Care este concentrația optimă pentru filmul protector format din PVP în conservarea fructelor și legumelor?

Grăsimea de formare a filmului PVP şi efectul de conservare al fructelor şi legumelor nu sunt "cu cât mai groase, cu atât mai bune", ci există "un interval de grosime adecvat" - grosimea trebuie să echilibreze "proprietăţile fizice de barieră" şi "permeabilitatea film Atât folii prea subțiri, cât și prea groase vor slăbi efectul de conservare și chiar vor provoca probleme negative. Relația specifică poate fi analizată din trei dimensiuni: "prea subțire, adecvată și prea groasă", iar logica de bază poate fi explicată în combinație cu caracteristicile fructelor și legumelor și cu scenariile de aplicare:

I. Principiul de bază: grosimea trebuie să echilibreze "proprietatea de barieră" și "permeabilitatea"

Esenta conservării cu folie PVP este "protecția moderată": trebuie să prevină pierderea de apă și invazia oxigenului extern printr-o structură densă (întârziind evaporarea, respirația și oxidarea), menținând în același timp un anumit grad de permeabilitate la aer (permițând fructelor și legumelor să elimine normal dioxidul de carbon și evitând respirația anaerobă). Prin urmare, "grosimea potrivită" este cheia realizării acestui echilibru, corespunzând de obicei intervalului de micrometri (μm) (valoarea specifică variază în funcție de tipul de fruct sau legumă, în general între 1 și 5 μm).

II. Influenga diferitelor intervale de grosime asupra efectului de conservare

1. Folie prea subțire (de obicei < 1 μm, sau stratul de folie este discontinuu): efectul de conservare este semnificativ insuficient

Când grosimea membranei PVP nu atinge valoarea critică a unei "membrane dense continue", structura membranei este predispusă la pori, crăpături sau deficiențe locale, ceea ce duce la eșecul funcției de conservare a miezului. Mai exact, acest lucru se manifestă prin:

· Proprietăți de barieră slabe, apa și oxigenul pot pătrunde ușor:

Porozițatea filmului determină evaporarea rapidă a umidității interne a fructelor și legumelor (de exemplu, castraveții și salata își pierd prospețimea în 1-2 zile), în timp ce o cantitate mare de oxigen extern pătrunde, accelerând respirația (consumul de zahăr și apariția unui gust insipid) și reacțiile de oxidare (pierderea vitaminei C și înnegriri ale pielii, cum ar fi schimbarea rapidă a culorii merelelor după tăiere), reducând semnificativ durata de valabilitate.

Filmul are o adeziune slabă și este predispus la desprindere și defectare.

Când filmul este prea subțire, aria de aderență cu pielea fructelor și legumelor este mică, iar efectul legăturii prin punți de hidrogen este slab. În timpul transportului, spălării sau a ușoarelor dilatări și contracții ale fructelor și legumelor în sine (cum ar fi deformarea pielii cauzată de fluctuațiile de temperatură în timpul depozitării), filmul este predispus la crăpare și desprindere, pierzându-și funcția continuă de protecție.

Pentru legumele frunzoase (cum ar fi salata), dacă grosimea filmului este mai mică de 0,8μm, rata pierderii în greutate după 3 zile de depozitare poate depăși 15% (aproximativ 20% în grupul netratat și doar 8% în grupul cu grosime adecvată), iar avantajul de conservare nu este evident.

2. Grosimea corespunzătoare a filmului (de obicei 1-5μm, continuă, densă și cu permeabilitate controlabilă): maximizează efectul de conservare

Filmul PVP din această gamă de grosimi poate satisface simultan cerințele de „barieră eficientă” și „permeabilitate sigură”, ceea ce reprezintă starea optimă a efectului de conservare. Avantajele specifice includ:

· Reticulare foarte eficientă a apei, menținând crocanta și suculența fructelor și legumelor:

Filmul continuu și dens poate reduce semnificativ rata de evaporare a apei. De exemplu, portocalele navel tratate cu un film PVP de 2μm au o rată de pierdere în greutate de doar 5% până la 8% după 20 de zile de depozitare (15% până la 20% pentru grupul netratat) și pot menține coaja umflată și pulpă suculentă pentru o perioadă lungă de timp.

· Izolare moderată a oxigenului pentru a întârzia respirația și oxidarea:

Stratul de film poate reduce concentrația de oxigen din jurul epidermei (de la 21% în aer la 5%-10%), ceea ce nu numai că încetinește consumul de zahăr și acizi organici prin respirație (de exemplu, roșiile își păstrează gustul dulce-acrișor după depozitare), dar reduce și pierderile oxidative de vitamina C și carotenoizi (de exemplu, rata de retenție a vitaminei C în ardei este cu 15%-25% mai mare decât în grupul netratat).

· Permeabil și controlabil, evitând riscul respirației anaerobe:

Deși membrana de dimensiune micronică este densă, totuși prezintă pori minuscui (sau microgoluri în lanțul molecular al PVP), care permit eliberarea treptată a dioxidului de carbon produs de respirația fructelor și legumelor, evitând astfel respirația anaerobă cauzată de „etanșarea completă” (care generează alcool și acetaldehidă, provocând mirosuri neplăcute la fructe și legume și putrezirea pulpei). De exemplu, respirația anaerobă la căpșuni poate provoca un miros „asemănător vinului” și poate accelera dezvoltarea mucegaiului.

După ce merele au fost tratate cu un film din PVP de 3μm grosime, rata de menținere a durității după 30 de zile de depozitare a atins 80% (doar 60% în grupul netratat), nu aveau gust de alcool și aveau o textură apropiată de cea a merelor proaspăt culese.

3. Grosime excesivă a filmului (de obicei > 5μm, sau stratificare a filmului): efectul de conservare scade și poate duce chiar la deteriorarea calității

Când grosimea filmului PVP depășește intervalul potrivit, „defectul de permeabilitate la aer” al filmului devine principala problemă și afectează negativ calitatea fructelor și legumelor. Problemele specifice includ:

· Scăderea bruscă a permeabilității la aer, care induce respirația anaerobă:

Grosimea excesivă a filmului va bloca în mod semnificativ canalele de ventilare, împiedicând intrarea oxigenului și eliminarea dioxidului de carbon. Ca urmare, în interiorul fructelor și legumelor se creează un mediu cu „oxigen scăzut și dioxid de carbon ridicat”, declanșând respirația anaerobă. De exemplu, dacă grosimea filmului la căpșuni este mai mare de 6μm, conținutul produselor de respirație anaerobă (alcool) poate atinge peste 0,3% după 5 zile de stocare (mai puțin de 0,1% în grupul cu grosime adecvată), apărând un miros distinct de vin, pulpa se înmoaie și crește rata de putrezire.

Textura fizică a stratului de film este evidentă, ceea ce afectează experiența gustativă:

O grosime excesivă a filmului PVP (în special atunci când este mai mare de 8μm) poate crea o ușoară textură „lipicioasă” sau „ceroasă” pe suprafața fructelor și legumelor (deși PVP-ul nu are miros, poate fi perceput tactil atunci când grosimea se acumulează), distrugând textura naturală a pielii fructelor și legumelor (cum ar fi senzația de netezime a cojii citricelor sau experiența crocantă a pielii merelelor).

· Creșterea costurilor + eficiență scăzută a uscării, lipsă de practicitate:

Filmele groase necesită mai multe materii prime PVP (atunci când grosimea filmului se dublează, consumul de PVP crește cu aproximativ 1,8 până la 2,2 ori), iar timpul de uscare este semnificativ prelungit (de exemplu, filme de 5μm preparate prin metoda imersiei necesită 2-3 ore de uscare, iar filmele de 10μm necesită 5-6 ore), ceea ce mărește timpul și costurile de producție. În același timp, uscarea prelungită poate face ca fructele și legumele să își piardă propria umiditate (ceea ce, la rândul său, contracarează efectul de reținere a apei al filmului).

După ce piersicile au fost tratate cu un film PVP de 8μm grosime și stocate timp de 10 zile, rata de putrezire a atins 20% (doar 5% în grupul cu grosimea corespunzătoare), iar pielea a avut o senzație distinctă de lipiciositate, ceea ce a dus la o scădere a acceptării din partea consumatorilor.

III. Factori cheie care afectează "grosimea corespunzătoare" (necesită ajustare dinamică)

Grosimea "corespunzătoare" a filmului PVP nu este o valoare fixă și trebuie ajustată în funcție de caracteristicile fructelor și legumelor și de procesul de aplicare. Factorii principali de influență includ:

1. Caracteristicile pielii fructelor și legumelor:

Fructele și legumele cu piele groasă și stomate mici (cum ar fi merele și citricele): pot suporta filme ușor mai groase (3-5μm). Din cauza permeabilității reduse la aer a pielii proprii, filmele groase nu vor afecta în mod excesiv permeabilitatea generală la aer.

Pentru fructe și legume cu piei subțiri, stomate mari sau peri (cum ar fi căpșuni și piersici): este necesar un film mai subțire (1-2μm) pentru a preveni ca filmul să blocheze stomatele sau să strângă perișorii, ceea ce ar putea provoca deteriorarea pielii și putregaiul.

2. Procesul de aplicare:

o metodă prin înmuiere: Este dificil să se controleze precis grosimea filmului. Filmul poate deveni prea gros din cauza unei durate prea lungi de înmuiere (de exemplu > 10 minute) sau a unei concentrații excesive de PVP (de exemplu > 0,5%). Se recomandă ajustări prin scurtarea timpului de înmuiere (5-8 minute) sau reducerea concentrației (0,1-0,3%).

o metodă prin pulverizare (de exemplu pulverizare ultrasonică): Grosimea filmului poate fi controlată precis prin reglarea presiunii de pulverizare (0,2-0,4MPa) și a distanței duzei (15-20 cm), facilitând astfel obținerea unui interval adecvat de 1-3μm.

3. Mediul de depozitare:

În medii cu temperatură și umiditate ridicate (cum ar fi depozitarea la temperatură normală în timpul verii): este necesar un film ușor mai subțire (1-2μm) pentru a crește permeabilitatea la aer și a preveni acumularea dioxidului de carbon.

În medii cu temperatură și umiditate scăzute (cum ar fi depozitarea în lanț frigorific la 0-4℃): acesta poate fi ușor mai gros (3-4μm), deoarece temperaturile scăzute au redus deja respirația, iar un film gros reține mai bine apa (pierderea de apă este mai rapidă în medii cu umiditate scăzută).

IV. Cum se controlează „grosimea potrivită” în aplicațiile practice

1. Reglarea prin corelarea concentrației de PVP și a parametrilor procesuali:

Concentrația de o este baza: o soluție de PVP 0,1%-0,4% (corespunzătoare concentrației optime menționate anterior), combinată cu imersiunea obișnuită (5-8 minute) sau pulverizarea (presiune 0,3 MPa), poate forma de obicei un strat cu grosimea adecvată de 1-3 μm. Dacă este necesar un strat mai gros (de exemplu la citrice), concentrația poate fi crescută la 0,3%-0,5%, dar timpul de înmuiere trebuie redus simultan.

2. Verificați grosimea cu ajutorul metodelor de detectare

În industrie, se folosesc frecvent "măsurători de grosime a filmului" (cum ar fi măsurători cu laser) pentru a măsura direct grosimea filmului, sau pentru a o determina indirect prin "experimente preliminare ale ratei de pierdere în greutate" - dacă rata inițială de pierdere în greutate în timpul depozitării este mai mică de 1% pe zi și nu apar semne de respirație anaerobă (miros de alcool), atunci grosimea este în esență corespunzătoare.

3. Efectuați teste în trepte pentru fructe și legume specifice:

Pentru noile soiuri de fructe și legume (cum ar fi afinele și cireșele), trebuie testate mai întâi trei gradații de grosime: 1μm, 2μm și 3μm. Trebuie monitorizate rata pierderii în greutate, intensitatea respirației și rata de putrezire în termen de 7-10 zile, iar apoi trebuie selectată grosimea care oferă cei mai buni indicatori complecși.

Rezumat

Relația esențială dintre grosimea formării filmului PVP și efectul de conservare a fructelor și legumelor este „echilibrarea barierei cu permeabilitatea la aer“ :

· Prea subțire → Eșec al barierei, durată de viață scurtă;

· Grosime adecvată (1-5μm) → Combină retenția de apă, izolarea oxigenului și ventilarea, maximizând efectul de conservare;

· Grosime excesivă → Permeabilitate insuficientă la aer, inducând respirația anaerobă și degradarea calității.

În aplicații practice, este necesar să se combine tipul fructelor și legumelor, procesul și mediul de depozitare, și să se regleze grosimea prin "concentrație + proces", verificându-se prin preexperimente, pentru a obține cel mai bun efect de conservare.