Hva er den optimale konsentrasjonen for beskyttelsesfilmen dannet av PVP ved konservering av frukt og grønnsaker?

Tykkelsen på PVP-filmformasjon og bevaringseffekten for frukt og grønnsaker er ikke «jo tykkere, jo bedre», men det finnes et «passende tykkelsesområde» – tykkelsen må balansere «fysiske barrieregenskaper» og «filmpermeabilitet». Både for tynne og for tykke filmer vil svekke bevaringseffekten og til og med forårsake negative problemer. Den spesifikke sammenhengen kan analyseres fra tre dimensjoner: «for tynn, passende og for tykk», og hjernekjernen kan forklares i kombinasjon med egenskapene til frukt og grønnsaker og bruksområder:

I. Kjerneprinsipp: Tykkelsen bør balansere «barrierefunktion» og «pusteevne»

Essensen i PVP-foliebevarelse er "moderat beskyttelse": den må forhindre vann-tap og inntrenging av oksygen fra utsiden gjennom en tett struktur (for å forsinke fordampning, pust og oksidasjon), samtidig som den opprettholder en viss grad av luftgjennomtrengelighet (slik at frukt og grønnsaker kan slippe ut karbondioksid normalt og unngå anaerob respirasjon). Derfor er "passende tykkelse" nøkkelen til å oppnå denne balansen, vanligvis i mikrometer (μm)-området (den spesifikke verdien varierer avhengig av type frukt og grønnsak, generelt mellom 1 og 5 μm).

II. Innflytelsen av ulike tykkelsesintervaller på bevarelseseffekten

1. Folien er for tynn (vanligvis < 1 μm, eller folielaget er diskontinuerlig): Bevarelseseffekten er betydelig utilstrekkelig

Når tykkelsen på PVP-membranen ikke når den kritiske verdien for en "kontinuerlig tett membran", er membranstrukturen utsatt for porer, revner eller lokale mangler, noe som fører til svikt i kjernens bevaringsfunksjon. Spesifikt viser dette seg som:

· Dårlige barrieregenskaper, vann og oksygen kan lett trenge igjennom:

Porene i filmen fører til at fuktighet inni frukt og grønnsaker fordamper raskt (for eksempel visner agurker og salat innen 1–2 dager), mens store mengder oksygen fra utsiden kommer inn, noe som akselererer pusteprosessen (forbruk av sukker som resulterer i smakstap) og oksidasjonsreaksjoner (tap av vitamin C og bruning av overflaten, som for eksempel rask fargeendring av epler når de kuttes), noe som betydelig forkorter holdbarheten.

Filmen har dårlig adhesjon og er utsatt for løsning og svikt.

Når filmen er for tynn, er bindningsarealet med frukt- og grønnsakskinn lite, og hydrogenbindingseffekten er svak. Under transport, vasking eller små utvidelser og krympninger av frukter og grønnsaker selv (for eksempel huddeformasjon forårsaket av temperatursvingninger under lagring), er det lett at filmen sprerker og løsner, og mister sin kontinuerlige beskyttelsesfunksjon.

For bladgrønnsaker (som isberg) kan tapet i vekt etter 3 dagers lagring nå over 15 % hvis filmtykkelsen er mindre enn 0,8 μm (ca. 20 % i den ubehandlede gruppen og bare 8 % i gruppen med passende tykkelse), og konserveringseffekten er ikke tydelig.

2. Passende filmtykkelse (vanligvis 1–5 μm, kontinuerlig, tett og kontrollerbar pustegjennomtrengelighet): maksimerer konserveringseffekten

PVP-filmen i dette tykkelsesområdet kan samtidig oppfylle kravene om «effektiv barriere» og «trygg pustegjennomtrengelighet», noe som er den optimale tilstanden for bevaringseffekt. De spesifikke fordelene inkluderer:

· Høyt effektiv fuktbeholdning, som opprettholder friskhet og saftighet i frukt og grønnsaker:

Kontinuerlig og tett film kan betydelig redusere fordampningshastigheten for vann. For eksempel har appelsiner behandlet med en 2 μm tykk PVP-film et vekttap på bare 5–8 % etter 20 dagers lagring (15–20 % for ubehandlet gruppe), og kan holde seg stram i skaft og saftig i kjøttet over lang tid.

· Moderat oksygenisolasjon for å forsinke pusting og oksidasjon:

Film laget kan redusere oksygenkonsentrasjonen rundt epidermen (fra 21 % i luften til 5–10 %), noe som ikke bare senker forbruket av sukker og organiske syrer gjennom pust (for eksempel beholder tomater fortsatt en søtsur smak etter lagring), men også reduserer oksidativ tap av vitamin C og karotenoider (for eksempel er retensjonsraten for vitamin C i grønne paprika 15–25 % høyere enn i den ubehandlede gruppen).

· Pustbar og kontrollerbar, unngår risikoen for anaerob respirasjon:

Selv om den mikronstore membranen er tett, har den fortsatt spor av porer (eller mikro-gap i PVP-molekylkjeden), som tillater at karbondioksidet produsert under pustehandlingen til frukt og grønnsaker sakte kan slippe ut, og dermed unngå anaerob respirasjon forårsaket av "fullstendig tetting" (som genererer alkohol og acetaldehyd, noe som fører til ubehagelige lukt fra frukt og grønnsaker og råtning av fruktkjøtt. For eksempel kan anaerob respirasjon i jordbær føre til en "vinaktig" lukt og akselerere muggvekst).

Etter at epler var behandlet med en 3μm tykk PVP-film, nådde deres bevaring av hardhet etter 30 dagers lagring 80 % (bare 60 % i den ubehandlede gruppen), og de hadde ingen alkohollukt, med en konsistens nær den hos nylig plukkede epler.

3. For stor filmtykkelse (vanligvis > 5μm, eller film lag på lag): Bevaringseffekten avtar, og det kan til og med føre til kvalitetsnedgang

Når tykkelsen på PVP-filmen overstiger det passende området, vil "luftpermeabilitetsfeilen" i filmen bli hovedproblemet og dermed skade kvaliteten på frukt og grønnsaker. Spesifikke problemer inkluderer:

· Plutselig reduksjon i luftpermeabilitet, som utløser anaerob respirasjon:

For stor tykkelse på filmlaget vil betydelig blokkere ventilasjonskanalene, noe som gjør det vanskelig for oksygen å komme inn og karbondioksid å unnslippe. Som et resultat dannes et "lavt oksygen- og høyt karbondioksid-miljø" inne i frukten og grønnsakene, noe som utløser anaerob respirasjon. For eksempel, hvis filmtykkelsen på jordbær er større enn 6μm, kan innholdet av produkter fra anaerob respirasjon (alkohol) nå over 0,3 % etter 5 dagers lagring (under 0,1 % i gruppen med passende tykkelse), med en tydelig vinaktig lukt, myk kjøttighet og økt råtesgrad.

Den fysiske strukturen i filmen er tydelig, noe som påvirker spiseopplevelsen:

For stor tykkelse på PVP-film (spesielt når den er større enn 8 μm) kan skape en svak "klistret" eller "vokset" følelse på overflaten av frukt og grønnsaker (selv om PVP i seg selv ikke har lukt, kan det oppfattes ved berøring når tykkelsen bygger seg opp), noe som ødelegger den opprinnelige overflateteksturen til frukt og grønnsaker (som den glatte følelsen av sitrusfruktskall og den sprø følelsen av epleskall).

· Økte kostnader + lav tørreeffektivitet, manglende praktisk bruk:

Tynne filmer krever mer råstoff av PVP (når filmtykkelsen dobles, øker PVP-forbruket med omlag 1,8 til 2,2 ganger), og tørringstiden forlenges betydelig (for eksempel trenger 5 μm filmer laget med dyppemetoden 2 til 3 timer å tørke, mens 10 μm filmer trenger 5 til 6 timer), noe som øker produksjonstid og kostnader. Samtidig kan lengre tørring føre til at frukt og grønnsaker mister egen fuktighet (noe som igjen motvirker filmens fuktlåsende effekt).

Etter at ferskene ble behandlet med 8 μm tykk PVP-film og lagret i 10 dager, nådde råteraten 20 % (bare 5 % i gruppen med passende tykkelse), og huden hadde en tydelig klissete følelse, noe som førte til redusert kundetilfredshet.

III. Nøkkelfaktorer som påvirker "passende tykkelse" (dynamisk justering nødvendig)

"Passende tykkelse" av PVP-film er ikke en fast verdi og må justeres etter egenskapene til frukt og grønnsaker og anvendelsesprosessen. De viktigste påvirkningsfaktorene inkluderer:

1. Egenskaper ved frukt- og grønnsaksskall:

Frukt og grønnsaker med tykke skall og små stomata (som epler og sitrusfrukter): De tåler litt tykkere filmer (3–5 μm). På grunn av den svake luftgjennomtrengeligheten i skallet selv, vil tykkere filmer ikke overdrevent påvirke den totale luftgjennomtrengeligheten.

For frukt og grønnsaker med tynne skinn, store stomata eller fuzz (som jordbær og fersken): En tynnere film (1–2 μm) kreves for å hindre at filmbelaget blokkerer stomataene eller presser ned fuzzet, noe som kan skade huden og føre til råtning.

2. Applikasjonsprosess:

o inndrapsmetode: Det er vanskelig å nøyaktig kontrollere filmtykkelsen. Filmen kan bli for tykk på grunn av for lang inndrappingstid (for eksempel > 10 minutter) eller for høy PVP-konsentrasjon (for eksempel > 0,5 %). Justering må gjøres ved å forkorte inndrappingstiden (5–8 minutter) eller senke konsentrasjonen (0,1–0,3 %).

o sprøytemetode (som ultralydssprøyting): Filmtykkelsen kan nøyaktig kontrolleres ved å regulere sprøytepresset (0,2–0,4 MPa) og dysens avstand (15–20 cm), noe som gjør det enklere å oppnå et passende område på 1–3 μm.

3. Lagringsmiljø:

I omgivelser med høy temperatur og høy fuktighet (for eksempel normal temperatur lagring om sommeren): Trengs en litt tynnere film (1–2 μm) for å forbedre luftgjennomtrengeligheten og forhindre opphopning av karbondioksid.

I omgivelser med lav temperatur og lav fuktighet (for eksempel kjølelagslagring ved 0–4 ℃): Kan den være litt tykkere (3–4 μm), ettersom lave temperaturer har senket pustehastigheten, og en tykk film kan bedre beholde vann (vann tapes raskere i omgivelser med lav fuktighet).

IV. Hvordan kontrollere "riktig tykkelse" i praktiske anvendelser

1. Juster gjennom kobling av PVP-konsentrasjon og prosessparametere:

Konsentrasjonen av o er grunnlaget: en 0,1–0,4 % PVP-løsning (som tilsvarer den tidligere nevnte optimale konsentrasjonen), kombinert med konvensjonell nedkvelving (5–8 minutter) eller sprøyting (trykk 0,3 MPa), kan vanligvis danne en passende filmtykkelse på 1–3 μm. Hvis et tykkere lag (for eksempel sitrus) er nødvendig, kan konsentrasjonen økes til 0,3–0,5 %, men nedkvelvingstiden bør forkortes samtidig.

2. Verifiser tykkelsen ved hjelp av deteksjonsmetoder

I industrien brukes ofte "filmtykkelsesmålere" (for eksempel laser-tykkelsesmålere) til å måle filmtykkelsen direkte, eller den kan bestemmes indirekte gjennom "vekttapshastighets-forsøk" – hvis den initielle vekttapshastigheten under lagring er mindre enn 1 % per dag og det ikke er tegn på anaerob respirasjon (ingen alkohollukt), er tykkelsen i praksis passende.

3. Gjennomfør gradienttester for spesifikke frukter og grønnsaker:

For nye frukt- og grønnsorter (som blåbær og kirsebær) bør tre tykkelsesgradienter på 1μm, 2μm og 3μm testes først. Tapt vektrate, pustestyrke og råtnerate innen 7 til 10 dager bør overvåkes, og den tykkelsen med beste samlede indikatorer bør velges.

Sammendrag

Den sentrale sammenhengen mellom tykkelsen på PVP-filmdannelse og bevaringseffekten for frukt og grønnsaker er «å balansere barriere og luftgjennomtrengelighet»:

· For tynn → Barrierfeil, kort holdbarhetstid;

· Passende (1–5μm) → Kombinerer fuktbinding, oksygensperre og ventilasjon, og maksimerer bevaringseffekten;

· For stor tykkelse → Utilstrekkelig luftgjennomtrengelighet, utløser anaerob respirasjon og svekker kvaliteten.

I praktiske anvendelser er det nødvendig å kombinere type frukt og grønnsaker, prosessen og lagringsmiljøet, og regulere tykkelsen gjennom "konsentrasjon + prosess", og verifisere dette gjennom forhåndsforsøk, for å oppnå best mulig bevaringseffekt.