Apakah kepekatan optimum bagi filem perlindungan yang terbentuk oleh PVP dalam pemeliharaan buah-buahan dan sayur-sayuran?

Ketebalan pembentukan filem PVP dan kesan pemeliharaan buah-buahan serta sayur-sayuran bukanlah "semakin tebal, semakin baik", tetapi terdapat "julat ketebalan yang sesuai" - ketebalan perlu menyeimbangkan "sifat penghalang fizikal" dan "ketelapan filem". Filem yang terlalu nipis atau terlalu tebal akan melemahkan kesan pemeliharaan dan malah menyebabkan masalah negatif. Hubungan khusus ini boleh dianalisis daripada tiga dimensi: "terlalu nipis, sesuai, dan terlalu tebal", dan logik utamanya boleh dijelaskan dengan menggabungkan ciri-ciri buah-buahan serta sayur-sayuran dan senario aplikasi:

I. Prinsip Utama: Ketebalan harus menyeimbangkan "sifat halangan" dan "kemampuan bernafas"

Inti pemeliharaan filem PVP adalah "perlindungan sederhana": ia perlu menghalang kehilangan air dan serangan oksigen luar melalui struktur yang padat (melambatkan penyejatan, pernafasan dan pengoksidaan), sambil mengekalkan tahap ketelusan udara yang tertentu (membolehkan buah-buahan dan sayur-sayuran membebaskan karbon dioksida secara normal dan mengelakkan pernafasan anaerobik). Oleh itu, "ketebalan yang sesuai" adalah kunci untuk mencapai keseimbangan ini, biasanya sepadan dengan julat mikrometer (μm) (nilai khusus berbeza mengikut jenis buah dan sayur, umumnya antara 1 hingga 5μm).

II. Pengaruh Julat Ketebalan yang Berbeza terhadap Kesan Pemeliharaan

1. Filem terlalu nipis (biasanya < 1μm, atau lapisan filem tidak bersambung): Kesan pemeliharaan sangat tidak mencukupi

Apabila ketebalan membran PVP tidak mencapai nilai kritikal "membran padat berterusan", struktur membran cenderung mengalami liang, retakan atau kekurangan setempat, yang membawa kepada kegagalan fungsi pemeliharaan teras. Secara khususnya, ini ditunjukkan sebagai:

· Sifat halangan yang lemah, air dan oksigen boleh menembusi dengan mudah:

Liang pada filem menyebabkan kelembapan dalaman buah-buahan dan sayur-sayuran tersejat dengan cepat (contohnya, timun dan salad layu dalam masa 1-2 hari), sementara sejumlah besar oksigen luar masuk, mempercepatkan respirasi (menggunakan gula dan mengakibatkan rasa hambar) dan tindak balas pengoksidaan (kehilangan vitamin C dan penggelapan kulit, seperti perubahan warna epal yang cepat apabila dipotong), secara ketara memendekkan jangka hayat simpanan.

Filem mempunyai pelekat yang lemah dan mudah tercabut serta gagal.

Apabila filem terlalu nipis, kawasan pelekatan dengan kulit buah-buahan dan sayur-sayuran adalah kecil, dan kesan ikatan hidrogen adalah lemah. Semasa pengangkutan, pencucian atau pengembangan dan pengecutan sedikit pada buah-buahan dan sayur-sayuran itu sendiri (seperti ubah bentuk kulit yang disebabkan oleh perubahan suhu semasa penyimpanan), filem mudah retak dan terkelupas, kehilangan fungsi perlindungan berterusannya.

Bagi sayur-sayuran berdaun (seperti salad), jika ketebalan filem kurang daripada 0.8μm, kadar kehilangan berat selepas 3 hari penyimpanan boleh melebihi 15% (sekitar 20% dalam kumpulan yang tidak dirawat dan hanya 8% dalam kumpulan ketebalan yang sesuai), dan kelebihan pengekalan tidak jelas.

2. Ketebalan filem yang sesuai (biasanya 1-5μm, berterusan, padat dan keterlarasan keresapan yang boleh dikawal): memaksimumkan kesan pengekalan

Filem PVP dalam julat ketebalan ini boleh serentak memenuhi keperluan "penghalang berkesan" dan "kaliaran selamat", yang merupakan keadaan optimum untuk kesan pemeliharaan. Kelebihan khususnya termasuk:

· Kekal rintangan air yang sangat cekap, mengekalkan kerenyutan dan kandungan jus buah-buahan serta sayur-sayuran:

Filem yang berterusan dan padat boleh mengurangkan kadar penyejatan air secara ketara. Sebagai contoh, oren navels yang dirawat dengan filem PVP setebal 2μm hanya mengalami kadar kehilangan berat sebanyak 5% hingga 8% selepas 20 hari penyimpanan (berbanding 15% hingga 20% bagi kumpulan yang tidak dirawat), dan mampu mengekalkan kulit yang gebu serta isi yang berair untuk tempoh yang lama.

· Pengasingan oksigen yang sederhana untuk melambatkan pernafasan dan pengoksidaan:

Lapisan filem boleh mengurangkan kepekatan oksigen di sekitar epidermis (daripada 21% dalam udara kepada 5%-10%), yang tidak sahaja memperlahankan penggunaan gula dan asid organik melalui pernafasan (contohnya, tomato masih mengekalkan rasa masam manis selepas penyimpanan), tetapi juga mengurangkan kehilangan vitamin C dan karotenoid akibat pengoksidaan (sebagai contoh, kadar pengekalan vitamin C dalam lada hijau adalah 15%-25% lebih tinggi berbanding kumpulan yang tidak dirawat).

· Boleh bernafas dan terkawal, mengelakkan risiko pernafasan anaerobik:

Walaupun membran bersaiz mikron ini padat, ia masih mempunyai liang-liang surut (atau ruang mikro dalam rantaian molekul PVP), yang membolehkan karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi buah-buahan dan sayur-sayuran dibebaskan secara perlahan, mengelakkan respirasi anaerobik yang disebabkan oleh 'penyegelan lengkap' (yang menghasilkan alkohol dan asetaldehid, menyebabkan bau tidak sedap pada buah-buahan dan sayur-sayuran serta kerosakan daging buah). Sebagai contoh, respirasi anaerobik pada strawberi boleh menyebabkan bau seperti 'anggur' dan mempercepatkan pertumbuhan kulat.

Selepas epal dirawat dengan filem PVP setebal 3μm, kadar pemuliharaan kekerasannya selepas 30 hari penyimpanan mencapai 80% (hanya 60% dalam kumpulan tanpa rawatan), dan tiada rasa alkohol, dengan tekstur yang hampir sama dengan epal yang baru dipetik.

3. Ketebalan filem yang berlebihan (biasanya > 5μm, atau penindanan lapisan filem): Kesan pemeliharaan menurun, dan malah boleh menyebabkan kemerosotan kualiti

Apabila ketebalan filem PVP melebihi julat yang sesuai, "cacat keterlarasan udara" pada filem tersebut akan menjadi kontradiksi utama dan sebaliknya merosakkan kualiti buah-buahan dan sayur-sayuran. Masalah khusus termasuk:

· Penurunan mendadak dalam keterlarasan udara, mencetuskan respirasi anaerobik:

Ketebalan filem yang berlebihan akan menghalang saluran pengudaraan secara signifikan, menyukarkan oksigen memasuki dan karbon dioksida keluar. Akibatnya, persekitaran "rendah oksigen dan tinggi karbon dioksida" terbentuk di dalam buah-buahan dan sayur-sayuran, mencetuskan respirasi anaerobik. Sebagai contoh, jika ketebalan filem pada strawberi melebihi 6μm, kandungan produk respirasi anaerobik (alkohol) boleh mencapai lebih daripada 0.3% selepas 5 hari penyimpanan (kurang daripada 0.1% dalam kumpulan ketebalan yang sesuai), dengan bau seperti wain yang jelas, daging buah yang lembut dan kadar reput meningkat.

Tekstur fizikal lapisan filem adalah jelas, yang menjejaskan pengalaman makan:

Ketebalan filem PVP yang berlebihan (terutama apabila melebihi 8μm) boleh mencipta tekstur yang sedikit "melekit" atau "berlilin" pada permukaan buah-buahan dan sayur-sayuran (walaupun PVP sendiri tidak mempunyai bau, ia boleh dirasai melalui sentuhan apabila ketebalannya terkumpul), menghancurkan tekstur kulit asal buah-buahan dan sayur-sayuran (seperti rasa licin kulit sitrus dan pengalaman kulit rangup epal).

· Peningkatan kos + kecekapan pengeringan rendah, kurang praktikal:

Filem tebal memerlukan lebih banyak bahan mentah PVP (apabila ketebalan filem berganda, penggunaan PVP meningkat sebanyak kira-kira 1.8 hingga 2.2 kali ganda), dan masa pengeringan meningkat secara ketara (contohnya, filem 5μm yang disediakan dengan kaedah perendaman perlu dikeringkan selama 2 hingga 3 jam, manakala filem 10μm memerlukan 5 hingga 6 jam), yang menambahkan masa dan kos pengeluaran. Pada masa yang sama, pengeringan yang berpanjangan mungkin menyebabkan buah-buahan dan sayur-sayuran hilang kelembapan asal mereka (yang seterusnya menentang kesan pengekalan air oleh filem tersebut).

Selepas buah peria dirawat dengan filem PVP setebal 8μm dan disimpan selama 10 hari, kadar reput mencapai 20% (hanya 5% dalam kumpulan ketebalan yang sesuai), dan kulitnya berasa melekit yang jelas, menyebabkan penurunan penerimaan oleh pengguna.

Iii. Faktor Utama yang Mempengaruhi "Ketebalan yang Sesuai" (Penyesuaian Dinamik Diperlukan)

Ketebalan "yang sesuai" bagi filem PVP bukan nilai tetap dan perlu dilaraskan mengikut ciri-ciri buah-buahan dan sayur-sayuran serta proses aplikasinya. Faktor utama yang mempengaruhi termasuk:

1. Ciri-ciri kulit buah dan sayur:

Buah-buahan dan sayur-sayuran dengan kulit tebal dan stomata kecil (seperti epal dan buah sitrus): Mereka boleh menoleransi filem yang agak tebal sedikit (3-5μm). Disebabkan ketidakupayaan udara yang lemah pada kulit tersebut, filem tebal tidak akan terlalu memberi kesan kepada ketelusan udara secara keseluruhan.

Untuk buah-buahan dan sayur-sayuran dengan kulit tipis, stomata besar atau berbulu halus (seperti strawberi dan buah persik): Diperlukan filem yang lebih nipis (1-2μm) untuk mengelakkan filem daripada menyumbat stomata atau menekan bulu halus tersebut, yang boleh menyebabkan kerosakan pada kulit dan membawa kepada kerosakan.

2. Proses aplikasi:

o kaedah perendaman: Sukar untuk mengawal ketebalan filem secara tepat. Filem mungkin menjadi terlalu tebal disebabkan oleh tempoh perendaman yang terlalu lama (seperti > 10 minit) atau kepekatan PVP yang terlalu tinggi (seperti > 0.5%). Penyesuaian perlu dibuat dengan memendekkan masa perendaman (5-8 minit) atau mengurangkan kepekatan (0.1-0.3%).

o kaedah penyemburan (seperti penyemburan ultrasonik): Ketebalan filem boleh dikawal dengan tepat dengan mengatur tekanan semburan (0.2-0.4MPa) dan jarak muncung (15-20cm), menjadikannya lebih mudah untuk mencapai julat yang sesuai iaitu 1-3μm.

3. Persekitaran penyimpanan:

Dalam persekitaran suhu tinggi dan kelembapan tinggi (seperti penyimpanan suhu biasa pada musim panas): Lapisan filem yang sedikit lebih nipis (1-2μm) diperlukan untuk meningkatkan ketelusan udara dan mengelakkan pengumpulan karbon dioksida.

Dalam persekitaran suhu rendah dan kelembapan rendah (seperti penyimpanan rantaian sejuk pada 0-4℃): Filem boleh sedikit lebih tebal (3-4μm), kerana suhu rendah telah memperlahankan pernafasan, dan filem yang tebal dapat mengekalkan air dengan lebih baik (kehilangan air lebih cepat dalam persekitaran berkelembapan rendah).

IV. Cara Mengawal "Ketebalan yang Sesuai" dalam Aplikasi Amali

1. Laraskan melalui pengaitan kepekatan PVP dan parameter proses:

Kepekatan o adalah asas: larutan PVP 0.1%-0.4% (sepadan dengan kepekatan optimum yang disebutkan sebelumnya), digabungkan dengan perendaman konvensional (5-8 minit) atau penyemburan (tekanan 0.3MPa), biasanya boleh membentuk ketebalan filem yang sesuai iaitu 1-3μm. Jika lapisan yang lebih tebal (seperti pada buah sitrus) diperlukan, kepekatan boleh ditingkatkan kepada 0.3%-0.5%, tetapi masa perendaman harus dipendekkan secara serentak.

2. Sahkan ketebalan dengan menggunakan kaedah pengesanan

Dalam industri, "tolok ketebalan filem" (seperti tolok laser) biasanya digunakan untuk mengukur ketebalan filem secara langsung, atau menentukannya secara tidak langsung melalui "eksperimen kadar kehilangan berat sebelumnya" - jika kadar kehilangan berat awal semasa penyimpanan kurang daripada 1% sehari dan tiada tanda-tanda respirasi anaerobik (tiada bau alkohol), maka ketebalan tersebut secara asasnya adalah sesuai.

3. Jalankan ujian gradien untuk buah-buahan dan sayur-sayuran tertentu:

Untuk varieti buah-buahan dan sayur-sayuran baru (seperti blueberry dan ceri), tiga kecerunan ketebalan iaitu 1μm, 2μm dan 3μm harus diuji terlebih dahulu. Kadar kehilangan berat, keamatan respirasi dan kadar reputan dalam tempoh 7 hingga 10 hari perlu dipantau, dan ketebalan dengan penunjuk komprehensif terbaik harus dipilih.

Ringkasan

Hubungan utama antara ketebalan pembentukan filem PVP dan kesan pengawetan buah-buahan serta sayur-sayuran adalah "menyeimbangkan halangan dan kebolehan udara menembusi":

· Terlalu nipis → Gagal sebagai halangan, jangka hayat simpanan pendek;

· Sesuai (1-5μm) → Menggabungkan pengekalan air, pengasingan oksigen dan pengudaraan, memaksimumkan kesan pengawetan;

· Ketebalan berlebihan → Kebolehan udara menembusi tidak mencukupi, menyebabkan respirasi anaerobik dan merosakkan kualiti.

Dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk menggabungkan jenis buah-buahan dan sayur-sayuran, proses serta persekitaran penyimpanan, dan mengawal ketebalan melalui "kepekatan + proses", serta mengesahkannya melalui uji kaji awal, bagi mencapai kesan pemeliharaan yang terbaik.