采后果蔬平衡调湿包装设计及实验验证-农业工程学报

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1、果蔬平衡调湿包装设计及试验验证陈守江，王海鸥，张李阳基金项目：江苏省生态学“十二五”省重点建设学科项目资助作者简介：陈守江(1969-)，男，安徽滁州人，教授，博士，主要研究方向：农产品加工及贮藏工程。E-mail:c-shoujiang@163.com（南京晓庄学院生物化工与环境工程学院江苏南京211171）摘要：为了探究果蔬多孔膜包装内水分的传递规律，优化并控制包装内的适宜相对湿度条件，降低果蔬失水及袋内凝水对果蔬采后品质的影响，该文对果蔬冷藏期间的蒸腾及包装内水蒸汽向膜外扩散的过程进行了分析，并根据Fick扩散

2、模型对多孔膜平衡调湿包装进行设计计算，确定开孔面积与袋内相对湿度的关系，利用计算结果将开孔面积调节到一定范围，能够使包装内形成一个平衡的、且适合于果蔬保鲜需要的最佳相对湿度条件，既可避免包装袋透湿性过小导致凝水现象，又可防止透湿性过大造成的产品失水严重影响品质的问题，从而更好地保持产品品质。以250g包装的双孢菇在2℃、80%相对湿度条件下贮藏对平衡调湿包装进行了试验验证，结果表明，适宜的开孔（11个直径2mm的孔，孔的总面积约34.6mm2）能够避免凝水的生成，且产品在贮藏10d后的失重率小于5%，较好地保持产品的

3、贮藏品质，保鲜期可达13d，试验数据与模型预测值具有较高的吻合度，研究结果为采后果蔬平衡调湿包装的设计及实际应用提供了参考。关键词：多孔膜；平衡调湿包装；蒸腾；扩散；验证0引言水是所有新鲜果蔬的主要成分，控制果蔬水分蒸腾是保证采后品质的重要手段[1,2]，由于新鲜果蔬水分含量很高，在采后贮运过程中不可避免地会发生蒸腾失水。气调包装（modifiedatmospherepackage，MAP）结合冷藏的保鲜方法是目前果蔬最常采用的保鲜措施，但在采用MAP调节O2和CO2含量的同时也很难兼顾对包装内湿度的调节，因为在MA

4、P保鲜果蔬时，为了保证袋内达到理想的O2和CO2含量，一般选择具有一定透气性的塑料薄膜包装袋，而这种包装袋一般透湿性较低，易造成包装内水蒸汽饱和，在贮藏环境温度发生波动甚至是微小的波动时，这些水蒸汽就会冷凝成水滴，从而导致有害微生物的滋生加速果蔬的腐烂[3-5]。为了实现对包装内相对湿度的调节，避免凝水的出现，目前有研究通过采用对塑料包装膜打孔的方法，即在包装袋上开有一定数量和一定大小的孔以增大透湿性。这种多孔膜包装虽然有调节湿度、防止冷凝水出现的作用，但却同时削弱了气调作用甚至使其完全丧失了作用[4]。因此，多孔膜

5、包装更适用于湿度含量高或蒸腾速率高极易造成凝水出现的，或在保鲜过程中微生物和气体成分的作用相对来说不是十分重要的[6]、以及呼吸强度高[7]、要求高浓度O2含量的果蔬产品包装上[8]。尽管目前有一些关于多孔膜包装的气体扩散模型及保鲜试验等研究报道，但一般研究重点均集中于O2和CO2含量的调节上，通过在膜上开孔或者在包装上安插有一定长度的细管与外界连通，研究不同孔径和数量对包装袋内气体成分的影响，从而对果蔬起到更好的气调保鲜作用[9,10]，但对于包装内相对湿度的调节研究还很少或者不够系统[11,12]。由于多孔膜包装

6、的果蔬在贮藏过程中的水分损失是一个复杂的过程，目前市场上简易的在塑料包装袋上开孔的方法虽然具有一定的保鲜效果，但开孔的数量和大小都是经验性的，缺乏科学的理论指导。因此，开发一种既能有效地防止果蔬的过度失水，又能避免冷凝水出现的包装方法具有重要的意义。本文的主要目的是根据Fick扩散模型计算包装开孔面积与水蒸汽扩散速率的关系，设计一个简便且精确地预测开孔面积的模型，通过调节开孔面积使果蔬水分蒸腾速率与水蒸汽扩散速率达到平衡，从而能够精确地调节果蔬包装内的相对湿度条件，避免一般塑料袋包装容易出现凝水导致产品腐烂的现象，又

7、可防止包装袋透湿性过大造成产品严重失水的问题，从而更好地保持产品的品质。1平衡调湿包装的原理蒸腾作用是果蔬贮藏期间的一个重要生理过程，它影响着包装内的相对湿度以及冷凝，最终影响着产品的贮藏质量和寿命[4]。平衡调湿包装（equilibriummodifiedhumiditypackaging，EMHP）就是在果蔬包装袋上开有不同数量和大小的孔，当袋内水蒸汽通过孔向外的扩散速率与包装内果蔬水分蒸腾速率一致时包装内即能获得一个平衡相对湿度，这种湿度平衡机制与涉及到O2和CO2气体的平衡气调包装（equilibriummo

8、difiedatmospherepackaging，EMAP）[13-15]相似，在包装初期，由于果蔬的蒸腾作用，袋内相对湿度会逐渐变大，袋内水蒸汽向外扩散的速率也随之变大，这两个过程将会在一段时间后达到一个动态平衡而使袋内相对湿度保持在某一恒定的水平。平衡调湿包装的应用不仅成本低，而且如果结合试验条件精确地调节包装膜的开孔面积来调节水蒸汽的扩