DE60220702T2 - Verpacken von sauerstoff verbrauchendem biologischem material - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf das Verpacken von Respiration betreibenden biologischen Materialien.
  • Respiration betreibende biologische Materialien, wie z.B. Früchte oder Gemüse, verbrauchen Sauerstoff (O2) und erzeugen Kohlendioxid (CO2) mit Raten, die von der Stufe ihrer Entwicklung, der sie umgebenden Atmosphäre und der Temperatur abhängen. Beim Verpacken mit modifizierter Atmosphäre (modified atmosphere packaging, MAP) besteht die Aufgabe darin, eine gewünschte Atmosphäre um Respiration betreibende biologische Materialien herum zu erzeugen, indem sie in einem verschlossenen Behälter angeordnet werden, dessen Permeabilität gegenüber O2 und CO2 mit (i) den Partialdrücken von O2 und CO2 in der Luft außerhalb der Packung und (ii) der Temperatur korreliert ist, um eine gewünschte Atmosphäre innerhalb des Behälters zu erzeugen. In vielen Fällen weist der Behälter ein Atmosphären-Steuerelement mit einer hohen Permeabilität gegenüber O2 und CO2 auf. Beim Verpacken mit kontrollierter Atmosphäre (controlled atmosphere packaging, CAP) besteht die Aufgabe darin, eine gewünschte Atmosphäre um Respiration betreibende biologische Materialien herum zu erzeugen, indem die Luft innerhalb eines Behälters teilweise oder vollständig durch ein oder mehrere Gase, wie z.B. Stickstoff, O2, CO2 und Ethylen in gewünschten Verhältnissen, verdrängt wird. Es kann zum Beispiel auf die US-Patente mit den Nummern 3,360,380 (Bedrosian), 3,450,542 (Badran), 3,450,544 (Badran et al.), 3,798,333 (Cummin et al.), 3,924,010 (Erb), 4,003,728 (Rath), 4,734,324 (Rill), 4,779,524 (Wade), 4,830,863 (Jones), 4,842,875 (Anderson), 4,879,078 (Antoon), 4,910,032 (Antoon), 4,923,703 (Antoon), 4,987,745 (Harris), 5,041,290 (Wallace et al.) 5,045,331 (Antoon), 5,063,753 (Woodruff), 5,160,768 (Antoon), 5,254,354 (Stewart), 5,333,394 (Herdeman), 5,433,335 (Raudalus et al.), 5,460,841 (Herdeman), 5.556,658 (Raudalus et al.), 5,658,607 (Herdeman), 6,013,293 (De Moor) und 6,376,032 (Clarke et al.), die internationalen Veröffentlichungen mit den Nummern WO 94/12040 (Fresh Western) und WO 00/04787 (Landec) und die europäischen Patentanmeldungen mit den Nummern 0,351,115 and 0,351,116 (Courtaulds) Bezug genommen werden.
  • Die bevorzugte Packungsatmosphäre für ein Respiration betreibendes biologisches Material hängt häufig vom Alter des Materials und den Veränderungen (wenn vorhanden) in dem Material ab, welche gewünscht sind. Im Allgemeinen ist zum Beispiel der bevorzugte O2-Gehalt während der Lagerung von unreifen Früchten niedriger als der bevorzugte O2-Gehalt während der nachfolgenden Reifung bei einer höheren Temperatur. Diese Tatsache stellt Probleme sowohl für MAP als auch für CAP dar. Auch wenn die O2-Permeabilität des Behälters im Allgemeinen mit der Temperatur ansteigt (insbesondere wenn er ein Atmosphären-Steuerelement mit einem kristallinen Polymer enthält, das einen geeigneten Schmelzpunkt aufweist, wie es in dem US-Patent Nr. 6,376,032 und der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 00/04787 offenbart ist), ist zum Beispiel der Anstieg bei MAP häufig nicht ausreichend, um die Notwendigkeit eines erheblichen Kompromisses zwischen den bevorzugten Atmosphären in verschiedenen Stufen zu vermeiden. Bei CAP ist es theoretisch möglich, die Packungsatmosphäre zu überwachen und sie so oft wie nötig zu verändern, um das bevorzugte Niveau von O2 (und anderer Gase) aufrecht zu erhalten. Es ist aber schwierig, teuer und häufig unpraktisch.
  • US-A-5,799,495 offenbart zum Beispiel ein System, bei dem biologisch Respiration betreibendes Material, wie z.B. Früchte, in einem verschlossenen Behälter transportiert und reifen gelassen wird und zunächst mit einer ersten Atmosphäre und anschließend mit einer zweiten Atmosphäre umgeben wird, wobei die zweite Atmosphäre mehr Sauerstoff als die erste enthält. Die Atmosphären werden durch Injektion geeigneter Gase direkt in den Behälter gesteuert.
  • Viele Früchte werden gepflückt, wenn sie unreif sind, unter Bedingungen transportiert und gelagert, die die Reifung verhindern oder verzögern, und reifen kurz vor dem Verkauf. Viele Früchte reifen schneller, wenn sie Ethylen ausgesetzt werden, und einige (z.B. Bananen, Tomaten, Avocados, Bartlett-Birnen, Kiwis, Melonen, Paprika, und Mangos) werden kommerziell gereift, indem sie in Reifungsräumen Ethylen ausgesetzt werden. Wenn die Früchte für den Transport oder zur Lagerung in einem verschlossenen Beutel oder einem Behälter angeordnet wurden, wird der Behälter geöffnet, um die Früchte dem Ethylen auszusetzen. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Reifungsräumen besteht darin, dass die Früchte zu schnell reifen können, insbesondere, wenn die Früchte durch ein Klimakterium reifen und daher. einen sehr starken Anstieg der Respirationsrate durchmachen und im Reifungsraum Wärme erzeugen.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das auf alle Respiration betreibenden biologischen Materialien anwendbar ist (einschließlich Bananen und anderen Früchten, die durch Einwirken von Ethylen gereift werden können, ohne auf diese beschränkt zu sein), und beschäftigt sich mit Situationen, in denen die bevorzugte Packungsatmosphäre während eines Schritts einen relativ niedrigen O2-Gehalt hat und während eines anderen Schritts einen relativ hohen O2-Gehalt hat.
  • Das Verfahren der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung, z.B. Lagerung und/oder Reifung, eines Respiration betreibenden biologischen Materials, bei dem man
    • (A) eine verschlossene Packung bereitstellt, die
    • (a) einen verschlossenen Behälter und
    • (b) in dem verschlossenen Behälter das Respiration betreibende biologische Material und eine Packungsatmosphäre um das Respiration betreibende biologische Material herum aufweist, wobei der verschlossene Behälter einen Weg für O2 und CO2 zum Eintreten in die Packungsatmosphäre oder Verlassen der Packungsatmosphäre bereitstellt,
    • (B) die Außenseite der verschlossenen Packung einer ersten kontrollierten Atmosphäre aussetzt,
    • (C) nach Schritt (B) die Außenseite der verschlossenen Packung einer zweiten kontrollierten Atmosphäre aussetzt,
    wobei die Differenz zwischen den O2-Gehalten der ersten und der zweiten kontrollierten Atmosphäre mindestens 1%, vorzugsweise mindestens 3%, beträgt.
  • Der Begriff "kontrollierte Atmosphäre" wird hierin verwendet, um jede Atmosphäre zu bezeichnen, deren Inhalt bekannt ist. Daher beinhaltet die Bezeichnung Luft und jede Atmosphäre, die dadurch erzeugt wird, dass bekannte Mengen von weiteren Gasen zu einer bestehenden kontrollierten Atmosphäre hinzugefügt werden (einschließlich das Hinzufügen von zusätzlichen Mengen von Gas, das bereits in der bestehenden Atmosphäre vorhanden ist), wobei die weiteren Gase der Atmosphäre unmittelbar hinzugefügt werden (d.h. nicht durch einen permeablen Körper hindurchtreten, bevor sie die Atmosphäre erreichen). Zum Beispiel kann ein Behälter mit einer hohen O2-Permeabilität entweder (i) in Luft angeordnet werden, wenn eine Packungsatmosphäre von hohem O2-Gehalt gewünscht ist, oder (ii) in einer kontrollierten Atmosphäre mit einem ausgewählten reduzierten O2-Gehalt, wenn eine Packungsatmosphäre von niedrigem O2-Gehalt gewünscht ist.
  • Manche Früchte erzeugen Ethylen, wenn sie reifen. Solches Ethylen wird hierin als endogenes Ethylen bezeichnet. Der Begriff "exogenes Ethylen" wird hierin verwendet, um Ehtylen zu bezeichnen, das nicht von den Früchten stammt, die gereift werden. Einige andere Materialien, wie zum Beispiel Acethylen, unterstützen ebenfalls die Reifung von Früchten, die durch Einwirken von Ethylen gereift werden. Es kann zum Beispiel auf Burg et al., "Molecular Requirements for the Biological Activity of Ethylene", Plant Physiol (Lancaster) (1967) 42: 144-155 Bezug genommen werden. Der Begriff "Ethylen-Reifungsmittel" wird hierin verwendet, um Ethylen oder eine andere Substanz zu bezeichnen, die ebenfalls die Reifung von Früchten unterstützt, die durch Einwirken von Ethylen gereift werden können. Die Abkürzung ERA wird hierin für den Begriff "Ethylen-Reifungsmittel" verwendet. Der Begriff "exogenes ERA" wird hierin verwendet, um Ethylen-Reifungsmittel zu bezeichnen, das nicht von den Früchten stammt, die gereift werden.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
    • (a) hat in Schritt (B) die erste kontrollierte Atmosphäre einen O2-Gehalt, der (i) weniger als 18% O2, vorzugsweise weniger als 12% O2, insbesondere weniger als 9% O2, und (ii) mehr als 2% O2, vorzugsweise mehr als 4% O2 und insbesondere mehr als 5% O2 beträgt, und
    • (b) enthält in Schritt (C) die zweite kontrollierte Atmosphäre mindestens 3% mehr O2 als die erste Atmosphäre.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
    • (a) sind am Beginn von Schritt (B) die Früchte unreife Früchte, die reifen, wenn sie einem Ethylen-Reifungsmittel (ERA) ausgesetzt werden, zum Beispiel grüne Bananen,
    • (b) sind der O2-Gehalt der ersten kontrollierten Atmosphäre und die Permeabilität des Behälters derart, dass der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre während Schritt (B) hoch genug ist, um die Respiration der unreifen Früchte aufrecht zu erhalten, und niedrig genug, dass die unreifen Früchte langsam oder überhaupt nicht reifen, und
    • (c) enthält die zweite kontrollierte Atmosphäre exogenes ERA, zum Beispiel exogenes Ethylen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist die erste kontrollierte Atmosphäre Luft, und die zweite kontrollierte Atmosphäre enthält mindestens 3% mehr Sauerstoff als die erste Atmosphäre und hat vorzugsweise einen O2-Gehalt von mindestens 24%, insbesondere von mindestens 28%.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
    • (a) sind am Beginn von Schritt (B) die Früchte unreife Früchte, die durch Einwirkung von Ethylen gereift werden können, zum Beispiel grüne Bananen,
    • (b) enthält der verschlossene Behälter eine latente Quelle von exogenem ERA,
    • (c) wird zumindest der anfängliche Teil von Schritt (B) unter solchen Bedingungen durchgeführt, dass ERA von der latenten Quelle nicht abgegeben wird, und
    • (d) wird während oder nach dem Schritt (B) die latente Quelle von exogenem ERA aktiviert, wodurch exogenes ERA, das die Früchte reift, freigegeben wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
    • (a) sind am Beginn von Schritt (B) die Früchte unreife Früchte, die durch Einwirkung von Ethylen gereift werden können, zum Beispiel grüne Bananen,
    • (b) enthält während zumindest eines Teils von Schritt (B) die erste kontrollierte Atmosphäre mindestens 23% O2, vorzugsweise 25-30% O2, z.B. etwa 28% O2, und exogenes ERA, beispielsweise mindestens 20 ppm, z.B. 100 bis 3000 ppm, Ethylen und
    • (c) enthält während zumindest eines Teils von Schritt (C) die zweite kontrollierte Atmosphäre mindestens 18 bis 22% O2 und ist zum Beispiel Luft.
  • In dieser Ausführungsform kann der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre während zumindest eines Teils von Schritt (B) beispielsweise 4 bis 8% betragen, vorzugsweise 5,5 bis 6,5%, und während zumindest eines Teils von Schritt (C) 2 bis 4%, vorzugsweise 2,5 bis 3,5%.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung
    • (a) enthält die zweite kontrollierte Atmosphäre (i) weniger als 18% O2, vorzugsweise weniger als 12% O2, insbesondere weniger als 9% O2 und (ii) mehr als 2% O2, vorzugsweise mehr als 4% O2, insbesondere mehr als 5% O2 und
    • (b) hat eine O2-Permeabilität derart, dass zumindest während eines Zeitraums von Schritt (B), der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre einen Wert erreicht, der (i) mehr als 1%, vorzugsweise mehr als 2% und (ii) weniger als 7%, vorzugsweise weniger als 5%, insbesondere weniger als 3,5% beträgt.
  • Ein Behältersystem, das zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung geeignet ist oder das verwendet worden ist, um das Verfahren der Erfindung auszuführen, weist
    • (1) ein verschlossenes Gehäuse, zum Beispiel einen Transport- oder Straßentransportcontainer oder einen Reifungsraum, mit einer Einlassöffnung,
    • (2) in dem Gehäuse eine Vielzahl verschlossener Packungen wie sie in Absatz (A) des Verfahrens der Erfindung definiert sind,
    • (3) eine mit der Einlassöffnung verbundene O2-Quelle, wodurch die verschlossenen Packungen von einer kontrollierten Atmosphäre mit einem gewünschten O2-Gehalt umgeben werden können, und
    • (4) eine mit der zweiten Einlassöffnung verbundene Quelle für exogenes Ethylen-Reifungsmittel auf,
    wobei die verschlossenen Packungen von einer kontrollierten Atmosphäre mit einem gewünschten O2-Gehalt umgeben werden können. Dieses System ist insbesondere für den Transport und/oder die Lagerung und/oder die Reifung von Bananen nützlich.
  • Der Behälter enthält vorzugsweise mindestens ein Atmosphären-Steuerelement, das einen Weg für O2 und CO2 zum Eintreten in die Packungsatmosphäre oder Verlassen der Packungsatmosphäre bereitstellt und das eine gaspermeable Membran aufweist, die (i) eine mikroporöse polymere Folie und (ii) eine polymere Beschichtung auf der mikroporösen Folie aufweist. Allerdings kann der Behälter einer sein, der kein Atmosphären-Steuerelement enthält, beispielsweise ein Polyethylenbeutel von der Art, wie sie gewöhnlich zum Transport von Bananen verwendet wird, deren O2-Permeabilität zu gering ist, um eine zufriedenstellende Reifung in einem gewöhnlichen Reifungsraum zu erlauben.
  • Der verschlossene Behälter hat optional bei 13 °C pro kg Früchte in dem Behälter eine O2-Permeabilität (OP13/kg) von 700, vorzugsweise von mindestens 1000, insbesondere von mindestens 1500 ml/atm·24 Std, und ein R-Verhältnis bei 13 °C von mindestens 1,3, vorzugsweise von mindestens 2, noch mehr bevorzugt von mindestens 3.
  • Wenn die verschlossene Packung unreife Früchte enthält, die durch Einwirken von Ethylen gereift werden können, ist es bevorzugt, dass
    • (A) das verschlossene Gehäuse eine zweite Einlassöffnung und eine mit der zweiten Einlassöffnung verbundene Quelle für exogenes ERA enthält und/oder
    • (B) in dem verschlossenen Gehäuse eine latente Quelle für exogenes ERA oder eine Quelle für exogenes ERA oder der Rest einer Quelle für exogenes ERA vorhanden ist.
  • In jedem Fall hat der Behälter vorzugsweise bei 13 °C pro kg Früchte in dem Behälter eine ERA-Permeabilität (ERAP13/kg), die mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens dreimal, noch mehr bevorzugt mindestens viermal so hoch ist wie die OP13/kg des Behälters. In einer Ausführungsform sind die Früchte unreife Früchte, die durch ein Klimakterium reifen und ihr Klimakterium noch nicht erreicht haben, und die Packungsatmosphäre enthält mindestens 0,8%, vorzugsweise 1,5 bis 6%, insbesondere 1,5 bis 3% O2 und weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 7% CO2, wobei die Gesamtmenge an O2 und CO2 weniger als 16% beträgt, vorzugsweise weniger als 10%, mindestens 10%, wodurch die Früchte in einem unreifen Zustand gehalten werden. In einer anderen Ausführungsform sind die Früchte unreife Früchte, die durch ein Klimakterium reifen und ihr Klimakterium erreicht haben, und die Packungsatmosphäre enthält mindestens 12%, insbesondere 14 bis 19% O2 und weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 4% CO2, wobei die Gesamtmenge an O2 und CO2 weniger als 20% beträgt, vorzugsweise weniger als 17%. Der verschlossene Behälter kann beispielsweise mindestens 4 kg, vorzugsweise mindestens 15 kg, insbesondere 16 bis 22 kg Früchte enthalten.
  • In dem Verfahren der Erfindung können Schritt (B) und/oder Schritt (C) das Anordnen der verschlossenen Packung in einer ERA enthaltenden Atmosphäre aufweisen, zum Beispiel in einem Reifungsraum, der Ethylen enthält, vorzugsweise mit einer Menge von mindestens 20 ppm, zum Beispiel von 300 bis 1000 ppm, zum Beispiel bei einer Temperatur von weniger als 22 °C, vorzugsweise von weniger als 20 °C, zum Beispiel von 16-20 °C.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In den vorhergehenden Zusammenfassungen der Erfindung und in dieser detaillierten Beschreibung der Erfindung, dem Beispiel und der nachfolgenden Ansprüche wird auf bestimmte Merkmale (einschließlich Verfahrensschritten) der Erfindung Bezug genommen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Offenbarung der Erfindung in dieser Beschreibung alle möglichen Kombinationen solcher bestimmter Merkmale umfasst. Wenn zum Beispiel ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt oder einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung oder einem bestimmten Anspruch offenbart ist, kann dieses Merkmal auch, soweit möglich, in Kombination mit und/oder im Zusammenhang mit anderen bestimmten Aspekten und Ausführungsformen der Erfindung und in der Erfindung im Allgemeinen verwendet werden.
  • Der Begriff "aufweisen" und grammatikalische Äquivalente von diesem werden hierin verwendet, um zu bedeuten, dass optional andere Komponenten, Bestandteile, Schritte usw. vorhanden sind. Zum Beispiel kann ein Komponenten A, B und C "aufweisender" Artikel (oder "der" Komponenten A, B, C "aufweist") aus den Komponenten A, B und C bestehen (d.h. nur diese enthalten) oder nicht nur die Komponenten A, B und C enthalten, sondern auch eine oder mehrere andere Komponenten. Wo hierin auf ein Verfahren mit zwei oder mehr definierten Schritten Bezug genommen wird, können die definierten Schritte in jeder Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden (außer dort, wo der Zusammenhang diese Möglichkeit ausschließt), und das Verfahren kann einen anderen oder mehrere andere Schritte enthalten, die vor irgendeinem der definierten Schritte, zwischen zwei definierten Schritten oder nach allen definierten Schritten ausgeführt werden (außer dort, wo der Zusammenhang diese Möglich keit ausschließt). Der Begriff "mindestens" gefolgt von einer Zahl wird hierin verwendet, um den Anfang eines Bereichs zu bezeichnen, der mit dieser Zahl beginnt (der in Abhängigkeit von der definierten Variablen ein Bereich sein kann, der eine obere Grenze oder keine obere Grenze hat). Zum Beispiel bedeutet "mindestens 1" 1 oder mehr als 1. Der Begriff "maximal" bzw. "höchstens" gefolgt von einer Zahl wird hierin verwendet, um das Ende eines Bereichs zu bezeichnen, der mit dieser Zahl endet (der in Abhängigkeit von der definierten Variablen ein Bereich, der 1 oder 0 als seine untere Grenze hat, oder ein Bereich sein kann, der keine untere Grenze hat). Zum Beispiel bedeutet "maximal 4" 4 oder weniger als 4, und "maximal 40%" bedeutet 40% oder weniger als 40%. Wenn in dieser Beschreibung ein Bereich als "(eine erste Zahl) bis (eine zweite Zahl)" oder "(eine erste Zahl) – (eine zweite Zahl)" angegeben ist, bedeutet dies einen Bereich, dessen untere Grenze die erste Zahl ist und dessen obere Grenze die zweite Zahl ist. Zum Beispiel bedeutet 25-100 mm einen Bereich, dessen untere Grenze 25 mm ist und dessen obere Grenze 100 mm ist.
  • Beim nachfolgenden Beschreiben und Beanspruchen der Erfindung werden die folgenden Abkürzungen, Definitionen und Messverfahren verwendet (zusätzlich zu denen, die bereits angegeben wurden). OTR ist O2-Permeabilität. COTR ist CO2-Permeabilität. EtTR ist Ethylen-Transmissionsrate. ERATR ist ETR-Transmissionsrate. OTR-, COTR-, EtTR- und ERATR-Werte sind in ml/m2·atm·24 Std angegeben, wobei in manchen Fällen das Äquivalent in cc/100 inch2·atm·24 Std in Klammern angegeben ist. Die OTR- und COTR-Werte, auf die hierin Bezug genommen wird, können unter Verwendung einer Permeabilitätszelle (geliefert von Millipore) gemessen werden, in der eine Mischung von O2, CO2 und Helium auf die Probe angewendet wird, wobei, außer wo es anders beschrieben ist, ein Druck von 0,7 kg/cm2 (10 psi) verwendet wird und die durch die Probe hindurchtretenden Gase mit einem Gaschromatographen auf O2 und CO2 hin analysiert wurden.
  • Die Zelle könnte in einem Wasserbad angeordnet werden, um die Temperatur zu steuern. Die Abkürzung P10 wird verwendet, um das Verhältnis der Sauerstoffpermeabilität bei einer ersten Temperatur T1 °C und der Sauerstoffpermeabilität bei einer zweiten Temperatur T2 °C zu bezeichnen, wobei T2 gleich (T1-10) °C ist. Wenn es nicht anders angegeben ist, ist T1 gleich 10 °C und T2 gleich 0 °C. Die Abkürzung R oder R-Verhältnis wird verwendet, um das Verhältnis von CO2-Permeabilität zu O2-Permeabilität zu bezeichnen, wobei beide Permeabilitäten bei 20 °C gemessen werden, wenn es nicht anders angegeben ist. In dieser Beschreibung angegebene Porengrößen werden durch Quecksilberporosimetrie oder ein äquivalentes Verfahren gemessen. Anteile oder prozentualen Angaben beziehen sich auf das Gewicht, mit Ausnahme von prozentualen Angaben von Gasen, welche sich auf das Volumen beziehen. Temperaturen sind in Grad Celsius, und Molekulargewichte sind gewichtsgemittelte Molekulargewichte, die in Daltons ausgedrückt sind. Für kristalline Polymere wird die Abkürzung T0 verwendet, um den Beginn des Schmelzens zu bezeichnen, die Abkürzung Tp wird verwendet, um den kristallinen Schmelzpunkt zu bezeichnen, und die Abkürzung ΔH wird verwendet, um die Schmelzwärme zu bezeichnen. T0, Tp und ΔH werden mit Hilfe eines dynamischen Differenzkalorimeters (differential scanning calorimeter, DSC) mit einer Rate von 10 °C/Minute und bei dem zweiten Heizzyklus gemessen. T0 und Tp werden in der herkömmlichen Weise gemessen, die dem Fachmann wohl bekannt ist. Daher ist T die Temperatur an der Spitze der DSC-Kurve, und T0 ist die Temperatur am Schnittpunkt der Basislinie des DSC-Peaks mit der Beginnlinie, wobei die Beginnlinie als die Tangente am steilsten Teil der DSC-Kurve unterhalb von Tp definiert ist.
  • Der Begriff "Gehäuse" wird hierin verwendet, um einen großen Behälter (zum Beispiel einen herkömmlichen Transport- oder Straßentransportcontainer (bzw. Schiffs- oder Lastercontainer) oder einen herkömmlichen Reifungsraum) zu bezeichnen, der aus reichend verschlossen bzw. abgedichtet ist, um zu ermöglichen, dass in diesem eine kontrollierte Atmosphäre durch dem Fachmann wohl bekannte herkömmliche Mittel aufrecht erhalten wird. Der Begriff "Transport- oder Straßentransportcontainer" wird hierin verwendet, um einen Container zu bezeichnen, der ein Volumen von mindestens 8 m3 hat und auf ein Schiff oder einen Laster geladen werden kann. Solche Container sind Fachleuten auf dem Gebiet der Lagerung und des Transports von Früchten und Gemüse wohl bekannt und in einem Bereich von Standardgrößen erhältlich. Der Begriff "Quelle für exogenes ERA" wird hierin verwendet, um ein Material, Objekt oder System zu bezeichnen, das entweder sofort oder bei Aktivierung Ethylen-Reifungsmittel erzeugt. Der Begriff "latente Quelle für exogenes ERA" wird hierin verwendet, um ein Material, Objekt oder System zu bezeichnen, das wenig oder kein ERA erzeugt, aber das so aktiviert werden kann, dass es wesentliche Mengen von exogenem ERA erzeugt. Der Begriff "Rest einer Quelle für exogenes ERA" wird hierin verwendet, um ein Material, Objekt oder System zu bezeichnen, das nicht ein Teil einer Frucht ist und das übrig bleibt, nachdem exogenes ERA aus einer Quelle für exogenes ERA erzeugt worden ist. Der Rest kann zum Beispiel (i) ein festes Material sein, das als Träger für exogenes ERA selbst oder für einen oder mehrere Vorläufer von exogenem ERA diente, oder (ii) ein flüssiger Rest, der übrig bleibt, nachdem eine Lösung eines Vorläufers für ein ERA, z.B. 2-Chlorethyl-Phosphonsäure, verwendet wurde, um exogenes Ethylen zu erzeugen, und/oder ein fester Rest, der aus der Verdampfung von Lösungsmittel aus einer solchen Lösung resultiert. Der Begriff "Rest von exogenem ERA" wird hierin verwendet, um eine chemische Verbindung zu bezeichnen, die aus der Reaktion von exogenem ERA mit der Frucht, die gereift wird (in welchem Fall sie optional ein Teil der reifen Frucht ist), oder mit einer anderen Substanz in der verschlossenen Packung resultiert. Der Begriff "Reifung" wird hierin verwendet, um eine Erhöhung der Reife zu bezeichnen. Er umfasst eine Reifung bis zu einem Punkt, der ein Produkt zur Folge hat, das in einem Einzelhandelsgeschäft als "reif" verkauft würde, ist aber nicht darauf beschränkt und bedeutet dies im Allgemeinen nicht. Wenn er auf Früchte angewendet wird, die durch ein Klimakterium reifen, bezeichnet der Begriff "Reifung" die Reifung der Früchte zumindest durch das Klimakterium. Der Begriff "unreife Früchte" wird hierin verwendet, um Früchte zu bezeichnen, die eine Reifung erfordern, bevor sie in Einzelhandelsgeschäften verkauft werden können. Wenn er auf Früchte angewendet wird, die durch ein Klimakterium reifen, bedeutet der Begriff "unreife Früchte" Früchte, die noch nicht ihr Klimakterium erreicht haben. Der Begriff "Banane" wird hierin verwendet, um Kochbananen einzuschließen.
  • Wo hierin auf verschlossene Packungen und verschlossene Behälter Bezug genommen wird, und auf das Verschließen von Beuteln und anderen Behältern, die biologische Materialien enthalten, ist darauf hinzuweisen, dass das Verschließen ein hermetisches Verschließen bzw. Abdichten sein kann, es aber im Allgemeinen nicht ist. Herkömmliche Verfahren zum Verschließen von Beuteln und anderen Behältern können in geeigneter Weise in dieser Erfindung verwendet werden. Solche herkömmlichen Verfahren umfassen zum Beispiel die Verwendung eines Kabelbinders, um den Hals eines polymeren Beutels zu verschließen. Ein mit herkömmlichen Verfahren hergestellter Verschluss ist häufig kein hermetischer Verschluss und hat den Vorteil, dass er einen Ausgleich zwischen den Drücken innerhalb und außerhalb des Beutels ermöglicht. Wenn der Behälter hermetisch verschlossen ist, wird es im Allgemeinen wünschenswert sein, ein oder mehrere kleine Löcher in dem Behälter vorzusehen, um einen solchen Ausgleich zu erreichen. Je weniger vollständig der Verschluss bzw. die Abdichtung des Behälters ist, desto geringer ist der Einfluss der Permeabilität des Behälters auf die Packungsatmosphäre in diesem. Daher kann sogar ein schlechter Verschluss ausreichend oder sogar wünschenwert sein, zum Bei spiel, wenn der gewünschte O2-Gehalt der Packungsatmosphäre zwischen dem O2-Gehalt der die Packung umgebenden Atmosphäre und dem O2-Gehalt der Packungsatmosphäre liegt, die sich ergeben würde, wenn der Verschluss ein hermetischer Verschluss wäre. Unter solchen Umständen könnte der Verschluss bzw. die Abdichtung derart ausgestaltet werden, dass er bzw. sie eine kontrollierte Menge von direktem Austausch zwischen der Packungsatmosphäre und der den Behälter umgebenden Atmosphäre erlaubt.
  • Steuerelemente
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Behälter weisen vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, mindestens ein Atmosphären-Steuerelement auf, das einen Weg für O2 und CO2 bereitstellt und das vorzugsweise eine gaspermeable Membran aufweist, die
    • (1) eine mikroporösen polymere Folie und
    • (2) eine polymere Beschichtung auf der mikroporösen Folie aufweist.
  • Das Atmosphären-Steuerelement ist vorzugsweise ein Steuerelement, wie es in einem bzw. einer oder mehreren der US-Patente mit den Nummern 6,013,293 und 6,376,03 und der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 00/04787 beschrieben ist. Das Atmosphären-Steuerelement oder die Atmosphären-Steuerelemente stellen im Allgemeinen mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 75%, der O2-Permeabilität des verschlossenen Behälters bereit.
  • Die mikroporöse polymere Folie weist vorzugsweise ein Netzwerk von untereinander verbundenen Poren mit einer durchschnittlichen Porengröße von weniger als 0,24 Mikrometern auf, wobei mindestens 70% der Poren eine Porengröße von weniger als 0,24 Mikrometern haben und mindestens 80% der Poren eine Porengröße von weniger als 0,15 Mikrometern haben. Vorzugsweise machen die Poren in der mikroporösen Folie 35 bis 80% des Volumens der mikroporösen Folie aus.
  • In einigen Ausführungsformen weist die polymere Beschichtung auf dem Steuerelement vorzugsweise ein kristallines Polymer auf, das eine Spitzenschmelztemperatur Tp von -5 bis 40 °C, z.B. 0 bis 15 °C oder 10 bis 20 °C, eine derartige Schmelzbeginntemperatur T0, dass (Tp-T0) weniger als 10 °C beträgt, und eine Schmelzwärme von mindestens 5 J/g hat. Das Polymer weist vorzugsweise eine kristalline Polymer-Seitenkettengruppe auf, die Einheiten aufweist, und optional aus diesen besteht, die von (i) mindestens einem n-Alkylacrylat oder -methacrylat (oder einem äquivalenten Monomer, zum Beispiel einem Amid) abgeleitet sind, bei denen die n-Alkylgruppe mindestens 12 Kohlenstoffatome aufweist, zum Beispiel in der Menge 35-100%, vorzugsweise 50-100%, häufig 80-100%, und optional von (ii) einem oder mehreren Comonomeren, das bzw. die aus Acrylsäure, Methacrylsäure und Estern von Acrylsäure oder Methacrylsäure ausgewählt ist bzw. sind, bei denen die veresternde Gruppe weniger als 10 Kohlenstoffatome enthält. Die bevorzugte Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe der Einheiten, die von (i) abgeleitet sind, hängt von dem gewünschten Schmelzpunkt des Polymers ab. Für das Verpacken von biologischen Materialien ist es häufig bevorzugt, ein Polymer mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt zu verwenden, zum Beispiel ein Polymer, bei dem die Alkylgruppen in den Einheiten, die von (i) abgeleitet sind, 12 und/oder 14 Kohlenstoffatome enthalten. Das Polymer kann ein Block-Copolymer sein, in dem einer der Blöcke ein kristallines Polymer wie definiert ist und der (die) andere(n) Block (Blöcke) kristallin oder amorph ist (sind). Bevorzugte Block-Copolymere umfassen (i) Polysiloxan-Polymerblöcke und (ii) kristalline Polymerblöcke mit einer Tp von -5 bis 40 °C. Solche Polymere sind in der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 00/24787 beschrieben.
  • Andere Polymere, die verwendet werden können, um die mikroporösen Folie zu beschichten, umfassen cis-Polybutadien, Poly(4-Methylpenten), Polydimethylsiloxan und Ethylen-Propylen-Kautschuk.
  • Die gaspermeable Membran weist vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften auf:
    • (i) Ein P10-Verhältnis von mindestens 2,0 bis 2,8 über mindestens einen Bereich von 10 °C zwischen -5 und 15 °C oder zwischen 10 und 20 °C,
    • (ii) eine OTR bei allen Temperaturen zwischen 20 und 25 °C von 2.480.000 bis 7.000.000 ml/m2·atm·24 Std (160.000 bis 450.000 cc/100 in2·atm·24 Std) und
    • (iii) ein R-Verhältnis von mindestens 1,3, vorzugsweise 2,0, insbesondere von mindestens 3,0, besonders mindestens 3,5.
  • Die O2-Permeabilität des Behälters bei 13 °C pro Kilogramm Früchten darin (OP13/kg) beträgt vorzugsweise mindestens 700, insbesondere mindestens 1000, besonders mindestens 1500 ml/atm·24 Std. Das R-Verhältnis des Behälters bei 13 °C beträgt vorzugsweise mindestens 1,3, mehr bevorzugt mindestens 2, insbesondere mindestens 3. Die ERA-Permeabilität des Behälters bei 13 °C pro Kilogramm Früchten darin (ERA213/kg) ist vorzugsweise mindestens das Dreifache, insbesondere mindestens das Vierfache des OP13/kg des Behälters.
  • Die Permeabilität des Behälters kann, gleichgültig ob er ein Atmosphären-Steuerelement enthält oder nicht, durch Perforieren des Behälters zur Ausbildung einer Vielzahl von kleinen Löchern in diesem beeinflusst werden.
  • Früchte
  • Diese Erfindung ist insbesondere nützlich zur Reifung und/oder Lagerung (aber ist nicht darauf beschränkt) eines weiten Bereichs von Früchten, die reifen (oder andere Veränderungen durchmachen, zum Beispiel, im Falle von Zitrusfrüchten, das Entgrünen), wenn sie Ethylen oder einem anderen ERA ausgesetzt werden, zum Beispiel Äpfeln, Aprikosen, Avocados, Bananen, Blaubeeren, Cherimoyas, Datteln, Feigen, Kiwis, Mangos, Melonen, Pfirsichen, Papayas, Birnen, Paprikas, Persimonen und Pflaumen (von denen alle ein Klimakterium durchlaufen, wenn sie reifen), sowie Kirschen, Trauben, Zitronen, Orangen, Tomaten und Erdbeeren. Einige Aspekte der Erfindung sind besonders nützlich für Früchte, die in der kommerziellen Praxis in Ethylen enthaltenden Reifungsräumen gereift werden, zum Beispiel Avocados, Bananen, Bartlett-Birnen, Kiwis, Mangos, Melonen, Paprikas und Tomaten.
  • Lagerung unreifer Früchte
  • Wenn die Erfindung verwendet wird, um unreife Früchte zu lagern, ist es möglich, eine gewünschte Packungsatmosphären durch die Auswahl von Behältern, die dann, wenn sie bei der ausgewählten Lagerungstemperatur um die Mengen der in Frage stehenden Früchte herum verschlossen sind, geeignete Permeabilitäten gegenüber O2 und CO2 haben, und durch die Auswahl einer geeigneten kontrollierten Atmosphäre um die verschlossenen Packungen herum zu erzeugen. Ein Fachmann wird unter Berücksichtigung seines eigenen Wissens und des Inhalts dieser Beschreibung keine Schwierigkeiten haben, geeignete Auswahlen zu treffen, um eine gewünschte Packungsatmosphäre zu erzeugen oder um einen gewünschten Kompromiss zwischen (i) den Kosten und Schwierigkeiten des Erhaltens einer gänzlich zufriedenstellenden Kombination von Behälter und kontrollierter Atmosphäre und (ii) dem Nachteil des Lagerns der Früchte in einer Packungsatmosphäre zu finden, die in mancher Hinsicht nicht zufriedenstellend ist.
  • Die nachstehende Tabelle zeigt für einige der Früchte, für die diese Erfindung nützlich ist, Bereiche für die Konzentrationen von O2 und CO2, die während der Lagerung verwendet werden können. Die Erfindung ist jedoch für die Lagerung dieser und anderer Früchte außerhalb der in der nachstehenden Tabelle angegebenen Bereiche verwendbar.
    Frucht O2-Gehalt CO2-Gehalt
    Banane 2-5% 3-7%
    Tomate 3-5% 2-3%
    Kiwi, Nektarine, Pfirsich 1-2% 3-5%
    Feige, Brombeere, Blaubeere, Himbeere, Erdbeere 5-10% 15-20%
    Mango, Papaya, Ananas 3-5% 5-8%
    Avocado 2-5% 3-10%

Claims (11)

  1. Verfahren zur Behandlung eines Respiration betreibenden biologischen Materials, bei dem man (A) eine verschlossene Packung bereitstellt, die (a) einen verschlossenen Behälter und (b) in dem verschlossenen Behälter das Respiration betreibende biologische Material und eine Pakkungsatmosphäre um das Respiration betreibende biologische Material herum aufweist, wobei der verschlossene Behälter einen Weg für O2 und CO2 zum Eintreten in die Packungsatmosphäre oder Verlassen der Packungsatmosphäre bereitstellt, (B) die Außenseite der verschlossenen Packung einer ersten kontrollierten Atmosphäre aussetzt, (C) nach Schritt (B) die Außenseite der verschlossenen Packung einer zweiten kontrollierten Atmosphäre aussetzt, wobei die Differenz zwischen den O2-Gehalten der ersten und der zweiten kontrollierten Atmosphäre mindestens 1% beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine der ersten und der zweiten kontrollierten Atmosphäre Luft ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich das biologische Material in einer Vielzahl verschlossener Packungen befindet und sich die Vielzahl verschlossener Packungen in einem verschlossenen Transport- oder Straßentransportbehälter befindet, der eine mit einer Sauerstoffquelle verbundene Einlassöffnung aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem (a) am Beginn von Schritt (B) die Früchte grüne Bananen sind, (b) der O2-Gehalt der ersten kontrollierten Atmosphäre und die Permeabilität des Behälters derart sind, dass der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre während Schritt (B) hoch genug ist, um die Respiration der grünen Bananen aufrecht zu erhalten, und niedrig genug, dass die grünen Bananen langsam oder überhaupt nicht reifen, und (c) die zweite kontrollierte Atmosphäre exogenes Ethylen-Reifungsmittel enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem (a) am Beginn von Schritt (B) die Früchte grüne Bananen sind, (b) während zumindest eines Teils von Schritt (B) die erste kontrollierte Atmosphäre mindestens 23% O2 und mindestens 20 ppm Ethylen enthält und (c) während zumindest eines Teils von Schritt (C) die zweite kontrollierte Atmosphäre Luft ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre während zumindest eines Teils von Schritt (B) 4 bis 8% und während zumindest eines Teils von Schritt (C) 2 bis 4% beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der verschlossene Behälter im wesentlichen aus einem Polyethylen-Beutel besteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Behälter mindestens ein Atmosphären-Steuerelement enthält, das einen Weg für O2 und CO2 zum Eintreten in die Packungsatmosphäre oder Verlassen der Packungsatmosphäre bereitstellt und das eine gaspermeable Membran aufweist, die (i) eine mikroporöse polymere Folie und (ii) eine polymere Beschichtung auf der mikroporösen Folie aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem (a) die zweite kontrollierte Atmosphäre 2 bis 18% O2 enthält und (b) der verschlossene Behälter eine derartige O2-Permeabilität aufweist, dass während mindestens eines Zeitraums von Schritt (B) der O2-Gehalt der Packungsatmosphäre 2 bis 7% beträgt.
  10. Behältersystem, das zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist oder das verwendet worden ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wobei das System (1) ein verschlossenes Gehäuse mit einer ersten Einlassöffnung und einer zweiten Einlassöffnung, (2) in dem Gehäuse eine Vielzahl verschlossener Packungen, von denen jede (a) einen verschlossenen Behälter und (b) in dem verschlossenen Behälter ein Respiration betreibendes biologisches Material und eine Packungsatmosphäre um das Respiration betreibende biologische Material herum aufweist, wobei der verschlossene Behälter einen Weg für O2 und CO2 zum Eintreten in die Packungsatmosphäre oder Verlassen der Packungsatmosphäre bereitstellt, (3) eine mit der ersten Einlassöffnung verbundene O2-Quelle und (4) eine mit der zweiten Einlassöffnung verbundene Quelle für exogenes Ethylen-Reifungsmittel aufweist, wobei die verschlossenen Packungen von einer kontrollierten Atmosphäre mit einem gewünschten O2-Gehalt umgeben sein können.
  11. Behältersystem nach Anspruch 10, bei dem das Gehäuse ein Transport- oder Straßentransportcontainer ist, der ein Volumen von mindestens 8 m3 hat und der auf ein Schiff oder einen Lastkraftwagen geladen werden kann.
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