Mis on optimaalne kontsentratsioon PVP poolt moodustatud kaitsekile jaoks puuviljade ja köögiviljade säilitamisel?

PVP-kile moodustumise paksus ja viljade ning köögiviljade säilitusefekt ei ole „mida paksem, seda parem“, vaid on „sobiv paksuse vahemik“ – paksus peab tasakaalustama „füüsilisi barjääromadusi“ ja „kile läbilaskvust“. Nii liiga õhukesed kui ka liiga paksed kiled nõrgendavad säilitusefekti ja võivad isegi põhjustada negatiivseid probleeme. Konkreetset seost saab analüüsida kolmes dimensioonis: „liiga õhuke, sobiv ja liiga paks“, mille põhilogikat saab selgitada koos viljade ja köögiviljade omadustega ning rakendusskenaaridega:

I. Põhimõte: paksus peaks tasakaalustama „barjääromadusi“ ja „hingamisvõimet“

PVP-kile säilitamise olemus on "mõõdukas kaitse": see peab vältima vee kadumist ja välise hapniku tungimist tihke struktuuri kaudu (viivitades aurustumist, hingamist ja oksüdatsiooni), samal ajal säilitades teatud taseme õhuläbilasklikkust (võimaldades puuviljadel ja köögiviljadel normaalselt süsinikdioksiidi vabaneda ning vältida anaeroobset hingamist). Seetõttu on "sobiv paksus" võtmeteguriks selle tasakaalu saavutamisel, tavaliselt vastates mikromeetrite (μm) vahemikule (konkreetne väärtus varieerub sõltuvalt puuvilja või köögivilja liigist, üldiselt 1–5 μm vahel).

II. Erinevate paksuse vahemike mõju säilitamisele

1. Kile on liiga õhuke (tavaliselt < 1 μm või kilekiht on katkendlik): säilitamise efekt on oluliselt ebapiisav

Kui PVP-membraani paksus ei jõuda „pideva tiheda membraani“ kriitilise väärtuseni, on membraanistruktuurile omased poorid, pragud või kohalikud puudused, mis viivad tuumafunktsiooni säilitamise ebaõnnestumiseni. Konkreetselt avaldub see:

· Halvad barjäär-omadused, vesi ja hapnik pääsevad lihtsalt läbi:

Filmipoorid põhjustavad köögiviljade ja viljade sisemise niiskuse kiire aurustumise (näiteks kurk ja salat peenevad 1–2 päeva jooksul), samas kui suur kogus välist hapnikku tungib sisse, kiirendades hingamist (tarbides suhkrut ja tekitades maitsetu toote) ning oksüdatsioonireaktsioone (vitamiini C kadu ja nahapinnast pruunenemine, näiteks õuna kiire värvimuutus pärast lõikamist), mis oluliselt lühendab säilivusaega.

Filmil on nõrk adhesioon ja see on kergesti lahti löödav ning ebaõnnestub.

Kui kile on liiga õhuke, on puu- ja köögiviljade nahaga ühendumisala väike ja vesiniksideme efekt nõrk. Transpordi, pesemise või puu- ja köögiviljade enda väikeste paisumise ja tihenemise käigus (näiteks temperatuurikõikumise põhjustatud nahakuju muutus salvestamise ajal) on kile kalduvus praguneda ja maha langeda, kaotades oma pideva kaitsefunktsiooni.

Lehtviljade (nt lehtsallati) puhul, kui kile paksus on alla 0,8 μm, võib massikaotus 3-päevase säilituse järel ületada 15% (umbes 20% töötlemata rühmas ja vaid 8% sobiva paksusega rühmas), säilituse eelis pole selge.

2. Sobiv kile paksus (tavaliselt 1–5 μm, pidev, tihedalt ja reguleeritava hingamisvõimega): maksimeerib säilituse efekti

Selle vahemikus olev PVP-kile suudab samaaegselt rahuldada nõudeid „efektiivne tõke“ ja „ohutu hingavus“, mis on säilitusefekti optimaalne olek. Konkreetsete eeliste hulka kuulub:

· Erakordselt efektiivne niiskusesäilitus, mis säilitab viljade ja köögiviljade krõbeduse ja mahlakuse:

Pidev ja tihedalt sulguv kile võib oluliselt vähendada vee aurustumise kiirust. Näiteks kaaluleid pärast 20-päevast hoidmist (15–20% töötlemata rühmas) ning võib pikka aega säilitada täispliidil ja mahlasel sisusel.

· Mõõdukas hapniku isoleerimine hingamise ja oksüdatsiooni viivitamiseks:

Kilekiht võib vähendada hapniku kontsentratsiooni epidermise ümber (21% õhus kuni 5%-10%), mis aeglustab hingamise teel suhkrute ja orgaaniliste hapete tarbimist (näiteks tomatid säilitavad pärast ladustamist endiselt happeslõgusat maitset) ning vähendab C-vitamiini ja karoteenoidide oksydatsioonikaotust (näiteks roheliste paprikate C-vitamiini säilivus on 15%-25% kõrgem kui töödeldamata rühmas).

· Hingav ja reguleeritav, vältides anaeroobse hingamise ohtu:

Kuigi mikronite suurusega membraan on tihedas struktuuris, on sel siiski jäljed pooride (või mikrolõhed PVP molekulaarsest ahelast), mis võimaldavad viljade ja köögiviljade hingamise tagajärjel tekkivat süsinikdioksiidi aeglaselt väljuda, vältides anaeroobset hingamist, mida põhjustab „täielik hermeetiline sulgemine“ (mis toodab alkoholi ja atsetaldehüüdi, põhjustades ebameeldivad lõhnad viljades ja köögiviljades ning viljapulpa mädanemist). Näiteks võib anaeroobne hingamine maasikates põhjustada „veinilõhnalisuse“ ja kiirendada seente kasvu.

Pärast seda, kui õunad olid töödeldud 3μm paksuse PVP-kilega, jõudis nende kõvaksus säilitamise järel 30 päeva jooksul 80%-ni (töötlemata rühmas vaid 60%), neil ei olnud alkoholilõhna ja nende tekstuur oli lähedane just korjatud õunte omale.

3. Liiga suur kilepaksus (tavaliselt > 5μm või kilekihtide kihistumine): säilitusefekt väheneb ning see võib isegi viia kvaliteedi halvenemiseni

Kui PVP-kile paksus ületab sobiva vahemiku, muutub kile „õhuläbilaskmatusdefekt“ peamiseks vastuoluseks ja kahjustab hoopis puu- ja köögiviljade kvaliteeti. Konkreetseteks probleemideks on:

· Õhuläbilaskmatus langeb äkitselt, põhjustades anaeroobse hingamise:

Liialt suur kile paksus blokeerib oluliselt ventilatsioonikanaleid, mistõttu on hapnikul raske sisse pääseda ja süsinikdioksiilil välja. Tulemuseks tekib puu- ja köögiviljade sees „hapnikupuudulik ja süsinikdioksiilirikas“ keskkond, mis käivitab anaeroobse hingamise. Näiteks kui maasikate kile paksus on suurem kui 6 μm, võib anaeroobse hingamise toodete (alkoholi) sisaldus jõuda 5-päevase säilitamise järel üle 0,3% (vastav väärtus sobiva paksusega rühmas on alla 0,1%), mille tulemusena ilmneb selge veinilõhn, pehme mesil ja rottimismäär tõuseb.

Kilekihi füüsiline tekstuur on silmnähtav, mis mõjutab tarbimisega seotud kogemust:

PVP-kile liialt suur paksus (eriti siis, kui see on suurem kui 8 μm) võib luua kergelt "kleebiva" või "vahjase" tekstuuripinnale puu- ja köögiviljadele (kuigi PVP-il ise ei ole lõhna, seda tajutakse puudutusest, kui paksus koguneb), hävitades puu- ja köögiviljade originaalse nahatekstuuri (nagu tsitruselikude siledus ja õunte krõbedus).

· Suurenenud kulu + madal kuivamisefektiivsus, praktilisuse puudumine:

Paksud kiled nõuavad rohkem PVP-töötlemata materjali (kui kile paksus kahekordistub, kasvab PVP-kasutus ligikaudu 1,8 kuni 2,2 korda) ja kuivamisaeg pikeneb oluliselt (näiteks 5 μm kiled, mis valmistatakse sukeldusmeetodil, tuleb kuivatada 2–3 tundi, 10 μm kiled aga 5–6 tundi), mis suurendab tootmisaja ja -kulusid. Samal ajal võib pikendatud kuivamine põhjustada puu- ja köögiviljade enda niiskuse kadu (mis omakorda vastandub kile veepidavale toimele).

Pärast seda, kui aprikoosid töödeldi 8 μm paksuse PVP-kilega ja hoiustati 10 päeva, jõudis mädanemise tase 20% -ni (sobiva paksuse rühmas vaid 5%) ning nahk oli selgelt libe, mis viis tarbijate heakskiidu vähenemiseni.

III. Peamised tegurid, mis mõjutavad „sobivat paksust“ (nõutav dünaamiline kohandamine)

PVP-kile „sobiv paksus“ ei ole fikseeritud väärtus, vaid seda tuleb kohandada köögiviljade ja puuviljade omaduste ning kasutusprotsessi järgi. Peamised mõjutavad tegurid on:

1. Puuviljade ja köögiviljade nahade omadused:

Puuviljad ja köögiviljad pakse nahaga ja väikeste suupuuridega (nt õunad ja tsitrusviljad): need suudavad taluda veidi paksemaid filme (3–5 μm). Kuna nende nahk ise on halvasti õhuläbitav, ei mõjuta paksem kile üldist õhuläbitavust liialt.

Puuviljade ja köögiviljade puhul, millel on õhukesed koorid, suured siirded või vill (nt maasikad ja aprikoosid): tuleb kasutada õhemat kilekihti (1–2 μm), et vältida seda, et kile blokeeriks siirdeid või suruks villi, mis võib kahjustada koort ja põhjustada mädanemist.

2. Rakendamise protsess:

o sukeldamismeetod: kilekihi paksuse täpne reguleerimine on raske. Kile võib muutuda liiga pakseks liiga pikema sukeldamisaja (nt > 10 minutit) või liiga kõrge PVP-kontsentratsiooni (nt > 0,5%) tõttu. Tuleb kohandada sukeldamisaega lühendades (5–8 minutit) või kontsentratsiooni vähendades (0,1–0,3%).

o pritsimismeetod (nt ultraheli abil pritsimine): kilekihi paksust saab täpselt reguleerida pritsimisrõhu (0,2–0,4 MPa) ja nozli kauguse (15–20 cm) kaudu, mistõttu on lihtsam saavutada sobiv vahemik 1–3 μm.

3. Hoiustamiskeskkond:

Kõrgete temperatuuride ja niiskusega keskkondades (näiteks tavatemperatuuril hoidmine suvel): on vaja veidi õhemat kilest (1–2 μm), et parandada õhuläbilasklikkust ja vältida süsinikdioksiidi kogunemist.

Madalate temperatuuride ja niiskusega keskkondades (näiteks külmasilla hoidmine 0–4 °C-l): võib see olla veidi paksem (3–4 μm), kuna madalad temperatuurid on aeglustanud hingamist, ja paksem kile suudab paremini vett tagasi pidada (vee kaotus toimub kiiremini väikese niiskusega keskkondades).

IV. Kuidas kontrollida „sobivat paksust“ praktilistes rakendustes

1. Reguleerimine PVP-kontsentratsiooni ja protsessiparameetrite seostumise kaudu:

Kontsentratsioon o on alus: 0,1%-0,4% PVP lahust (vastavuses varem mainitud optimaalse kontsentratsiooniga), kombineerituna tavapärase immersiooniga (5-8 minutit) või pritsimisega (surve 0,3 MPa), saab tavaliselt moodustada sobiva paksusega põhja 1-3 μm. Kui on vaja paksemat kihti (näiteks tsitrusviljad), võib kontsentratsiooni tõsta 0,3%-0,5%ni, kuid samaaegselt tuleb ekstraheerimise aega lühendada.

2. Kontrollige paksust tuvastusmeetodite abil

Tööstuses kasutatakse sageli "pilvepaksuse mõõtjaid" (nt laserpaksusemõõtjaid), et otse mõõta põhja paksust, või hinnata seda kaudselt "kaotuskalkulatsiooni eelkatsete" kaudu – kui esialgne kaotusmäär säilitamise ajal on alla 1% päevas ja pole anaeroobse hingamise märke (alkoholi lõhna puudumine), siis on paksus peaaegu kindlasti sobiv.

3. Põllukultuuride jaoks gradienttestide läbiviimine:

Uute puu- ja köögiviljaliikide (nt sinimarjad ja kirss) puhul tuleb kõigepealt testida kolme paksusegradienti: 1μm, 2μm ja 3μm. 7–10 päeva jooksul tuleb jälgida kaalukaotust, hingamisintensiivsust ja mädanemismäära ning valida parima kompleksse näitajaga paksus.

Kokkuvõte

PVP-kile paksuse ja puu- ning köögiviljade säilitusefekti vaheline peamine seos on „baarierilisuse ja õhuläbilaskvuse tasakaalustamine“:

· Liiga õhuke → Barjääri toimimatuks muutumine, lühike säilivusaeg;

· Sobiv (1–5 μm) → Kombinatsioon veehoidluse, hapnikuisolatsiooni ja ventilatsiooniga maksimeerib säilitusefekti;

· Liiga paks → Ebapiisav õhuläbilaskvus, mis tekitab anaeroobse hingamise ja halvendab kvaliteeti.

Praktilistes rakendustes on vajalik kombineerida puu- ja köögiviljade liiki, protsessi ja säilituskeskkonda ning reguleerida paksust „kontsentratsiooni + protsessi“ kaudu, et saavutada parim säilitusefekt, mille kinnitamiseks tuleb läbi viia eelkatseid.