Якая аптымальная канцэнтрацыя абарончай плёнкі на аснове ПВП для захавання пладоў і гародніны?

Таўшчыня ўтварэння плёнкі PVP і захаванне эфекту на агародніну і фрукты не з'яўляюцца «чым больш, тым лепш», але існуе «аптымальны дыяпазон таўшчыні» — таўшчыня павінна забяспечваць баланс паміж «фізічнымі бар'ернымі ўласцівасцямі» і «пронікальнасцю плёнкі». Занадта тонкія і занадта таўстыя плёнкі пагаршаюць эфект захавання і нават могуць выклікаць негатыўныя праблемы. Канкрэтная залежнасць можа быць прааналізавана з трох вымярэнняў: «занадта тонкі», «аптымальны» і «занадта таўсты», а асноўная логіка можа быць растлумачана ў суаднесенні з характарыстыкамі фруктаў і агародніны і сцэнарыямі прымянення:

I. Асноўны прынцып: Таўшчыня павінна забяспечваць баланс паміж «бар'ернай уласцівасцю» і «дыхальнасцю»

Сутнасць захавання плёнкай ПВП — гэта "умераная абарона": яна павінна перашкаджаць страты вады і пранікненню знешняга кіслороду праз шчыльную структуру (спавольняя выпарэнне, дыханне і акісалянне), адначасова захоўваючы пэўны ўзровень пранікальнасці для паветра (дазваляючы пладам і гародніне нармальна выдзяляць вуглякіслы газ і прадухіляючы анаэробнае дыханне). Таму "прыдатная тоўшчыня" з'яўляецца ключом да дасягнення гэтага балансу, звычайна адпавядае дыяпазону мікрометраў (μм) (канкрэтная велічыня вар'іруецца ў залежнасці ад тыпу пладоў і гародніны, як правіла, ад 1 да 5 мкм).

II. Уплыў розных інтэрвалаў тоўшчыні на эфект захавання

1. Плёнка занадта тонкая (звычайна < 1 мкм ці плёначны слой несуцільны): эфект захавання значна недастатковы

Калі таўшчыня PVP-мембраны не дасягае крытычнага значэння «суцэльнай шчыльнай мембраны», структура мембраны падвергнутая ўтварэнню пароў, трэшчын ці лакальных недахопаў, што прыводзіць да знешчання асноўнай функцыі захавання. Пры гэтым назіраецца наступнае:

· Поганыя бар'ерныя ўласцівасці, вада і кісларод лёгка пранікаюць:

Пары ў плёнцы спрыяюць хуткаму выпарэнню вільгаці знутры авошчаў (напрыклад, агуркі і салата вянуць праз 1–2 дні), у той жа час вялікая колькасць знешняга кіслароду пранікае ўнутр, паспальшваючы дыханне (расходуючы цукор і прыводзячы да бязвкуснасці) і рэакцыі акіслення (страта вітаміну C і пачарненні паверхні, напрыклад, хуткае змяненне колеру яблык, калі іх нарэзаць), што істотна скарачае тэрмін захавання.

Плёнка мае слабую прылепчасць і падвергнута адшчылянню і знешчанню.

Калі плёнка занадта тонкая, плошча злучэння з кішчом пладоў і агародніны невялікая, а эфект вадародных сувязяў слабы. Падчас транспартавання, мыцця ці нязначнага пашырэння і стиску саміх пладоў і агародніны (напрыклад, дэфармацыя кішчу, выкліканая перападам тэмператур пры захоўванні), плёнка можа лёгка расколвацца і адшароўвацца, губляючы сваю непарыўную абарончую функцыю.

Для лісцёвых агароднін (напрыклад, салату), калі таўшчыня плёнкі менш за 0,8 мкм, стаўка страты вагі праз 3 дні захоўвання можа дасягаць больш за 15% (каля 20% у групе без апрацоўкі і ўсяго 8% у групе з падыходнай таўшчынёй), і перавагі захоўвання не з'яўляюцца відавочнымі.

2. Падыходная таўшчыня плёнкі (звычайна 1-5 мкм, непарыўная, шчыльная і кантралёваная пранікальнасць): максімізуе эфект захоўвання

Плёнак ПВП у гэтым дыяпазоне таўшчыні можа адначасова задавальняць патрабавання «эфектыўнай бар'ернасці» і «бяспечнай пранікальнасці», што з'яўляецца аптымальным станам эфекту захавання. Да канкрэтных пераваг адносяцца:

· Высокая эфектыўнасць утрымання вільгаці, захоўванне хрумкасці і сачнасці агародніны і фруктаў:

Бесперапынная і шчыльная плёнка значна зніжае хуткасць выпарэння вады. Напрыклад, навельныя апельсіны, апрацаваныя плёнкай ПВП таўшчынёй 2 мкм, маюць ступень страты вагі ўсяго 5–8% пасля 20 дзён захоўвання (15–20% для неабпрацаванай групы) і доўга захоўваюць пышную каштыку і сочнасць цела.

· Памернае аддзяленне кіслороду для адкладання дыхання і акіслення:

Плёнкавы слой можа панізіць канцэнтрацыю кіслароду вакол эпідэрмісу (з 21% у паветры да 5%-10%), што не толькі спавольняе спажыванне цукру і арганічных кіслот праз дыханне (напрыклад, памідоры пасля захоўвання захоўваюць кісла-слятківый смак), але і змяншае акісыдацыйную страту вітаміну С і каратынаідаў (напрыклад, ступень захавання вітаміну С ў зялёным перцы на 15%-25% вышэй, чым у групе без апрацоўкі).

· Прапускае паветра і кантралюецца, што дазваляе пазбегнуць рызыку анаэробнага дыхання:

Хоць мікраўныя памеры мембраны шчыльныя, у ёй застаюцца следавыя пары (або мікрашчыліны ў PVP малекулярнай ланцугу), якія дазваляюць вуглякісламу газу, што выдзяляецца пры дыханні агародніны і фруктаў, паступова выцякаць, прадухіляючы бяздаксыльнае дыханне, выкліканае "поўным запячатваннем" (што прыводзіць да ўтварэння спірту і ацэтальдэгіду, выклікаючы непрыемны пах у фруктах і агародніне і гніенне мяккоту). Напрыклад, бяздаксыльнае дыханне ў цмінцы можа выклікаць пах «як у віна» і паспрабаваць рост плесневых грыбоў.

Пасля таго, як яблыкі былі апрацаваны плёнкай PVP таўшчынёй 3 мкм, ступень захавання іх цвёрдасці праз 30 дзён захоўвання дасягнула 80% (усёго 60% у групе без апрацоўкі), і яны не мелі паху спірту, захоўваючы кансістэнцыю, блізкую да свежазбораных яблыкаў.

3. Занадта вялікая таўшчыня плёнкі (звычайна > 5 мкм ці наяўнасць некалькіх слоёў плёнкі): эфект захоўвання памяншаецца, і нават можа прывесці да пагоршэння якасці

Калі таўшчыня плёнкі PVP перавышае патрэбны дыяпазон, «дэфект пранікальнасці паветра» плёнкі становіцца асноўным супярэчнасцю і замест гэтага пагаршае якасць авочаў і фруктаў. Да канкрэтных праблем адносяцца:

· Рэзкае зніжэнне пранікальнасці для паветра, што выклікае бяскіслароднае дыханне:

Занадта вялікая таўшчыня плёнкі значна блакуе каналы вентыляцыі, што ўцяжкае пранікненне кіслароду і выхад вуглякіслага газу. У выніку ўнутры фруктаў і авочаў ствараецца асяроддзе «нізкі ўзровень кіслароду і высокі ўзровень вуглякіслага газу», што выклікае бяскіслароднае дыханне. Напрыклад, калі таўшчыня плёнкі ў цямінікаў перавышае 6 мкм, змест прадуктаў бяскіслароднага дыхання (спірт) можа дасягнуць больш за 0,3% праз 5 дзён захоўвання (менш за 0,1% у групе з патрэбнай таўшчынёй), з чыста выразнай вонкавай пахненню віна, мяккай целасцю і павялічанай стаўкай гнілёння.

Фізічная фактура плёначнага слоя відавочная, што ўплывае на асаблівасці спажывання:

Занадта вялікая таўшчыня плёнкі ПВП (асабліва калі яна перавышае 8 мкм) можа ствараць лёгкае «ліпкае» або «воскаватае» адчуванне на паверхні агародніны і фруктаў (хоць сам ПВП не мае запаху, пры накапленні таўшчыні яго можна адчуць на дотык), што знішчае зыходную структуру паверхні фруктаў і агародніны (напрыклад, гладкасць цытрусавай акоркі ці хрумсткую паверхню яблык).

· Павелічэнне кошту + нізкая эфектыўнасць сушкі, адсутнасць прыдатнасці:

Таўстыя плёнкі патрабуюць больш матэрыялу ПВП (калі таўшчыня плёнкі падвойваецца, выкарыстанне ПВП павялічваецца прыкладна ў 1,8–2,2 раза), а час сушкі значна падаўжаецца (напрыклад, плёнкі таўшчынёй 5 мкм, вырабленыя метадам намачання, трэба сушыць 2–3 гадзіны, а 10 мкм — 5–6 гадзін), што павялічвае вытворчы час і кошты. Адначасова доўгая сушка можа прывесці да страты ўласнай вільгаці фруктамі і агароднінай (што, у сваю чаргу, кампенсуе эфект утрымання вільгаці плёнкай).

Пасля таго, як персікі апрацавалі плёнкай PVP таўшчынёй 8 мкм і захоўваліся працягам 10 дзён, узровень гнілённі дасягнуў 20% (толькі 5% у групе з падыходнай таўшчынёй), а шкіра набыла выразны ліпкі пачуццё, што прывяло да зніжэння ўзроўню прыемства спажыўцоў.

III. Асноўныя фактары, якія ўплываюць на «падыходную таўшчыню» (патрабуецца дынамічная карэкціроўка)

«Падыходная таўшчыня» плёнкі PVP не з'яўляецца пастаяннай велічынёй і павінна карэктавацца ў залежнасці ад характарыстык агародніны і працэсу прымянення. Асноўныя чыннікі ўплыву ўключаюць:

1. Характарыстыкі шкіркі агародніны:

Агародніна з цяжкой шкірай і невялікімі стоматамі (напрыклад, яблыкі і цытрусавыя): яны могуць вытрымаць крыху больш таўстую плёнку (3-5 мкм). З-за слабай пранікальнасці паветра праз шкіру самой агародніны, таўстая плёнка не будзе моцна ўплываць на агульную пранікальнасць паветра.

Для пладоў і агародніны з тонкай шкірай, вялікімі стомамі ці воўначкай (напрыклад, маліна і персікі): патрабуецца танкая плёнка (1-2 мкм), каб прадухіліць закрываццё стомаў або прыцісканне воўначкі, што можа прывесці да пашкоджвання шкіры і гнілённі.

2. Працэс нанясення:

o метад замочвання: складана дакладна кантраляваць таўшчыню плёнкі. Плёнка можа апынуцца надта таўстай з-за занадта доўгага часу замочвання (напрыклад, больш за 10 хвілін) або надмернай канцэнтрацыі PVP (напрыклад, вышэй за 0,5%). Патрэбна карыгаваць, скарачаючы час замочвання (5-8 хвілін) або зніжаючы канцэнтрацыю (0,1-0,3%).

o метад распылення (напрыклад, ультразвуковы): таўшчыню плёнкі можна дакладна рэгуляваць шляхам кантролю ціску распылення (0,2-0,4 МПа) і адлегласці сопла (15-20 см), што дазваляе лёгка дасягнуць падыходнага дыяпазону 1-3 мкм.

3. Умовы захоўвання:

У асяроддзі з высокай тэмпературай і вільготнасцю (напрыклад, пры захоўванні пры звычайнай тэмпературы ўлетку): патрабуецца крыху тонкшая плёнка (1-2 мкм), каб павялічыць пранікальнасць для паветра і прадухіліць накапленне вуглякіслага газу.

У асяроддзі з нізкай тэмпературай і вільготнасцю (напрыклад, пры захоўванні ў халоднай ланцуговцы пры 0-4℃): плёнка можа быць крыху тоўшчэй (3-4 мкм), бо нізкая тэмпература спавольняе дыханне, а тоўстая плёнка лепш захоўвае ваду (страта вады хутчэйшая у ўмовах нізкай вільготнасці).

IV. Як кантраляваць "прыдатную тоўшчыню" на практыцы

1. Рэгулюванне праз сувязь канцэнтрацыі PVP і тэхналагічных параметраў:

Канцэнтрацыя o з'яўляецца асновай: 0,1%-0,4% раствор PVP (адпавядае раней згаданай оптымальнай канцэнтрацыі), у суадносінах з традыцыйным іммерсійным метадам (5-8 хвілін) або разпыленнем (ціск 0,3 МПа), звычайна можа ўтварыць адпаведную тоўшчыню плёнкі 1-3 мкм. Калі патрэбны больш таўсты слой (напрыклад, для цытрусовых), канцэнтрацыю можна павялічыць да 0,3%-0,5%, аднак адначасова трэба скараціць час намачання.

2. Праверце тоўшчыню з дапамогай метадаў выяўлення

У прамысловасці для непасрэднага вымярэння тоўшчыні плёнкі звычайна выкарыстоўваюць "тоўшчыномеры для плёнак" (напрыклад, лазерныя тоўшчыномеры) або касвена вызначаюць яе праз "папярэднія эксперыменты з хуткасцю страты вагі" - калі першапачатковая хуткасць страты вагі пры захоўванні складае менш за 1% у дзень і няма прыкмет анаэробнага дыхання (няма запаху спірту), то тоўшчыня ў асноўным адпавядае норме.

3. Правядзіце градыентныя тэсты для канкрэтных вокуль і агародніны:

Для новых сортов фруктаў і гародніны (напрыклад, чорнай маліны і вішні) спачатку трэба правесці выпрабаванні трах градацыяў тоўшчын: 1 мкм, 2 мкм і 3 мкм. Неабходна кантраляваць узровень страты вагі, інтэнсіўнасць дыхання і ўзровень гнілёння на працягу 7–10 дзён і адбіраць такую ​​тоўшчыню, якая паказвае найлепшыя камплексныя паказчыкі.

Вынік

Асноўная сувязь паміж тоўшчынёй плёнкі з ПВП і эфектам захавання фруктаў і гародніны заключаецца ў "балансаванні бар'еру і пранікальнасці для паветра":

· Занадта тонкая → парушэнне бар'еру, кароткі тэрмін зберажэння;

· Аптымальная (1–5 мкм) → забяспечвае захаванне вільгаці, ізаляцыю кіслароду і цяг, што максімальна падоўжвае тэрмін зберажэння;

· Занадта вялікая тоўшчыня → недастатковая пранікальнасць для паветра, выклікае анаэробнае дыханне і пагоршэнне якасці.

На практыцы неабходна камбінаваць тып фруктаў і агуркоў, працэс і ўмовы захоўвання, рэгуляваць таўшчыню з дапамогай «канцэнтрацыі + працэсу» і правяраць яе праз прадэксперыменты, каб дасягнуць найлепшага эфекту захоўвання.