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果蔬包装设计的材料选择

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新鲜的果蔬产品在采、贮、运、销期间常常会出现萎蔫、品质恶化和腐烂而失去食用价值。良好的包装不但有利于保持果蔬新鲜、减少损耗、延长货架寿命,还能吸引消费者,起到宣传产品的作用。近年来随着经济发展和技术进步,各国对果蔬保鲜方法和包装材料及其结构上加大了研究力度,取得了不少成绩。

一、包装容器

(一)包装容器的基本要求

(1)包装容器要有足够的强度,并对产品有一定的缓冲作用,以便在运输、装卸和贮藏过程中,减轻产品由于受到挤压、碰撞、振动摩擦和硬物切削等造成的机械损伤。

(2)应具有一定的防潮性,以防止吸水变形,从而避免包装机械强度降低引起的产品挤压破损。

(3)应有利于产品的保鲜,具有一定的通透性,以利于产品散热、散湿及内外气体交换,有利于保护果蔬的质量与减少损耗。

此外,包装容器还应具有内壁光滑、质量轻、成本低、清洁、无污染、无异味、无有害化学物质、便于取材、易于回收处理、适应于新的运输方式等特点。

近年来包装容器的标准化越来越受到人们的重视。容器标准化便于机械化作业,有利于运输贮藏,降低商品成本,是果蔬包装发展的方向。

世界各国都制定有本国果蔬包装容器规格标准。我国于1993年已制定出《新鲜蔬菜包装通用技术条件》(SB/T 10158—1993),目前已被SB/T 10158—2012《新鲜蔬菜包装与标识》代替。

(二)包装容器的形式与特点

最早的包装容器多用植物材料做成,尺寸由小到大,以便于人或车辆运输。随着科学的发展,包装材料和形式越来越多样化。

1.筐类

这是我国目前内销果蔬使用的主要包装容器之一,包括竹筐、荆条筐等。筐类一般可就地取材,价格低廉,但极易使果蔬在贮运中造成伤害,且规格不一致,质地粗糙,不牢固。因此,该包装有待改进。

2.木箱

用木板、条板、胶合板或纤维板为材料制作的各种规格的木箱。木箱强度大,但由于箱子自重大、价格高,生产上使用越来越少。纤维板质量轻而且价格低廉,但在潮湿的贮藏库内易吸水失去强度,其堆码高度受到很多限制。如果底板用质地较硬的材料,箱内分隔,箱外衬垫,箱壁用树脂或石蜡涂桩,以防吸水,则可增加箱的坚固性。

3.纸箱、纸板盒

这是当前果蔬包装的主要容器。它具有比木箱和筐类容器更多的优越性,所以纸箱特别是瓦楞纸箱发展快,使用普遍。其优点是:纸箱更能适应机械化作业,可随时满足生产上大量需要,及时供货;纸箱使用前后可以折叠而便于保管;纸箱自重小,一般占商品总质量的6%~8%(木箱占15%~18%),有利于装卸和贮运,降低运费;纸箱规格大小一致,在包装、装卸作业中易于实现机械化,且能提高贮藏库和运输工具的装载量;纸箱体积小,箱内一般放有隔板和格板,能防止果蔬相互间直接挤压及病伤果相互感染蔓延,每格只放一果。加之箱板具有缓冲结构(瓦楞纸板),因而可在一定程度上抵抗外来的振动和冲击,减少商品损伤;纸箱表面装潢促销效果好;废旧纸箱还可回收利用;纸箱原料来源广,价格便宜。

近年来保鲜瓦楞纸板和保鲜纸箱得到了应用。保鲜瓦楞纸板是用普通瓦楞纸与涂有保鲜剂的特殊膜组合而制成的。基本类型有:

(1)夹塑层瓦楞纸,在瓦楞纸中夹入塑料薄膜层制成;

(2)生物式保鲜纸板,即在瓦楞纸板上涂覆一层抗菌剂;

(3)混合型保鲜瓦楞纸板,在聚乙烯薄膜中加入聚苯乙烯、聚乙烯醇和陶瓷微粒等制成;

(4)红外线保鲜纸板,也称陶瓷包装,把陶瓷粉覆在原纸板上制成,利用陶瓷材料辐射的红外线杀菌;

(5)白硅石保鲜纸板,纸板内衬含有自硅石,长途运送果蔬,而不需用冷藏车;

(6)用多孔大谷石也可作为保鲜剂掺和在树脂里,直接刷涂在纸箱内壁上,而在纸箱外表面利用蒸镀膜反射辐射热,以减缓箱内温度上升。

4.塑料箱

塑料箱是果蔬贮运和周转中使用较广泛的一种容器,可以用多种合成材料制成,最常用的是用硬质的高密度聚乙烯制成的多种规格的包装箱。

高密度聚乙烯箱的强度大,箱体结实,能够承受一定的挤压、碰撞压力,便于堆码,可提高贮运空间的利用率。这类箱已专业化生产,可根据需要制成多种标准化的规格;外表光滑,易于清洗,能够重复使用。因此,塑料箱对于果蔬包装具有较好的技术特性,是传统包装容器的替代物之一。但是塑料箱成本较高,只有在有效地组织回收并重复使用的情况下,才能使费用降下来。另外,塑料箱不像纸箱那样容易进行外观包装设计,这是值得研究解决的问题之一。

5.网袋

包装用塑料网材是以塑料为材质通过塑料丝编结成网或者直接由挤出机挤塑成网而制成有一定规格的连续网状结构的包装材料。最早的网材都是由塑料挤出纺丝、拉伸、分丝和编结而成的,这种生产方法难度小,工艺上较容易控制,质量比较稳定,但工序多、产量低、网孔变化小。使用挤出机和成网模头一次挤出成网,具有挤出速度快、工序少、网孔形式可以因模头设计的不同而多样化、生产成本低等优点。

用天然或者合成纤维编织而成的网状袋子,规格视包装产品的种类而异,多用于马铃薯、洋葱、大蒜、胡萝卜等根茎类蔬菜的包装。网袋包装与传统的麻袋包装相比费用低,轻便。它的缺点是对产品保护功能很低,只能用于抗损伤能力较强,并且经济价值较低的产品包装

6.塑料薄膜袋

塑料薄膜袋常用的塑料材料为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯—乙酸乙烯共聚物(EVA)等。由于塑料薄膜具有不通透性和低的透湿性,所以用其包装果蔬在一定程度上可以调节包装环境内的气体成分,减少水分散失,起到降低果蔬呼吸强度、降低消耗、延长贮期和保质保鲜的作用。

(1)一般塑料袋包装。常用塑料薄膜厚度为0.03~0.08mm,可采用两种包装方式,一种是通气包装法,另一种是密封包装法。通气包装法适合于果蔬常温保温贮藏和流通,常用方法包括小包装法(薄膜开孔)、塑料袋装不封法和箱中袋装不封法。密封包装法适合于果蔬冷藏贮运,常用方法包括袋装密封法和箱中袋装密封法。

(2)硅橡胶窗塑料袋包装。利用硅橡胶材料的独特的透气性,把它按一定的面积镶嵌在塑料袋上就成为一个硅橡胶窗气调袋。用其包装果蔬,包装内过多的CO2和芳香气体通过气窗可以透出,O2可以进入。由于O2的透过率较低,故可以较好地控制包装内果蔬的呼吸强度,实现气调包装保鲜。硅窗面积的大小取决于果蔬的呼吸强度、包装重量、贮藏气调条件、贮藏温度及硅橡胶本身的透气性等多种因素,可通过试验来确定。一般1kg果蔬需采用2~10cm2。

7.浅盘、模制品

各种材料(纸浆、纸板、塑料)压制成的浅盘、模制品。PVC硬塑盘包装,在欧美及日本的超级市场上,果蔬采用PVC二轴定向薄膜和醋酸乙烯酯热收缩包装较普遍。这种薄膜在包装后,经热处理,可以收缩而紧贴在产品表面,使产品强度增加,并更为美观漂亮。

纸浆模制品是近年来使用广泛的包装容器。它是用纤维素纤维的含水纸浆在加网的成型模中形成的立体包装纸制品。纸浆模制品的形状取决于成型模的形状,故而其形状灵活多变,可满足特殊形态物品的包装。纸浆模制品很适合于商品流通贮运应用场合,目前已实现机械化生产。制造纸浆模制品有两种基本方法,即普通模制法和精密模制法。普通模制法制品密度较低,而且可用一些较便宜的原料制造(回收废纸浆等),成本低,具有一定的减振缓冲性能。图5-4为部分纸浆模制品示例。

二、包装材料

(一)水果复合保鲜纸袋

纸制成的保鲜纸袋,对水果具有良好的保鲜防腐作用。其制造方法简便,与传统的保鲜方法相比,成本低,特别适用于水果的长途运输。

复合保鲜纸袋制造的基本原理就是在牛皮纸袋和聚乙烯塑料薄膜之间夹有一定量的保鲜剂,当水果装进纸袋,该保鲜剂在密闭的纸容器中,能均匀放出一定量的二氧化硫或山梨酸气体,保持水果的新鲜口味。

纸袋基材的作用:纸袋是最简便、最有效率的普通包装,广泛应用于运输包装和销售包装两个方面,能有效地防止害虫、灰尘等有害物质对水果的侵害。同时,纸袋作为保鲜剂的载体,防止了保鲜剂直接与水果接触。高的透气度保证了保鲜剂释放的SO2和山梨酸气体能透过纸张的孔隙,扩散到水果表面。为了提高纸袋的抗湿性,防止保鲜剂溶解,应采用AKD对纸袋进行内部施胶。

塑料薄膜的作用:由于塑料薄膜的通透性,如低密度的聚乙烯水蒸气透过率比较小,气体的透过率比较大,使得纸袋外部的O2向袋内渗透,而二氧化碳和乙烯向薄膜外渗透,保证了水果的正常呼吸。水分和SO2分子具有极性,透过性差,不能向薄膜外渗透,在纸袋内停留时间长,保鲜剂能持久发挥作用。

塑料薄膜与纸袋纸复合时,胶黏剂的选用非常重要。在试验中,还可采用水溶性型胶黏剂,如氧化淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等,按照一定的配比混合。利用SO2和山梨酸作为保鲜剂制作的水果保鲜纸袋,对水果的保鲜作用明显,特别适用于水果的长途运输,与传统的保鲜技术相比,投资少,简捷方便。

(二)高密度微孔的薄膜袋

在国外,高密度微孔的薄膜袋广泛用于新鲜水果的保鲜。它根据果品生理特性,以及对O2和CO2浓度的忍耐力,在薄膜袋上加做一定数量的微孔(40μm),以加强气体的交换,减少袋内湿度和挥发性代谢产物,保持袋内相对较高的O2浓度(<1%),防止O2浓度过低导致无氧呼吸而产生大量的乙醇和乙醛等挥发性物质影响果实风味。这种薄膜袋内的O2浓度一般能保持在10%~15%,这对于CO2浓度忍耐力强的果蔬产品,特别是热带水果,非常适用。国外采用这种包装袋贮藏“Bmg”甜樱桃(“Bing”为甜樱桃的一个品种),在普通冷库中可贮藏80d,并能保持果实的风味品质。

这类保鲜膜的代表产品有以下几种:

1.新型微孔保鲜膜

该膜的特点是可以在包装后的36h内使包装袋中氧的浓度降低,二氧化碳浓度提高,直至达到均衡的气调环境。

2.高透明带微孔的PP复合保鲜膜

该膜的特点是在里层再复合一层抗潮湿薄膜,减少由于冷凝作用形成的水雾乃至微小水滴,提高保鲜效果。

3.PE和PKT复合的可呼吸薄膜

该膜的特点是利用两种不同膨胀系数的材料,腰上的小孔边缘在温度升高时开启进行呼吸,温度降低时关闭,使一些不能经受长期冷藏的果蔬,如香蕉、西红柿等,可在临界温度上保存。

4.无纺布和PE薄膜复合的微孔吸液保鲜膜

该膜的特点是无纺布采用具保鲜功能的纤维并加入了防腐烂的酶,提高保鲜效果。

5.不(或防)结露的保鲜膜

该膜是采用表面活性剂在OPP薄膜内面进行亲水性处理制得,既具有使包装内容物不结露的外观效果,又能防止易在水滴中繁殖的腐败菌类繁殖,防止果蔬腐烂。

(三)高氧自发性气调包装

高氧自发性气调包装方法可使包装袋内的O2保持在70%~100%,这种包装具有以下优点:抑制酶活性,防止由此引进的果蔬产品褐变;防止无氧呼吸引进的发酵,保持果蔬产品的品质;有效地抑制好氧和厌氧微生物生长、防止腐烂。它特别适用于对在高CO2和低O2浓度下易出现无氧呼吸发酵的果蔬产品,以及鲜切果蔬产品的保鲜。同时,还可以根据不同果蔬产品的特性,确定袋内的气体组合。如对易腐的果蔬产品可采用(80%~90%)O2+(10%~20%)CO2;对和CO2不和谐的果蔬产品可采用(80%~90%)O2+(10%~20%)N2。在欧洲市场上采用高氧气调包装蘑菇,在8℃下货架期可达到8d。

(四)可降解的新型生物杀菌包装材料

由于对长期使用化学杀菌剂会危害人体健康和污染环境,以及塑料薄膜包装需求量急剧增加导致“白色污染”加重等问题的担忧,人们对包装材料的要求开始转向安全无毒和绿色环保。可降解的新型生物杀菌包装是当前国际食品包装的新热点。它是利用在一些可降解的高分子材料中加入生物杀菌剂,以起到了防腐保鲜和可降解不污染环境等多种作用。这种包装材料使用方便,特别适用于鲜切果蔬产品和熟食品的包装,在今后的新鲜食品包装中具有广泛的应用前景。

(五)功能性保鲜材料

这类保鲜膜代表性的产品有以下几种。

1.带阻隔性保鲜膜

该膜以PP、PE、PET为原料,添加多种无机物粉末,生产出能阻隔紫外线和红外线的保鲜膜,用于贮运果蔬瓦楞纸箱的内衬,可防止果蔬腐烂,鲜花枯萎。

2.双向拉伸HDPE保鲜膜

该膜防潮性好,无异臭,可用γ射线杀菌,特别是其纵横强度及刚性均匀,直接切割性能好,不易破,保鲜时间长。

3.无纺布保鲜袋

该产品是在合成纸浆的芯材中,加入吸水性高分子化合物,以作为吸湿添加剂,以制成能保持一定温度的无纺布。用其制造的包装袋包装果蔬时,可吸收周围的水分,蓄存于芯材中,当袋内干燥,与外部产生湿差时,又能释放湿气,保持适当湿度,防止果蔬干枯,达到保鲜的目的。

4.蛋白质保鲜膜

该膜以农副产品的蛋白质为原料,加入少量维生素C,制成几乎透明的蛋白质保鲜膜,用于新鲜果蔬包装,不仅能保鲜,而且能有效防止果蔬色泽变褐。

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