Vejledning: Pakning af frisk frugt og grønt (967 KB) - Friskpak

friskpak.dk

Vejledning: Pakning af frisk frugt og grønt (967 KB) - Friskpak

VEJLEDNING

Pakning af frisk frugt og grønt

Teknologisk Institut

Emballage og Transport

2008


Indholdsfortegnelse

Indledning ..................................................................................... 3

Brug af emballage ........................................................................ 3

Optimal opbevaring af frugt og grønt ........................................ 4

Respiration og modningsproces .................................................. 5

Emballagesystemet ....................................................................... 6

Måling af respirationshastighed ................................................. 9

Temperaturens betydning for respirationshastigheden .......... 11

Udstyr til måling af iltkoncentration i emballage .................... 13

Distributionstemperaturen ........................................................ 14

Perforeringsteknologi ................................................................ 18

Konstruktion af emballage ........................................................ 21

Matematisk modellering ............................................................ 24

Pakkeforsøg ................................................................................ 25

Litteraturliste ............................................................................. 26

2


Indledning

Denne vejledning er et produkt af projektet: Perforering af emballager -

udvikling af nye emballager og metoder til at styre transmission af ilt,

kuldioxid og vanddamp gennem emballager. Projektet er finansieret af

Direktoratet for FødevareErhverv under Innovationsloven og gennemført i

perioden 2006-2008.

Brug af emballage

Vejledningen har til formål at hjælpe producenter og packers/fillers af

frugt og grønt til at vælge den optimale emballage til deres produkter, så

holdbarheden og kvaliteten af produkterne forbedres, og tabet i forsyningskæden

reduceres.

Grundlæggende kan den rigtige emballage sammen med den rigtige

opbevaringstemperatur være med til at skabe forhold i emballagen, der

forsinker modningen og ældningen af frugt og grønt. Det er altså muligt at

øge holdbarheden og/eller at høste produktet senere, således at produktet

sælges med en højere kvalitet.

Emballage kan virkelig gøre en forskel. Hvis både temperatur og

emballage er optimal, kan ældningen af frugt og grønt bremses med op til

mere end 800 %.

Kølekæden i det danske distributionssystem – især i detailbutikkerne – er

langt fra perfekt. Derfor må man i praksis optimere emballagen til den

varmeste del af kølekæden.

Ingen (køle-)kæde er stærkere end det svageste led.

3


Optimal opbevaring af frugt og grønt

De helt rigtige opbevaringsforhold kan øge holdbarhedstiden for frugt og

grønt med 300-800 %. De vigtige parametre for denne holdbarhedsforlængelse

er temperatur, fugtighed og en modificeret atmosfære (ilt,

kuldioxid og ethylen). De optimale opbevaringsforhold varierer efter

produktets sort, forarbejdnings- og modningsgrad, høsttidspunkt og meget

mere. Derfor er nedenstående oversigt vejledende værdier.

Produkt

Temp

i o C

% relativ fugt

4

%

O2

%

CO2

Udskiller

Ethylen

Banan 12-15 85-100 2-5 3-5 + +

Bønnespirer 0 90-98 5 15 +

Champignon 0-5 90-98 5 10 +

Tomat

(mod./grøn) 12-20 90-98 3-5 5-10 + +

Tomat (moden) 8-12 85-98 3-5 5-10 + +

Blomkål/broccoli 0-5 90-95 2 5 + ++

Agurk 8-12 90-95 3-5 0 ++

Salathoved 0-5 95 2-5 0 ++

Peberfrugter 8-12 90-95 3-5 2 + +

Grapefrugt 10-15 85-90 3-10 5-10

Fersken 0-5 90 1-2 5 +++ +

Æble 0-5 90 2-3 1-2 +++ +

Pære 0-5 90-95 2-3 0-1 +++ +

Blomme 0-5 90-95 3 8 +

Jordbær 0-5 90-95 10 15-20

Følsomt


Respirations- og modningsproces

Frugt og grønt er levende produkter, der gennemgår en modning og til

sidst en ældningsproces, hvor plantevævet nedbrydes. Produkterne

gennemgår altså forskellige biologiske processer, der også fortsætter, når

produktet er høstet. Processerne medfører gradvise ændringer i kvaliteten.

En vigtig del af processen er produktets respiration, hvor produktet

forbruger ilt og udskiller kuldioxid, vand og varme. Herved nedbrydes

kulhydrater og andre stoffer, der har betydning for produktets friskhed,

smag og sundhedsmæssige kvalitet.

Frugt og grønt udskiller ethylen. Ethylen er en gas, der fremskynder

modningsprocessen i frugt og grønt, selv i små mængder. Ethylenudskillelsen

og følsomheden overfor ethylen varierer for forskellige

produkter.

Både respirationen og udskillelsen af ethylen afhænger af temperaturen.

Lave temperaturer giver en langsom respiration og lav ethylenudskillelse

5

O2 CO2

Ethylen


Emballagesystemet

Opretholdelse af den rigtige temperatur, gassammensætning og fugtighed

inde i emballagen er vigtige elementer for at skabe en effektiv holdbarhedsforlængelse

for frugt og grønt.

Opbevares frugt og grønt i en tæt emballage eller en anden lukket beholder

med atmosfærisk luft (20,9 % ilt, 78,1 % nitrogen og 0,04 % kuldioxid

m.m.), vil ilten på grund af respiration blive omdannet til kuldioxid.

20%

O2

CO2

O2

Figuren vise ilt- og kuldioxidkoncentrationerne i en emballage pakket med

frugt eller grønt

6

CO2

CO2

O2

Tid


Respirationshastigheden eller den hastighed hvormed ilten bliver

omdannet til kuldioxid afhænger af iltkoncentrationen. Ved lave

iltkoncentrationer forløber respirationen som regel langsommere end ved

høje iltkoncentrationer. Det betyder, at ved lave iltkoncentrationer

forløber ældningsprocessen langsommere, og at holdbarheden dermed

forlænges. Bliver iltindholdet meget lavt, vil produktet ikke kunne

respirere, hvilket medfører at produktet dør og bliver værdiløst.

O2

CO2

O2

CO2

O2

Emballagefilm til frugt og grønt er aldrig helt tætte, for gennemtrængning

af ilt, kuldioxid og vanddamp. Selvom emballagefilmen er svejset helt tæt

sammen, vil disse luftarter blive transporteret gennem filmen (opløst på

den ene side og udskilt på den anden side). Hastigheden afhænger af

plasttype, filmens tykkelse og areal, temperatur og trykforskellen af de

enkelte luftarter på hver side af filmen.

For at opnå en tilstrækkelig mekanisk styrke af emballagen, er det

nødvendigt med en vis emballagetykkelse. For hurtigt respirerende

produkter er det umuligt, at lave film så tynde, at permeabiliteten

(transporten af gas) bliver høj nok til at forhindre iltmangel inde i

emballagen. Forbruger produktet ilten i emballagen hurtigere, end der kan

tilføres nyt, vil iltkoncentrationen i emballagen blive så lav, at produktet

dør.

7

CO2


Perforering af emballagen er en løsning til kontrol med atmosfæren inde i

emballagen, da man gennem hullerne kan styre en vedvarende transport af

ilt ind i emballagen. Samtidig kan carbondioxid komme ud af emballagen.

Størrelsen af hullerne skal tilpasses produktet, emballagefilmen og ikke

mindst distributionstemperaturen.

8


Måling af respirationshastighed

For at kunne udregne respirationshastigheden skal man måle produktets

iltforbrug i en helt tæt beholder ved forskellige iltkoncentrationer. Når man

derudover kender volumen af beholderen og vægten af produktet inde i

beholderen, kan man udregne respirationshastighederne ved flere

forskellige iltkoncentrationer.

O2

CO2

O2

Respirationshastigheden af et produkt kan bestemmes ved at anbringe

produktet, der ønskes undersøgt, i en beholder med låg. Beholderen skal

være af rustfrit stål eller glas og have et volumen på ½-5 liter, afhængig af

produktet og mængden, der ønskes undersøgt. Almindelige konservesglas

kan bruges. Låget skal være nemt at montere, og skal slutte helt tæt. Låget

skal være forsynet med en anordning til udtagning af gasprøver. Det er

vigtigt, at udtaget ikke gør beholderen utæt. Iltkoncentrationen måles over

en kendt tidsperiode, og respirationshastigheden udregnes. Se afsnit om

emballagekonstruktion

9

CO2

O2


Billedet viser en opstilling med respirationskar og måleinstrument, der kan

måle ilt- og kuldioxidindhold i beholderen.

O2

21 %

Måles iltkoncentrationen løbende indtil alt ilt er opbrugt, kan en kurve som

ovenstående skitseres.

10

tid


Temperaturens betydning for respirationshastigheden

Iltkoncentration (%)

25

20

15

10

5

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Tid (dage)

Ovenstående kurve viser 120 g rucolasalats iltforbrug ved respiration i et 5

L kar. Målingerne er foretaget ved henholdsvis 4 °C, 12 °C og 23 °C.

Kurverne viser, hvor stor en betydning temperaturen har for respirationen.

11

23°C

12°C

4°C


Når iltkoncentrationen måles indtil alt ilt er opbrugt, kan man beregne sig

til produktets respirationshastighed og sætte den i relation til iltindholdet i

luften omkring produktet.

ml/time

Som det også ses her, er det vigtigt at tage hensyn til temperaturer, når

man skal designe sin emballage. Derfor skal forsøgsglas/respirationsglas

og senere prøvepakningerne opbevares ved den rigtige temperatur under

forsøgene. Den rigtige temperatur er den højeste temperatur, som

produktet opbevares ved i længere tid under distributionen.

12

23 0 C

12 0 C

4 0 C

21 %

O2


Udstyr til måling af iltkoncentration i emballage

På markedet findes forskellige måleinstrumenter, der kan bruges til at måle

ilt- og kuldioxidindholdet i emballager. Prøverne udtages med en lille nål

gennem et septum, der sikre at hullet lukkes efter prøveudtgningen. Prisen

ligger mellem 10.000 og 100.000 kr.

13


Distributionstemperaturen

Teknologisk Institut har foretaget målinger af temperaturforløb for frugt

og grønt, der distribueres via almindelige grossister. Meget frugt og grønt

bliver distribueret over ferskvareterminaler og da målingerne blev

foretaget var transporten ofte med almindelige lastbiler med presenning.

Almindelig lastbil fra avler over grossist til butik

20

15

10

5

0

16-03-

1999

09:36

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

26-05-

1999

09:36

16-03-

1999

14:24

26-05-

1999

14:24

16-03-

1999

19:12

Det ses af ovenstående grafer, at der under transporten er kortvarige

temperaturstigninger, som der skal tages højde for. Der skal dog ikke

korrigeres med fuld effekt, fordi det jo tager nogen tid, før produktet

ændrer temperatur og respirationen forøges så meget, at situationen bliver

kritisk.

Ferskvareterminal

17-03-

1999

00:00

Målt temp Ude temp

26-05-

1999

19:12

27-05-

1999

00:00

27-05-

1999

04:48

Målt temp Ude temp

17-03-

1999

04:48

27-05-

1999

09:36

17-03-

1999

09:36

27-05-

1999

14:24

Her er temperaturkæden altid i området 2-4 °C.

14

25

20

15

10

25

20

15

10

5

5

0

11-05-

1999

04:48

11-05-

1999

09:36

11-05-

1999

14:24

11-05-

1999

19:12

12-05-

1999

00:00

Målt temp Ude temp

0

0 5 10 15 20 25 30

Måling nr.

12-05-

1999

04:48

16.3.99+ 11.5.99+ 26.3.99+

12-05-

1999

09:36

12-05-

1999

14:24


Detailbutikkerne

Detailbutikkerne har lagre i bagbutikken. Nogle af disse lagre er ved

stuetemperatur, mens andre har kølerum på 2-10 °C.

Det er dog inde i salgsarealet, hvor produktet ikke opbevares på køl, at

situationen bliver kritisk og mange varer bliver kasseret. Temperaturen i

butikkerne varierer mellem 15 og 25 °C.

Almindelig butiks præsentation

15


Befugtningsanlæg

Teknologisk Institut har på en varm sommerdag, hvor temperaturen

udendørs var 25 °C, foretaget målinger omkring et befugtningsanlæg i et

frugt og grøntområde. Der blev målt:

Ovenpå frugt og grønt: 23 °C og 67 % relativ fugtighed

Ca. 5 m fra grøntafdelingen: 23 °C og 66 % relativ fugtighed

Ca. 25 m fra grøntafdelingen: 25 °C og 57 % relativ fugtighed

Noget tyder derfor på, at befugtningsanlægget virker over et meget stort

område i butikken, hvor det sænker temperaturen 2 °C og øger fugtigheden

ca. 10 %.

På uemballeret frugt og grønt vil vanddråber gøre nærmiljøet tæt på

produkterne helt fugtigt, og fordampningsvarmen vil sænke temperaturen

direkte på produktet. Dette er ikke målt.

Sælges frugt og grønt i perforerede emballager i dette våde miljø, vil de

perforerede huller lukke, hvilket medfører iltmangel i emballagen.

Køleroler

16


Forudsætning

Konstruer emballagen til den højeste temperatur i distributionskæden,

hvor produkterne opholder sig længere end 1-2 timer.

Nedenstående data er målt i en kølereol, som skitseret til venstre.

Målepunkt: Temperatur Fugtighed

1 40-50 °C -

2 5-8 °C 40-60 %

3 10-15 °C 50-70 %

4 12-17 °C 50-60 %

5 10-15 °C 50-60 %

6 10-15 °C 40-55 %

7 10-15 °C 50-65 %

8 10-15 °C 45-60 %

9 10-15 °C 30-50 %

På grund af det tørre klima og ventilationen vil

produkterne hurtigt udtørre. Udstyret bør

derfor ikke anvendes til varer, der ikke er

emballerede.

Selvom indblæsningstemperaturen er lav, er

varernes temperatur relativ høj.

17


Perforeringsteknologi

Nåleperforering

Perforering kan ske med nåle. Disse nåle kan købes billigt med diametre

fra 0,3-1 mm. Beregninger viser, at et enkelt cylindrisk hul i denne

diameter vil tillade alt for store mængder ilt at passere hullet, men nåle

laver ikke cylindriske huller i en emballagefilm. Emballagefilm er seje, så

udformningen af hullet er efter filmmaterialet, nålens udformning og

gennemstikningsteknik som vist:

Det er vigtigt, at man er helt sikker på, at der sker gennembrud i filmen.

Hvis emballagefilmen er elastisk og sej, kan der opstå en ”blindtarm”, der

øger filmens permeabilitet, fordi arealet øges og filmen bliver tyndere,

men filmen er stadig alt for tæt. Sker der en fuldstændig gennemstikning,

så opstår der alt efter nål og materiale helt forskellige typer af huller.

Fælles for disse huller er, at filmen har trukket sig sammen, så hullet bliver

væsentlig mindre end forventet. Man har samtidig fremstillet en ”ventil”,

der delvist lukker når trykket går mod nålens prikkeretning.

18


En udmærket manuel løsning er at anvende en billig medicinsk nål, som

anvendes til at tage blodprøver på sukkersygepatienter.

Ovennævnte gælder for kolde nåle, men det er også muligt at anvende

opvarmede nåle. Det er lidt vanskeligere at anvende opvarmede nåle, da

nålen skal opvarmes til en temperatur højere end smeltepunktet for filmen.

Efterfølgende gennembores filmen med nålen, og efterlader sig et rundt

hul. Da filmen bliver smeltet, efterlader nålen er cirkulært hul, når den

bliver trukket tilbage. Hullets størrelse vil både være afhængig af, hvilken

nålediameter der er anvendt, og nålens temperatur.

Perforering med elektrostatisk energi

Plastfilm kan også perforeres ved hjælp af en gnist. Man anbringer filmen

på en plade eller en anden genstand, der er ledende. Dernæst har man en

nålespids, der er i en afstand på 1 – 1,5 mm fra overfladen af filmen.

Mellem nålespidsen og den underliggende plade, eller genstand, etablere

man en højfrekvent spænding. Gnisten der springer fra nålespidsen og ned

til filmen, evaporerer filmen, og derved opstår hullet. Hullets størrelse kan

varieres ved at formindske eller forstørre den elektriske ladning.

19


Laserperforering

Den ultimative løsning til perforering af plastfilm, er med en laser, men det

er også den dyreste af de løsninger der findes, da det kræver dyrt specialudstyr.

Det er muligt at lave huller ned til ca. 10µm tykkelse og helt op til

200 µm. Laserperforering giver typisk nogle lidt ovale huller. Fordelen

ved laserperforering er, at det er forholdsvis nemt at styre hulstørrelsen.

Bed altid leverandøren af perforerede film om skriftlige specifikationer,

for mange film er solgt for noget andet end det, de faktisk er.

20


Konstruktion af emballage

Første trin er en sammenlignende vurdering af tre grundlæggende

forskellige emballagetyper:

1. Åbne eller makro-perforerede emballager, hvor åbningerne er så

store, at luften inden i emballagen altid er som atmosfæren.

2. Helt lukkede emballager uden fysiske huller.

3. Mikro-perforerede emballager med et antal huller på 10-200 µm.

Åbne eller makro-perforerede emballager er ikke relevant i denne

vejledning.

Helt lukkede emballager uden fysiske huller.

Mange tror, at denne emballagetype er helt tæt, men luftarter kan bevæge

sig langsomt gennem filmen ved en opløsningsproces. Denne

transmission/diffusion er så langsom, at emballagen vil være alt for tæt for

hurtigt respirerende produkter, men kan være en god løsning for de

langsomt respirerende produkter, hvis filmen altså er tynd.

Udregning af respirationshastighed

RRO2 = (CO2,start - CO2,slut)/(Δtid * V) [ml/kg*time]

Sammenhæng mellem iltpermeabilitet og respiration:

PO2 = (RRO2 *V)/(O * (0,21 - GO2)) [ml/m2*time]

21


Mikro-perforerede emballager

Til hurtigt respirerende produkter er det nødvendigt at mikro-perforere

emballagefilmen. Nedenstående formler gælder kun for runde

perforeringer uden flap.

Beregning af optimale antal huller ved en kendt respirationshastighed:

Ønsket ilttransmission emballage = permeabilitet film + ilttransmission hul

Ønsket ilttransmission emballage = (RRO2 *V)/(O * (0,21 - GO2))

Ilttransmission hul = (di * Ahul/(к * d + t ) * 3600 * 24 * Antal huller)

Permeabilitet film = PO2,film [opgives af leverandør]

Når nedenstående værdier kendes kan man ved hjælp af regnearket side 25

beregne det optimale antal huller for en emballage til et bestemt produkt.

22


Konstruktionsforudsætninger

Distributionstemperatur, max T °C

Optimalt iltniveau, middelværdi GO2 % divideret med 100

Respirationshastighed (ved T og GO2) RRO2 ml/kg*time

Produktvægt V kg

Iltpermeabilitet (ved aktuel temperatur) PO2 ml/m²/døgn

Tykkelse af emballagefilm t cm

Bredde af emballage b m

Længde af emballage l m

Højde på emballage h m

Overfladeareal O (= (b*l)+(b*h)+(l*h)) m²

Diffusionskoefficient di cm²/s

Iltkoncentration ved første måling CO2,start (=%/100* Vh ) ml

Iltkoncentration ved sidste måling CO2,slut (=%/100* Vh ) ml

Headspacevolumen Vh

Tid mellem de to ltkoncentrationsmålinger Δtid timer

Proportionalitetsfaktor к

Hul-diameter d cm

Hul-areal Ahul ( = 3,14 * d * d/ 4) cm²

Diffusionskoefficient og proportionalitetsfaktor к

Diffusionskoefficienten er en variabel, der afhænger af iltkoncentrationen

og temperaturen. Den har ikke stor indflydelse på resultatet og sættes til

konstant at være 0,2 cm 2 /s.

Kappa er bestemt af lufthastigheden uden om emballagen og inde i

emballagen. Hastigheden inde i emballagen er altid lav. Oftest vil det være

к = 1, der bliver brugt.

к = 1 (lav lufthastighed på begge sider af filmen)

к = 0,5 (høj lufthastighed på den ene side af filmen)

к = 0 (høj lufthastighed på begge sider af filmen)

23


Matematisk modellering

Teknologisk Institut har fremstillet en matematisk model, der kan simulere

konsekvenserne af at ændre på de forskellige parametre, der har

indflydelse på emballagens egenskaber. Ring 72 20 31 50 for at få flere

oplysninger.

24


Pakkeforsøg

Ved hjælp af respirationsforsøg og den matematiske model udregner man

det optimale antal perforerede huller for et bestemt produkt, opbevaret ved

en specifik temperatur. Når emballagen er fremstillet, kan man kontrollere,

om emballagen fungerer optimalt ved pakkeforsøg. Der fremstilles fx 5 -

10 emballager, som pakkes med produktet og opbevares ved den relevante

temperatur. Man kan eventuelt opbevare det sammen med produktet

pakket i eksisterende poser eller uperforerede poser, for bedre at kunne se

forbedringerne.

25


Litteraturliste

1. Fisherman S, Rodov and S. Ben-yhoshua. J. Food Science, vol 61, No.

5, 1996

2. Dong Sun Lee, Jun Soo Kang, Pierre Renault, International Food

Science & Technology 2000, 35, 455-464.

3. Donghwan Chung, Spyridon E. Papadakis and Kit L. Yam, Packaging

Technology and Science, 2003, 16, 77-86.

4. Bird, Stewart, Lightfood, 1960, Transport Phenomena, John Wiley &

Sons Ny.

5. Kader, Adel A., Postharvest Technology of Horticultural Crops, 2002.

26


Spørgsmål og rådgivning

Teknologisk Institut

Emballage og Transport

et@teknologisk.dk

72 20 31 50

27

More magazines by this user
Similar magazines