46のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  48. ゼオライトの化学式が、Mx/n[(AlO(SiO]・mHO(但し、x、y、m及びnが0以上の整数であり、そしてMがNa、K、B、Fe及びCuからなる群より選択される金属である)の形である請求項47に記載の食品貯蔵システム。
  49. 吸着材料が、YO及びX(但し、Yが4価の元素であり、Xが3価の元素であり、YがSi、Sn、Ti、Zr、Ge及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択され、XがAl、B、In、Ga及びこれらの2種以上の組み合わせからなる群より選択される)を含む骨格構造を有するゼオライト材料を含む請求項1〜48のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  50. ゼオライトが、粉末、粒子、ペレット、押出成形物、顆粒、又は自立フィルムの形状である請求項47又は48に記載の食品貯蔵システム。
  51. ゼオライトがゼオライト粒子の形状である請求項47又は48に記載の食品貯蔵システム。
  52. ゼオライト粒子が少なくとも約1μmの平均粒径を有する請求項51に記載の食品貯蔵システム。
  53. ゼオライト粒子のラングミュア表面積が約500m/gと約700m/gの間にある請求項51又は52に記載の食品貯蔵システム。
  54. 吸着材料が、MOF材料及び非MOF材料を含む複合材料である請求項1〜53のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  55. MOF材料の質量の吸着材料の総質量に対する比が0.5を超える請求項54に記載の食品貯蔵システム。
  56. 非MOF材料が生物分解性ポリマー、非生物分解性ポリマー、ゼオライト、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される材料である請求項54又は55に記載の食品貯蔵システム。
  57. 吸着材料のモルホロジーが、均一混合物、ラメラ構造、コア−シェル構造、段階的配列材料構造、マトリックス内に埋め込まれた球状又は非球状粒子、マトリックス内に埋め込まれた繊維又は棒、織物又は不織布、及び相互侵入網目構造からなる群より選択される請求項54〜56のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  58. 吸着材料のモルホロジーは、MOF材料の1つ以上の層が、非MOF材料の1つ以上の層により分離されているラメラ構造である請求項54〜56のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  59. 吸着材料が第1の吸着組成物と第2の吸着組成物を含む請求項1〜58のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  60. 第1の吸着組成物が、アルミニウムとフマル酸を含む第1の複数のMOF粒子を含み、第2の吸着組成物が、亜鉛と2−メチルイミダゾールを含む第2の複数のMOF粒子を含む請求項59に記載の食品貯蔵システム。
  61. 第1の吸着組成物の第2の吸着組成物に対する質量比が少なくとも約1である請求項59又は60に記載の食品貯蔵システム。
  62. 第1の吸着組成物が、アルミニウムとフマル酸を含む第1の複数のMOF粒子を含み、第2の吸着組成物が、酸化アルミニウムと酸化ケイ素を含む第2の複数のゼオライト粒子を含む請求項1〜58のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  63. 第1の吸着組成物の第2の吸着組成物に対する質量比が少なくとも約3である請求項59又は62に記載の食品貯蔵システム。
  64. 吸着材料の総質量が少なくとも約500mgである請求項1〜63のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  65. 農産物が容器内に存在する時、吸着材料は、容器内のC濃度が約0.1%未満に維持されるように構成される請求項1〜64のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  66. 農産物を容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.1%未満に維持される請求項65に記載の食品貯蔵システム。
  67. 農産物が容器内に存在する時、吸着材料は、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持されるように構成される請求項1〜64のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  68. 農産物が容器内に導入した後少なくとも5日間、容器内のC濃度が約0.05%未満に維持される請求項67に記載の食品貯蔵システム。
  69. 吸着材料が少なくとも1種の多孔性MOF材料を含み、この少なくとも1種の多孔性MOF材料が、少なくとも1種のメタルイオンの配位した少なくも1種の2座の有機化合物を含む請求項1〜68のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  70. 吸着材料が有機化学種を吸着するように構成されている請求項1〜69のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  71. 有機化学種が揮発性有機化合物を含む請求項70に記載の食品貯蔵システム。
  72. 吸着材料が少なくとも1種のケトン、アルデヒド、エステル、フェノール、キノン、又はこれらの組み合わせを含む化学種を吸着するように構成されている請求項1〜71のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  73. さらに、食品貯蔵システムの温度を約273Kと約283Kの間に維持するための冷凍ユニットを含む請求項1〜72のいずれか1項に記載の食品貯蔵システム。
  74. 容器と、
    容器内に配置された吸着材料と、
    容器内に配置された農産物と
    を含む食品貯蔵システムであって、
    農産物がCを発生し、且つ吸着材料が容器内のC濃度を維持するように構成されていることを特徴とする食品貯蔵システム。
  75. 容器と、
    容器内に分散された複数のMOF粒子と、
    容器内に配置された農産物と
    を含む食品貯蔵システム。
  76. 農産物の保存可能期間を延長する方法であって、
    当該方法が、
    容器内に複数のMOF粒子を分散する工程、
    容器内に農産物を導入する工程、及び
    容器を密封する工程を含むことを特徴とする方法。
  77. 農産物の品質特性が持続時間の間維持される請求項76に記載の方法。
  78. 農産物の品質特性が色又はテクスチャーの少なくとも1つを含む請求項77に記載の方法。
  79. 持続時間が少なくとも約15日間である請求項77に記載の方法。
  80. 持続時間が少なくとも約20日間である請求項77に記載の方法。
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