用于延长农产品(produce)贮存寿命的吸附剂材料转让专利

申请号 : CN201580059957.6

文献号 : CN107074429B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : T·埃金顿A·纳图L·阿诺德N·R·莱克勒克S·毛雷尔S·马克思

申请人 : 巴斯夫公司

摘要 :

在某些实施方案中公开了用于延长农产品贮存寿命的系统和方法。下面给出本公开的各种方面的简化概述以提供这些方面的基本理解。这一概述不是本公开的深入综述。其既无意指定本公开的关键或重要要素,也无意描绘本公开的特定实施方案的任何范围或权利要求书的范围。其唯一目的是作为稍后给出的更详细描述的前序以简化形式给出本公开的一些概念。

权利要求 :

1.一种食品储存系统,其包含

容器;和

布置在所述容器内的吸附剂材料,其中:

所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少500m2/g,且所述吸附剂材料的平均孔径为至少0.3nm,

其中所述吸附剂材料包含金属有机骨架,和

其中所述金属有机骨架是金属有机骨架粒子的形式。

2

2.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少700m/g。

3.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少900m2/g。

4.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少1100m2/g。

2

5.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少1500m /g。

6.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少1700m2/g。

7.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少2000m2/g。

8.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少2500m2/g。

9.权利要求1的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的平均孔径为0.3nm至10nm。

10.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的平均孔径为0.3nm至

2nm。

11.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的平均孔径为0.3nm至

0.7nm。

12.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的平均孔径为1nm至

2nm。

13.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中当所述容器内的温度在一定温度范围内且所述容器内的空气压力在一定压力范围内时,所述吸附剂材料具有至少50cm3/g的C2H4吸附容量。

14.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中当所述容器内的温度在一定温度范围内且所述容器内的空气压力在一定压力范围内时,所述吸附剂材料具有至少40cm3/g的CO2吸附容量。

15.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中当所述容器内的温度在一定温度范围内且所述容器内的空气压力在一定压力范围内时,所述吸附剂材料具有至少8cm3/g的O2吸附容量。

16.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中当所述容器内的温度在一定温度范围内且所述容器内的空气压力在一定压力范围内时,所述吸附剂材料具有所述吸附剂材料的总重量的至少15%的H2O吸附容量。

17.权利要求16的食品储存系统,其中当所述容器内的相对湿度为至少75%时,H2O吸附容量为所述吸附剂材料的总重量的至少15%。

18.权利要求16的食品储存系统,其中当所述容器内的相对湿度大于90%时,H2O吸附容量为所述吸附剂材料的总重量的至少15%。

19.权利要求13的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至40℃,且其中所述压力范围为500mmHg至1000mmHg。

20.权利要求14的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至40℃,且其中所述压力范围为500mmHg至1000mmHg。

21.权利要求15的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至40℃,且其中所述压力范围为500mmHg至1000mmHg。

22.权利要求16的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至40℃,且其中所述压力范围为500mmHg至1000mmHg。

23.权利要求17或18的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至40℃,且其中所述压力范围为500mmHg至1000mmHg。

24.权利要求13的食品储存系统,其中所述压力范围为800mmHg至1000mmHg。

25.权利要求14的食品储存系统,其中所述压力范围为800mmHg至1000mmHg。

26.权利要求15的食品储存系统,其中所述压力范围为800mmHg至1000mmHg。

27.权利要求16的食品储存系统,其中所述压力范围为800mmHg至1000mmHg。

28.权利要求17或18的食品储存系统,其中所述压力范围为800mmHg至1000mmHg。

29.权利要求13的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

30.权利要求14的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

31.权利要求15的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

32.权利要求16的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

33.权利要求17的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

34.权利要求18的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至30℃。

35.权利要求29-34任一项的食品储存系统,其中所述温度范围为0℃至10℃。

36.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述容器是密封的农产品包装。

37.权利要求36的食品储存系统,其中所述密封的农产品包装包含聚丙烯、聚丙烯纤维、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚酯、闪纺高密度聚乙烯、模制纤维、铝、尼龙聚酰胺、压缩纸板或它们的可生物降解变体中的至少一种。

38.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述容器是船运容器。

39.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料分散在所述容器内。

40.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料布置在所述容器内的小袋内。

41.权利要求40的食品储存系统,其中所述小袋是多孔的。

42.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料沿所述容器的内表面布置。

43.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料布置或分散在多层膜内。

44.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述容器容纳农产品、种子或坚果的一种或多种。

45.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述容器容纳农产品,且其中所述农产品包含水果、蔬菜、香草、花或植物的一种或多种。

46.权利要求45的食品储存系统,其中所述农产品包含香蕉、草莓、芒果、西瓜、橙子、菠萝、葡萄、苹果、桃、樱桃、猕猴桃、树莓、蓝莓、石榴、柠檬、梨、百香果、李子、杏、黑莓、橘子、火龙果、葡萄柚、酸橙、哈密瓜、油桃、牛油果、番茄、椰子、马铃薯、苜蓿芽、玉米、胡萝卜、洋葱、西兰花、莴苣、卷心菜、羽衣甘蓝、芝麻菜、豌豆、大蒜、黄瓜、青豆、蘑菇、甘薯、胡椒、菠菜、芦笋、橄榄、芹菜、菜花、抱子甘蓝、笋瓜、西葫芦、茄子、南瓜、甜菜、利马豆、小萝卜、欧防风、罗勒或芫荽的一种或多种。

47.权利要求45的食品储存系统,其中所述吸附剂材料至少部分布置在农产品上。

48.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子具有至少5μm的平均粒径。

49.权利要求48的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子具有5μm至100μm的平均粒径。

50.权利要求1-9和49任一项的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及其组合的金属。

51.权利要求48的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及其组合的金属。

52.权利要求50的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自Al、Mg、Zn、Cu、Zr及其组合的金属。

53.权利要求51的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自Al、Mg、Zn、Cu、Zr及其组合的金属。

54.权利要求1-9、49和51-53任一项的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自苯基结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、咪唑结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯结构部分及其组合的结构部分。

55.权利要求48的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自苯基结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、咪唑结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯结构部分及其组合的结构部分。

56.权利要求50的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含选自苯基结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、咪唑结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯结构部分及其组合的结构部分。

57.权利要求1-9、49和51-53任一项的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含至少一个选自富马酸、甲酸、2-甲基咪唑和苯均三酸的结构部分。

58.权利要求48的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含至少一个选自富马酸、甲酸、2-甲基咪唑和苯均三酸的结构部分。

59.权利要求50的食品储存系统,其中所述金属有机骨架粒子包含至少一个选自富马酸、甲酸、2-甲基咪唑和苯均三酸的结构部分。

60.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料进一步包含沸石。

61.权利要求60的食品储存系统,其中所述沸石的化学式为Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O的形式,其中x、y、m和n是大于或等于0的整数,且M是选自Na、K、B、Fe和Cu的金属。

62.权利要求60的食品储存系统,其中所述吸附剂材料包含具有含YO2和X2O3的骨架结构的沸石材料,其中:Y是四价元素,

X是三价元素,

Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge和其中两种或更多种的组合,且X选自Al、B、In、Ga和其中两种或更多种的组合。

63.权利要求60的食品储存系统,其中所述沸石是粉末、粒子、丸粒、挤出物、颗粒或自支撑膜的形式。

64.权利要求63的食品储存系统,其中所述沸石是沸石粒子的形式。

65.权利要求64的食品储存系统,其中所述沸石粒子具有至少1μm的平均粒径。

66.权利要求64或权利要求65的食品储存系统,其中所述沸石粒子的朗格缪尔表面积为500m2/g至700m2/g。

67.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料是包含金属有机骨架材料和非金属有机骨架材料的复合材料。

68.权利要求67的食品储存系统,其中金属有机骨架材料的质量与吸附剂材料的总质量的比率大于0.5。

69.权利要求67的食品储存系统,其中所述非金属有机骨架材料是选自可生物降解的聚合物、不可生物降解的聚合物、沸石及其组合的材料。

70.权利要求67的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的形态选自均匀混合物、层状结构、核-壳结构、递变材料结构、嵌在基质内的球形或非球形粒子、嵌在基质内的纤维或杆、织造或非织造纤维织物和互穿网络。

71.权利要求70的食品储存系统,其中所述吸附剂材料的形态是层状结构,其中一个或多个金属有机骨架材料层被一个或多个非金属有机骨架材料层隔开。

72.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料包含第一吸附剂组合物和第二吸附剂组合物。

73.权利要求72的食品储存系统,其中第一吸附剂组合物包含第一种多个含铝和富马酸的金属有机骨架粒子,且其中第二吸附剂组合物包含第二种多个含锌和2-甲基咪唑的金属有机骨架粒子。

74.权利要求72的食品储存系统,其中第一吸附剂组合物与第二吸附剂组合物的质量比为至少1。

75.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中第一吸附剂组合物包含第一种多个含铝和富马酸的金属有机骨架粒子,且其中第二吸附剂组合物包含第二种多个含氧化铝和氧化硅的沸石粒子。

76.权利要求72的食品储存系统,其中第一吸附剂组合物与第二吸附剂组合物的质量比为至少3。

77.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中吸附剂材料的总质量为至少500mg。

78.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料适合在所述容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在0.1%以下。

79.权利要求78的食品储存系统,其中在将农产品引入所述容器后将容器内的C2H4浓度保持在0.1%以下至少5天。

80.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料适合在所述容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在0.05%以下。

81.权利要求80的食品储存系统,其中在将农产品引入所述容器后将容器内的C2H4浓度保持在0.05%以下至少5天。

82.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料包含至少一种多孔金属有机骨架材料,所述至少一种多孔金属有机骨架材料包含至少一种配位到至少一个金属离子上的双齿有机化合物。

83.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料适合吸附有机化学物类。

84.权利要求83的食品储存系统,其中所述有机化学物类包含挥发性有机化合物。

85.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其中所述吸附剂材料适合吸附包含至少一种酮、醛、酯、酚、醌或其组合的化学物类。

86.权利要求1-9任一项的食品储存系统,其进一步包含:用于将所述食品储存系统的温度保持在273K至283K之间的制冷单元。

87.一种食品储存系统,其包含:

容器;和

布置在所述容器内的吸附剂材料,其中所述吸附剂材料包含金属有机骨架,和其中所述金属有机骨架是金属有机骨架粒子的形式;和布置在所述容器内的农产品,其中所述农产品生成C2H4,且其中所述吸附剂材料适合保持所述容器内的C2H4浓度。

88.一种食品储存系统,其包含:

容器;

分散在所述容器内的多个金属有机骨架粒子;和

布置在所述容器内的农产品,

其中所述金属有机骨架粒子包含选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及其组合的金属。

89.一种延长农产品的贮存寿命的方法,所述方法包括:将多个金属有机骨架粒子分散在容器内;

将农产品布置在所述容器内;和

密封所述容器,

其中所述金属有机骨架粒子包含选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及其组合的金属。

90.权利要求89的方法,其中农产品的品质特征被保持一段时间。

91.权利要求90的方法,其中所述品质特征包括颜色或质地的至少一种。

92.权利要求90的方法,其中所述一段时间为至少15天。

93.权利要求90的方法,其中所述一段时间为至少20天。

说明书 :

用于延长农产品(produce)贮存寿命的吸附剂材料

[0001] 对相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年9月5日提交的美国临时专利申请No.62/046,667的优先权,其全文经此引用并入本文。
[0003] 发明背景
[0004] 量和质量的损失影响在收割和消费之间的新鲜水果、蔬菜、花、鳞茎、种子和坚果、球茎、根茎、块茎和其它类型的农产品。新鲜农产品中的收获后损失幅度估计为5-50%,取决于地点、商品、栽培品种和操作条件。衰老是植物器官发育的最终阶段,在此期间一系列不可逆事件造成植物细胞的破裂和死亡。在衰老过程中,园艺商品处在消耗氧气和储存的有机材料、同时释放二氧化碳、水蒸气、乙烯和其它挥发性化合物(酯、酮、茉莉酮酸酯等)的厌氧呼吸过程中。
[0005] 为了降低与衰老相关的损失,应该理解衰退中涉及的生物和环境因素以采用延迟衰老并保持尽可能最佳农产品质量的收获后技术(例如储存技术)。
[0006] 公开概述
[0007] 下面给出本公开的各种方面的简化概述以提供这些方面的基本理解。这一概述不是本公开的深入综述。其既无意指定本公开的关键或重要要素,也无意描绘本公开的具体实施方案的任何范围或权利要求书的范围。其唯一目的是作为稍后给出的更详细描述的前序以简化形式给出本公开的一些概念。
[0008] 在本公开的一个方面中,食品储存系统包括容器;和吸附剂材料,其中所述吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约500m2/g,且所述吸附剂材料的平均孔径为至少大约0.3nm。
[0009] 在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约700m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约900m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1100m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1500m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1700m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约2000m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约2500m2/g。
[0010] 在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约10nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约2nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约0.7nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.9nm至大约1.5nm。在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空
3
气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约50cm /g的C2H4吸附容量。在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约40cm3/g的CO2吸附容量。
[0011] 在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一3
定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约8cm/g的O2吸附容量。
[0012] 在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有该吸附剂材料的总重量的至少大约15%的H2O吸附容量。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度为至少大约75%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度为大约80%至大约
90%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度大于90%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。
[0013] 在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约40℃,且其中所述压力范围为大约500mmHg至大约1000mmHg。在某些实施方案中,权利要求13的食品储存系统,其中所述压力范围为大约800mmHg至大约1000mmHg。在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约30℃。在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约10℃。
[0014] 在某些实施方案中,将吸附剂材料布置在容器内。在某些实施方案中,容器是密封的农产品包装。在某些实施方案中,该密封的农产品包装包括聚丙烯、聚丙烯纤维、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚酯、闪纺高密度聚乙烯、模制纤维、铝、尼龙聚酰胺、压缩纸板或它们的可生物降解变体的至少一种。在某些实施方案中,容器是船运容器。在某些实施方案中,将吸附剂材料分散在容器内。
[0015] 在某些实施方案中,将吸附剂材料布置在容器内的小袋内。在某些实施方案中,小袋是多孔的。
[0016] 在某些实施方案中,吸附剂材料沿容器的内表面布置。在某些实施方案中,吸附剂材料与容器的至少一个内表面一体成型或挤出。在某些实施方案中,将吸附剂材料布置或分散在多层膜内。
[0017] 在某些实施方案中,容器容纳农产品、种子或坚果的一种或多种。在某些实施方案中,容器容纳农产品,且该农产品包括以下中的一种或多种:水果、蔬菜、香草、花或植物,并可包括以下中的一种或多种:香蕉、草莓、芒果、西瓜、橙子、菠萝、葡萄、苹果、桃、樱桃、猕猴桃、树莓、蓝莓、石榴、柠檬、梨、百香果、李子、杏、黑莓、橘子、火龙果、葡萄柚、酸橙、哈密瓜、油桃、牛油果、番茄、椰子、马铃薯、苜蓿芽、玉米、胡萝卜、洋葱、西兰花、莴苣、卷心菜、羽衣甘蓝、芝麻菜、豌豆、大蒜、黄瓜、青豆、蘑菇、甘薯、胡椒、菠菜、芦笋、橄榄、芹菜、菜花、抱子甘蓝、笋瓜、西葫芦、茄子、南瓜、甜菜、利马豆、小萝卜、欧防风、芫荽或罗勒。在某些实施方案中,将吸附剂材料至少部分布置在农产品上。
[0018] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括金属有机骨架(MOF)、沸石、活性炭或高锰酸钾中的至少一种。
[0019] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括MOF。在某些实施方案中,MOF是粉末、丸粒、挤出物、颗粒或自支撑膜的形式。在某些实施方案中,MOF是MOF粒子的形式。在某些实施方案中,MOF粒子具有至少大约5μm的平均粒径。在某些实施方案中,MOF粒子具有至少大约1μm的平均粒径。在某些实施方案中,MOF粒子具有大约5μm至大约100μm的平均粒径。
[0020] 在某些实施方案中,MOF粒子包括选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Cu、Zn、B、Al及其组合的金属。在某些实施方案中,MOF粒子包括选自Al、Mg、Zn、Cu、Zr及其组合的金属。在某些实施方案中,MOF粒子包括选自如下的结构部分:苯基结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、咪唑结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯(oxole)结构部分及其组合。在某些实施方案中,MOF粒子包括至少一个选自富马酸、甲酸、2-甲基咪唑和苯均三酸的结构部分。
[0021] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括沸石。在某些实施方案中,沸石的化学式为Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O的形式,其中x、y、m和n是大于或等于0的整数,且M是选自Na和K的金属。
[0022] 在另一些实施方案中,吸附剂材料是具有由YO2和X2O3构成的骨架结构的沸石材料,其中Y是四价元素且X是三价元素。在一个实施方案中,Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,Y选自Si、Ti、Zr和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,Y是Si和/或Sn。在一个实施方案中,Y是Si。在一个实施方案中,X选自Al、B、In、Ga和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,X选自Al、B、In和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,X是Al和/或B。在一个实施方案中,X是Al。
[0023] 在某些实施方案中,沸石是粒子、丸粒、挤出物、颗粒、粉末或自支撑膜的形式。在某些实施方案中,沸石是沸石粒子的形式。在某些实施方案中,沸石粒子具有至少大约1μm2 2
的平均粒径。在某些实施方案中,沸石粒子的朗格缪尔表面积为大约500m/g至大约700m /g。
[0024] 在某些实施方案中,吸附剂材料是包括MOF材料和非MOF材料的复合材料。在某些实施方案中,MOF材料的质量与吸附剂材料的总质量的比率大于0.5。在某些实施方案中,非MOF材料是选自可生物降解的聚合物、不可生物降解的聚合物、沸石及其组合的材料。在某些实施方案中,吸附剂材料的形态选自均匀混合物、层状结构、核-壳结构、递变(graduated)材料结构、嵌在基质内的球形或非球形粒子、嵌在基质内的纤维或杆、织造或非织造纤维织物和互穿网络。在某些实施方案中,吸附剂材料的形态是层状结构,其中一个或多个MOF材料层被一个或多个非MOF材料层隔开。
[0025] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括第一吸附剂组合物和第二吸附剂组合物。在某些实施方案中,第一吸附剂组合物包括第一种多个含铝和富马酸的MOF粒子,且其中第二吸附剂组合物包括第二种多个含锌和2-甲基咪唑的MOF粒子。在某些实施方案中,第一吸附剂组合物与第二吸附剂组合物的质量比为至少大约1。在某些实施方案中,第一吸附剂组合物包括第一种多个含铝和富马酸的MOF粒子,且其中第二吸附剂组合物包括第二种多个含氧化铝和氧化硅的沸石粒子。在某些实施方案中,第一吸附剂组合物与第二吸附剂组合物的质量比为至少大约3。在某些实施方案中,吸附剂材料的总质量为至少大约500毫克。在某些实施方案中,吸附剂材料的总质量为至少大约250毫克。在某些实施方案中,吸附剂材料的总质量为至少大约100毫克。在某些实施方案中,吸附剂材料的总质量为至少大约50毫克。
[0026] 在某些实施方案中,吸附剂材料适合在容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在大约0.1%以下。在某些实施方案中,在将农产品引入容器后将容器内的C2H4浓度保持在大约0.1%以下至少5天。在某些实施方案中,吸附剂材料适合在容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在大约0.05%以下。在某些实施方案中,在将农产品引入容器后将容器内的C2H4浓度保持在大约0.05%以下至少5天。
[0027] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括至少一种多孔MOF材料,所述至少一种多孔MOF材料包括至少一种配位到至少一个金属离子上的双齿有机化合物。
[0028] 在某些实施方案中,吸附剂材料适合吸附有机化学物类。在某些实施方案中,有机化学物类包括挥发性有机化合物。在某些实施方案中,吸附剂材料适合吸附包括至少一种酮、醛、酯、酚、醌、醇或其组合的化学物类。
[0029] 在某些实施方案中,食品储存系统进一步包括用于将食品储存系统的温度保持在大约273K至大约283K之间的制冷单元。
[0030] 在本公开的另一方面中,食品储存系统包括容器、布置在所述容器内的吸附剂材料和布置在所述容器内的农产品,其中所述农产品生成C2H4,且所述吸附剂材料适合保持容器内的C2H4浓度。
[0031] 在本公开的另一方面中,食品储存系统包括容器、分散在所述容器内的多个MOF粒子和布置在所述容器内的农产品。
[0032] 在本公开的另一方面中,一种延长农产品的贮存寿命的方法包括将多个MOF粒子分散在容器内、将农产品布置在所述容器内和密封所述容器。在一个实施方案中,农产品的品质特征保持一段时间。在一个实施方案中,品质特征包括颜色或质地的至少一种。在一个实施方案中,一段时间为至少大约15天。在一个实施方案中,一段时间为至少大约20天。
[0033] 附图简述
[0034] 作为实例而非作为限制,在附图中图示说明本公开,其中:
[0035] 图1图示说明在根据本公开的一个实施方案的示例性农产品容器中的化学物类流程;
[0036] 图2是根据本公开的一个实施方案的若干吸附剂材料的乙烯吸附等温线图;
[0037] 图3是根据本公开的一个实施方案的若干吸附剂材料的二氧化碳吸附等温线图;
[0038] 图4是根据本公开的一个实施方案的若干吸附剂材料的氧气吸附等温线图;
[0039] 图5是根据本公开的一个实施方案的若干吸附剂材料的水吸附等温线图;
[0040] 图6是根据本公开的一个实施方案的若干吸附剂材料的水吸附/解吸行为图;
[0041] 图7显示根据本公开的一个实施方案的印刷在载体上的被吸附剂材料膜覆盖的不同薄膜;
[0042] 图8A显示根据本公开的一个实施方案在玻璃容器中使用吸附剂材料的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0043] 图8B显示根据本公开的一个实施方案在密封聚乙烯袋中使用吸附剂材料的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0044] 图9A显示根据本公开的一个实施方案使用吸附剂材料的不同混合物的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0045] 图9B显示根据本公开的一个实施方案使用吸附剂材料的不同混合物的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0046] 图9C显示根据本公开的一个实施方案使用吸附剂材料的不同混合物的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0047] 图10显示根据本公开的一个实施方案在标准包装材料内对不同类型的吸附剂材料的卷心莴苣贮存寿命试验的结果;
[0048] 图11A显示根据本公开的一个实施方案制成的示例性的一批小袋;
[0049] 图11A显示根据本公开的一个实施方案制成的示例性的另一批小袋;
[0050] 图12是根据本公开的实施方案制成的不同小袋的水吸取动力学的图;
[0051] 图13显示根据本公开的一个实施方案并入农产品包装或容器中的示例性吸附膜系统;
[0052] 图14是根据本公开的实施方案制成的吸附膜的水吸取动力学的图;
[0053] 图15是比较粉状吸附剂的水吸取与根据本公开的一个实施方案制成的吸附剂的自支撑膜的水吸取的水吸附/解吸等温线图;
[0054] 图16是比较粉状吸附剂的水吸取与根据本公开的一个实施方案制成的吸附膜的水吸取的水吸取动力学的图;
[0055] 图17是根据本公开的实施方案制成的带有具有不同穿孔度的保护层的薄膜的水吸取动力学的图;和
[0056] 图18是比较根据本公开的一个实施方案制成的MOF粉末与MOF涂层的水吸附等温线图。
[0057] 详述
[0058] 管理衰老中涉及的生物因素可显著延长收获后贮存寿命和储存或包装的园艺商品的质量。在储存和装卸(散装和消费包装)过程中,乙烯会造成加速衰老,高二氧化碳会造成美观和生理损伤,缺氧会造成厌氧呼吸以使该商品滞销,高水蒸气损失会造成萎蔫、可售重量损失,且包装和储存中的高水蒸气可造成游离水积聚,这可促进微生物生长而造成食品安全问题或商品损耗。
[0059] 如今有一些贮存寿命延长技术可用于新鲜园艺商品的储存、装卸、包装和运输。这些包括,受控气氛贮藏和,受控气氛包装(低氧、高二氧化碳和水蒸气)、乙烯和二氧化碳净化和收获后杀真菌剂和杀生物剂。基于金属有机骨架(MOFs)的吸附剂材料具有替代、补充或改进任何上列贮存寿命延长技术的潜力。使用MOFs延长鲜切和完整园艺商品/农产品的贮存寿命的具体策略包括在(1)将吸附剂材料并入包装膜或包装插入物中或直接施加到商品上的改进气氛包装(MAP);(2)将吸附剂材料并入包装材料或包装插入物中或直接施加到产品上的消费包装;(3)将吸附剂材料并入散装箱和容器衬里、散装箱和容器插入物或盖子中或直接施加到商品上的商业散装搬运箱/容器(一次性或可重复使用);(4)受控大气(CA)或常规大气(RA)储存、船舶货物集装箱、半卡车集装箱、轨道车辆、或消费、零售或批发冷藏展示柜;和(5)乙烯和二氧化碳净化、氧脱除或输出、其它挥发性有机化合物(VOC)输出或净化(芳香物质、酯、酮)材料内,通过吸收/解吸的组合,单独、联合或组合地管理气体交换和/或储存环境气氛二氧化碳、氧气、乙烯、水蒸气(相对湿度)和其它植物相关挥发物。
[0060] 本公开的实施方案提供的各种优点包括,但不限于,(1)延长整体、鲜切、盆栽植物或花形式的园艺商品的贮存寿命;(2)MOF递送系统以在储存或运输过程中使园艺商品成熟;(3)对园艺商品储存环境的MOF净化系统;(4)保护园艺商品免受与有毒储存环境相关的生理病害;和(5)用于储存和管理具有重复使用或再循环潜力的化合物,即二氧化碳、氧气、乙烯、芳香物质或香味VOCs的MOF系统。
[0061] MOF材料通常为粒子形式,基本由两种类型的构造单元构成:金属离子(例如锌、铝)和有机化合物。各有机化合物可连向至少两个金属离子(至少双齿),以充当它们的连接子。由此展开三维的规则骨架,含有空隙和通道,其尺寸取决于有机连接子的尺寸。
[0062] 本文所用的术语“吸附剂材料”是指可使气体分子附着在其结构内以随后用于某用途的材料(例如吸附剂粒子)。具体材料包括,但不限于,MOF、活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛碳、沸石(例如分子筛沸石)、聚合物、树脂和粘土。
[0063] 本文所用的术语“吸附容量”是指吸附剂材料在特定温度和压力下可吸附的在平衡条件下的化学物类的最大量。以cm3/g给出的吸附容量单位对应于在标准温度和压力(STP)条件下的化学物类的量。
[0064] 本文所用的术语“活化”是指以提高其储存容量的方式处理吸附材料(例如MOF)。通常,处理导致从吸附位点除去污染物(例如水、非水溶剂、硫化合物和高级烃)以提高该材料用于其预期用途的容量。
[0065] 本文所用的术语“粒子”在涉及吸附剂材料如MOF时是指各自具有0.1μm至50mm的最大维度的离散材料部分的集合。粒子形态可以是结晶、半结晶或非晶的。术语“粒子”也可包括半径低至1nm的粉末。本文中公开的尺寸范围可以是平均尺寸或中值尺寸。还要指出,粒子不需要是球形的,而是可以是立方体、圆柱体、圆盘或本领域普通技术人员会认识到的任何其它合适形状的形式。
[0066] 本文所用的术语“整料”在涉及吸附剂材料时是指整块的该材料。该整块可以是例如砖块、盘或杆的形式并可含有用于提高气体流动/分布的通道。在某些实施方案中,可以将多个整料布置在一起以形成所需形状。
[0067] 本文所用的术语“表面积”是指用于吸附化学物类的活性表面积。除非另行规定,“表面积”是指该材料的朗格缪尔表面积。
[0068] 图1图示说明在根据本公开的一个实施方案的示例性农产品容器中的化学物类流程。如所描绘,农产品可能消耗氧气(O2)并产生二氧化碳(CO2)、乙烯(C2H4)和水(H2O)蒸气。
[0069] 在某些实施方案中,吸附剂材料(例如丸粒或粉末形式的MOF粒子)可装在小袋内。吸附剂材料可有助于控制容器(例如包装)中的气体气氛和湿度以防止由于例如低O2水平(这可能造成厌氧呼吸)或高CO2水平而破坏农产品。该吸附剂材料可吸附乙烯和可能造成农产品异味的其它物类。在某些实施方案中,吸附剂材料适合吸附有机化学物类。在某些实施方案中,有机化学物类包括挥发性有机化合物。在某些实施方案中,吸附剂材料适合吸附包括至少一种酮、醛、酯、酚、醌或其组合的化学物类。
[0070] 在本公开的一个方面中,食品储存系统包括容器和吸附剂。吸附剂材料可以由一种或多种类型的吸附剂材料构成。表1提供了可用作根据本文中所述的实施方案的吸附剂材料或可用作根据本文所述的实施方案的吸附剂材料的一部分的几种示例性材料的数据。要指出,这些材料用于举例说明,并且本文所述的实施方案不限于这些材料。
[0071] 表1:示例性的吸附剂材料
[0072]
[0073] 该材料的表面积可以通过根据DIN ISO 9277:2003-05(其是DIN 66131的修订版)的BET(Brunauer-Emmett-Teller)方法测定。比表面积通过在0.05–0.3p/p0相对压力范围内的多点BET测量测定。
[0074] 在某些实施方案中,吸附剂材料具有至少大约500m2/g的朗格缪尔表面积。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约700m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约900m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1100m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1500m2/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约1700m2/g。在某2
些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约2000m/g。在某些实施方案中,吸附剂材料的朗格缪尔表面积为至少大约2500m2/g。
[0075] 在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为至少大约0.3nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约10nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约2nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.3nm至大约0.7nm。在某些实施方案中,吸附剂材料的平均孔径为大约0.9nm至大约1.5nm。
[0076] 图2是根据本公开的一个实施方案的(来自表1的)若干吸附剂材料的乙烯吸附等温线图。在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约50cm3/g的C2H4吸附容量。在某些实施方案中,吸附剂材料适合在容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在大约0.1%以下。在某些实施方案中,在将农产品引入容器后将容器内的C2H4浓度保持在大约0.1%以下至少5天。在某些实施方案中,吸附剂材料适合在容器中存在农产品时将容器内的C2H4浓度保持在大约0.05%以下。在某些实施方案中,在将农产品引入容器后将容器内的C2H4浓度保持在大约
0.05%以下至少5天。
[0077] 图3是根据本公开的一个实施方案的(来自表1的)若干吸附剂材料的二氧化碳吸附等温线图。在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约40cm3/g的CO2吸附容量。
[0078] 图4是根据本公开的一个实施方案的(来自表1的)若干吸附剂材料的氧气吸附等温线图。在某些实施方案中,在合成空气环境(例如20%O2和80%N2)中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有至少大约3
8cm/g的O2吸附容量。
[0079] 图5是根据本公开的一个实施方案的(来自表1的)若干吸附剂材料的水吸附等温线图。在某些实施方案中,当容器内的温度在一定温度范围内且容器内的空气压力在一定压力范围内时,吸附剂材料具有该吸附剂材料的总重量的至少大约15%的H2O吸附容量。
[0080] 图6是根据本公开的一个实施方案的(来自表1的)若干吸附剂材料的水吸附/解吸行为图。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度为至少大约75%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度为大约80%至大约90%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。在某些实施方案中,当容器内的相对湿度大于90%时,H2O吸附容量为该吸附剂材料的总重量的至少大约15%。
[0081] 在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约40℃,且其中所述压力范围为大约500mmHg至大约1000mmHg。在某些实施方案中,权利要求13的食品储存系统,其中所述压力范围为大约800mmHg至大约1000mmHg。在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约30℃。在某些实施方案中,所述温度范围为大约0℃至大约10℃。
[0082] 图7显示根据本公开的一个实施方案印刷在载体上的被吸附剂材料膜覆盖的不同薄膜。例如,MOF材料(例如BasoliteTM A520)被显示为印刷在可沿容器内表面布置的取向聚丙烯(OPP)膜的表面上的薄膜。在某些实施方案中,吸附剂材料与容器的至少一个内表面一体成型。在某些实施方案中,吸附剂材料布置在多层膜内。例如,可以在多层膜的多个层上印刷吸附剂材料膜。
[0083] 可将薄膜布置在农产品容器(例如密封的农产品包装)内。在某些实施方案中,将吸附剂材料布置在容器内。在某些实施方案中,容器是密封的农产品包装。在某些实施方案中,该密封的农产品包装包括聚丙烯、聚丙烯纤维、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚酯、闪纺(flash-spun)高密度聚乙烯纤维、模制纤维、铝、尼龙聚酰胺、压缩纸板或它们的可生物降解变体的至少一种。在某些实施方案中,容器是船运容器。在某些实施方案中,将吸附剂材料分散在容器内(例如无规分布在容器内或农产品上)。
[0084] 在某些实施方案中,将吸附剂材料布置在容器内的小袋内(例如如图1中所示)。在某些实施方案中,小袋是多孔的。
[0085] 在某些实施方案中,可将该吸附剂材料并入基质材料中,然后引入容器中。该基质可以是任何合适形式的塑料,如可例如通过挤出成形的片材。该材料可以是任选波纹的。该材料可以是辊轧的或以其它方式处理和并入容器中。在引入容器之前,该材料可通过聚合物纤维捆扎(bound)。
[0086] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括MOF、沸石、活性炭或高锰酸钾的至少一种。
[0087] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括MOF。在某些实施方案中,MOF是粉末、丸粒、挤出物、颗粒或自支撑膜的形式。在某些实施方案中,MOF是MOF粒子的形式。在某些实施方案中,MOF粒子具有至少大约5μm的平均粒径。在某些实施方案中,MOF粒子具有大约5μm至大约100μm的平均粒径(例如参见表1)。
[0088] 在某些实施方案中,吸附剂材料包括沸石。在某些实施方案中,沸石的化学式为Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O的形式,其中x、y、m和n是大于或等于0的整数,且M是选自Na和K的金属。
[0089] 在另一些实施方案中,吸附剂材料是其骨架结构由YO2和X2O3构成的沸石材料,其中Y是四价元素且X是三价元素。在一个实施方案中,Y选自Si、Sn、Ti、Zr、Ge和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,Y选自Si、Ti、Zr和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,Y是Si和/或Sn。在一个实施方案中,Y是Si。在一个实施方案中,X选自Al、B、In、Ga和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,X选自Al、B、In和其中两种或更多种的组合。在一个实施方案中,X是Al和/或B。在一个实施方案中,X是Al。
[0090] 在某些实施方案中,沸石是粉末、粒子、丸粒、挤出物、颗粒或自支撑膜的形式。在某些实施方案中,沸石是粒子的形式。在某些实施方案中,沸石粒子具有至少大约1μm的平均粒径。在某些实施方案中,沸石粒子的朗格缪尔表面积为大约500m2/g至大约700m2/g(例如参见表1)。
[0091] 金属有机骨架化学
[0092] 在某些实施方案中,MOF包括选自Li、Mg、Ca、Sc、Y、Zr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、B、Al、Ti及其组合的金属。在某些实施方案中,MOF包括选自Al、Mg、Zn、Cu、Zr及其组合的金属。
[0093] 在某些实施方案中,双齿有机连接子具有至少两个独立地选自氧、硫和氮的原子,有机化合物可经这些原子配位到金属上。这些原子可以是有机化合物的骨架的一部分或可以是官能团。在某些实施方案中,MOF包括选自如下的结构部分:苯基结构部分、咪唑结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯结构部分及其组合。在某些实施方案中,MOF包括至少一个选自富马酸、甲酸、2-甲基咪唑和苯均三酸的结构部分。
[0094] 作为可经其形成上述配位键的官能团,例如可以特别提到:-OH、-SH、-NH2、-NH(-R-H)、-N(R-H)2、-CH2OH、-CH2SH、-CH2NH2、-CH2NH(-R-H)、-CH2N(-R-H)2、-CO2H、COSH、-CS2H、-NO2、-B(OH)2、-SO3H、-Si(OH)3、-Ge(OH)3、-Sn(OH)3、-Si(SH)4、-Ge(SH)4、-Sn(SH)3、-PO3H2、-AsO3H、-AsO4H、-P(SH)3、-As(SH)3、-CH(RSH)2、-C(RSH)3、-CH(RNH2)2、-C(RNH2)3、-CH(ROH)2、-C(ROH)3、-CH(RCN)2或-C(RCN)3,其中R可以是例如具有1、2、3、4或5个碳原子的亚烷基,例如亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚叔丁基或亚正戊基,或具有1或2个芳环,例如2个C6环的芳基,所述C6环如果适当的话可以是稠合的并可以彼此独立地在每种情况下被至少一个取代基适当取代和/或可以彼此独立地在每种情况下包括至少一个杂原子,例如N、O和/或S。在类似的实施方案中,可以提到其中不存在上述基团R的官能团。在这方面,尤其可提到-CH(SH)2、-C(SH)3、-CH(NH2)2、-CH(NH(R-H))2、-CH(N(R-H)2)2、-C(NH(R-H))3、-C(N(R-H)2)3、-C(NH2)3、-CH(OH)2、-C(OH)3、-CH(CN)2、-C(CN)3。
[0095] 所述至少两个官能团原则上可键合到任何合适的有机化合物上,只要确保包括这些官能团的有机化合物能够形成配位键并产生骨架。
[0096] 包括所述至少两个官能团的有机化合物衍生自饱和或不饱和脂族化合物或芳族化合物、或脂族和芳族化合物。
[0097] 脂族化合物或脂族和芳族化合物的脂族部分可以是线性和/或支化和/或环状的,也有可能每化合物多个环。脂族化合物或脂族和芳族化合物的脂族部分可包括1至18、1至14、1至13、1至12、1至11、或1至10个碳原子,例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子。例如,某些实施方案可尤其包括甲烷、金刚烷、乙炔、乙烯或丁二烯。
[0098] 芳族化合物或芳族和脂族化合物的芳族部分可具有一个或多个环,例如两个、三个、四个或五个环,这些环能够互相分开存在和/或至少两个环能够以稠合形式存在。芳族化合物或脂族和芳族化合物的芳族部分可具有一个、两个或三个环。此外,化合物的各环可彼此独立地包括至少一个杂原子,如N、O、S、B、P或Si。芳族化合物或芳族和脂族化合物的芳族部分可包括一个或两个C6环;在两个环的情况下,它们可互相分开存在或以稠合形式存在。可以特别提到的芳族化合物是苯、萘和/或联苯和/或联吡啶和/或吡啶基。
[0099] 所述至少双齿有机化合物可衍生自二元羧酸、三元羧酸或四元羧酸或其含硫类似物。含硫类似物是官能团-C(=O)SH及其互变异构体和-C(=S)SH,其可代替一个或多个羧酸基团使用。
[0100] 对本公开而言,术语“衍生”是指所述至少双齿有机化合物可以以部分脱质子或完全脱质子的形式存在于MOF子单元或MOF基材料中。此外,所述至少双齿有机化合物可包括进一步的取代基,如-OH、-NH2、-OCH3、-CH3、-NH(CH3)、-N(CH3)2、-CN和卤化物。在某些实施方案中,所述至少双齿有机化合物可以是具有1至18个碳原子和另外仅有至少两个羧基作为官能团的脂族或芳族无环或环状烃。
[0101] 对本公开而言,可以举例提到二元羧酸,其可用于实现本公开的任何实施方案,如草酸、琥珀酸、酒石酸、1,4-丁烷二甲酸、1,4-丁烯二甲酸、4-氧代吡喃-2,6-二甲酸、1,6-己烷二甲酸、癸烷二甲酸、1,8-十七烷二甲酸、1,9-十七烷二甲酸、十七烷二甲酸、乙炔二甲酸、1,2-苯二甲酸、1,3-苯二甲酸、2,3-吡啶二甲酸、吡啶-2,3-二甲酸、1,3-丁二烯-1,4-二甲酸、1,4-苯二甲酸、对苯二甲酸、咪唑-2,4-二甲酸、2-甲基喹啉-3,4-二甲酸、喹啉-2,4-二甲酸、喹喔啉-2,3-二甲酸、6-氯喹喔啉-2,3-二甲酸、4,4’-二氨基苯基甲烷-3,3’-二甲酸、喹啉-3,4-二甲酸、7-氯-4-羟基喹啉-2,8-二甲酸、二酰亚胺二甲酸、吡啶-2,6-二甲酸、2-甲基咪唑-4,5-二甲酸、噻吩-3,4-二甲酸、2-异丙基咪唑-4,5-二甲酸、四氢吡喃-4,4-二甲酸、苝-3,9-二甲酸、苝二甲酸、Pluriol E 200-二甲酸、3,6-二氧杂辛烷二甲酸、3,5-环己二烯-1,2-二甲酸、辛二甲酸、戊烷-3,3-二甲酸、4,4’-二氨基-1,1’-联苯-3,3’-二甲酸、
4,4’-二氨基联苯-3,3’-二甲酸、联苯胺-3,3’-二甲酸、1,4-双(苯基氨基)苯-2,5-二甲酸、
1,1’-联萘二甲酸、7-氯-8-甲基喹啉-2,3-二甲酸、1-苯胺基蒽醌-2,4’-二甲酸、聚四氢呋喃-250-二甲酸、1,4-双(羧甲基)哌嗪-2,3-二甲酸、7-氯喹啉-3,8-二甲酸、1-(4-羧基)苯基-3-(4-氯)苯基吡唑啉-4,5-二甲酸、1,4,5,6,7,7-六氯-5-降冰片烯-2,3-二甲酸、苯基茚满二甲酸、1,3-二苄基-2-氧代咪唑烷-4,5-二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、萘-1,8-二甲酸、
2-苯甲酰基苯-1,3-二甲酸、1,3-二苄基-2-氧代咪唑烷-4,5-顺式-二甲酸、2,2’-联喹啉-
4,4’-二甲酸、吡啶-3,4-二甲酸、3,6,9-三氧杂十一烷二甲酸、羟基二苯甲酮二甲酸、Pluriol E 300-二甲酸、Pluriol E 400-二甲酸、Pluriol E 600-二甲酸、吡唑-3,4-二甲酸、2,3-吡嗪二甲酸、5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酸、(双(4-氨基苯基)醚)二酰亚胺-二甲酸、4,4’-二氨基二苯基甲烷二酰亚胺二甲酸、(双(4-氨基苯基)砜)二酰亚胺二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,3-金刚烷二甲酸、1,8-萘二甲酸、2,3-萘二甲酸、8-甲氧基-2,
3-萘二甲酸、8-硝基-2,3-萘甲酸、8-磺基-2,3-萘二甲酸、蒽-2,3-二甲酸、2’,3’-二苯基-对-三联苯-4,4”-二甲酸、(二苯基醚)-4,4’-二甲酸、咪唑-4,5-二甲酸、4(1H)-氧代硫代苯并吡喃-2,8-二甲酸、5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、7,8-喹啉二甲酸、4,5-咪唑二甲酸、4-环己烯-1,2-二甲酸、三十六烷二甲酸、十四烷二甲酸、1,7-庚二甲酸、5-羟基-1,3-苯二甲酸、2,
5-二羟基-1,4-二甲酸、吡嗪-2,3-二甲酸、呋喃-2,5-二甲酸、1-壬烯-6,9-二甲酸、二十烯二甲酸、4,4’-二羟基二苯基甲烷-3,3’-二甲酸、1-氨基-4-甲基-9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-2,3-二甲酸、2,5-吡啶二甲酸、环己烯-2,3-二甲酸、2,9-二氯荧红环-4,11-二甲酸、7-氯-3-甲基喹啉-6,8-二甲酸、2,4-二氯二苯甲酮-2’,5’-二甲酸、1,3-苯二甲酸、2,6-吡啶二甲酸、1-甲基吡咯-3,4-二甲酸、1-苄基-1H-吡咯-3,4-二甲酸、蒽醌-1,5-二甲酸、3,5-吡唑二甲酸、2-硝基苯-1,4-二甲酸、庚烷-1,7-二甲酸、环丁烷-1,1-二甲酸、1,14-十四烷二甲酸、5,6-脱氢降冰片烷-2,3-二甲酸、5-乙基-2,3-吡啶二甲酸或樟脑二甲酸;三元羧酸,如2-羟基-1,2,3-丙烷三甲酸、7-氯-2,3,8-喹啉三甲酸、1,2,3-、1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-丁烷三甲酸、2-膦酰基-1,2,4-丁烷三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1-羟基-1,2,3-丙烷三甲酸、
4,5-二氢-4,5-二氧代-1H-吡咯并[2,3-F]喹啉-2,7,9-三甲酸、5-乙酰基-3-氨基-6-甲基苯-1,2,4-三甲酸、3-氨基-5-苯甲酰基-6-甲基苯-1,2,4-三甲酸、1,2,3-丙烷三甲酸或金精三甲酸;或四元羧酸,如1,1-二氧桥苝并[1,12-BCD]噻吩-3,4,9,10-四甲酸、苝四甲酸如苝-3,4,9,10-四甲酸或(苝1,12-砜)-3,4,9,10-四甲酸、丁烷四甲酸如1,2,3,4-丁烷四甲酸或均-1,2,3,4-丁烷四甲酸、癸烷-2,4,6,8-四甲酸、1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷-
2,3,11,12-四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,11,12-十二烷四甲酸、1,2,5,6-己烷四甲酸、
1,2,7,8-辛烷四甲酸、1,4,5,8-萘四甲酸、1,2,9,10-癸烷四甲酸、二苯甲酮四甲酸、3,3’,
4,4’-二苯甲酮四甲酸、四氢呋喃四甲酸或环戊烷四甲酸,如环戊烷-1,2,3,4-四甲酸。
[0102] 某些实施方案可使用具有一个、两个、三个、四个或更多个环并且其中各环可包括至少一个杂原子的至少单取代的芳族二元羧酸、三元羧酸或四元羧酸,其中两个或更多个环能够包括相同或不同的杂原子。例如,某些实施方案可使用单环二元羧酸、单环三元羧酸、单环四元羧酸、双环二元羧酸、双环三元羧酸、双环四元羧酸、三环二元羧酸、三环三元羧酸、三环四元羧酸、四环二元羧酸、四环三元羧酸和/或四环四元羧酸。合适的杂原子是例如N、O、S、B和/或P。在这方面可提到的合适的取代基尤其是-OH、硝基、氨基或烷基或烷氧基。
[0103] 在某些实施方案中,连接子可包括选自如下的结构部分:苯基结构部分、咪唑结构部分、链烷结构部分、炔结构部分、吡啶结构部分、吡唑结构部分、氧杂环戊二烯结构部分及其组合。在一个特定实施方案中,连接子可以是选自表1中所示的任何结构部分的结构部分。
[0104] 表1:连接子结构部分
[0105]
[0106]
[0107] MOF可以是任何形式,例如丸粒、挤出物、珠粒、粉末、整料或任何其它轮廓分明或不规则的形状。粒子可以是任何尺寸,例如大约.0001mm至大约10mm、大约.001mm至大约5mm、大约.01mm至大约3mm、或大约.1mm至大约1mm。
[0108] 吸附剂材料的活化
[0109] 为了提高用于本公开的实施方案的吸附剂材料的容量,可以将吸附剂材料活化。活化可包括使吸附剂材料经受各种条件(包括但不限于环境温度、真空、惰性气流或它们的任何组合)足够时间以活化该吸附剂材料。
[0110] 在某些实施方案中,活化包括从吸附位点除去水分子。在另一些实施方案中,活化包括从吸附位点除去在该吸附剂材料的制造中残留的非水溶剂分子。在再一些实施方案中,活化包括从吸附位点除去硫化合物或高级烃。在活化过程中利用惰性气体吹扫的实施方案中,也考虑后续溶剂回收步骤。在某些实施方案中,在分子层面从吸附材料中除去污染物(例如水、非水溶剂、硫化合物或高级烃)。
[0111] 在一个特定实施方案中,活化包括从吸附剂材料的表面积中除去水分子。在活化后,吸附剂材料可具有该吸附剂材料的小于大约10%、小于大约8%、小于大约5%、小于大约3%、小于大约1%、小于大约0.8%、小于大约0.5%、小于大约0.3%或小于大约0.1重量%的湿含量。或者,吸附材料的可供吸附预期气体的表面积为容许值(即不含吸附的污染物的理论表面积)的大于大约80%、大于大约85%、大于大约90%、大于大约95%或大于大约98%。材料的表面可以如上文所述测定。
[0112] 在某些实施方案中,活化可以在将吸附剂材料布置在农产品容器内之前或之后进行。在容器外活化吸附剂材料在某些情况中可能是有益的,因为农产品容器可能具有阻碍该活化过程的温度限制。由于在农产品容器外对吸附剂材料施加更高温度的能力,外部法也可产生更短的活化时间。
[0113] 某些实施方案涉及本公开的吸附剂材料,如MOFs(包括MOF粒子、复合MOF材料等)、沸石(包括沸石粒子、复合沸石材料等)等的活化。可以使吸附剂材料经受适于从吸附位点除去污染物(例如水、非水溶剂、硫化合物和高级烃)的温度。该活化可包括使吸附剂材料暴露在例如高于大约40℃、高于大约60℃、高于大约100℃、高于大约150℃、高于大约250℃或高于大约350℃的温度。在另一些实施方案中,温度可以为大约40℃至大约400℃、大约60℃至大约250℃、大约100℃至大约200℃、大约60℃至大约200℃、大约60℃至大约180℃、大约60℃至大约170℃、大约60℃至大约160℃、大约150℃至大约200℃或大约150℃至大约180℃。
[0114] 吸附剂材料的活化可以是施以真空以从吸附位点除去污染物(例如水、非水溶剂、硫化合物和高级烃)。该真空可以例如比大气压低大约10%至大约80%、比大气压低大约10%至大约50%、比大气压低大约10%至大约20%、比大气压低大约20%至大约30%或比大气压低大约30%至大约40%。
[0115] 吸附剂材料的活化还可包括使惰性气体流过该材料以除去污染物(例如水、非水溶剂、硫化合物和高级烃)。惰性气流可包括氮气或稀有气体。用于吹扫的惰性气体总量可以是用于活化吸附剂材料的任何合适的量。在一个特定实施方案中,气体量至少为容纳吸附剂材料(例如粒子)的容器的容积。在另一些实施方案中,气体量为容器体积的至少2倍或容器体积的至少3倍。惰性气体可流过吸附剂材料任何合适的时间,如至少大约1小时、至少大约6小时、至少大约8小时、至少大约16小时、至少大约24小时或至少大约48小时。或者,时间可以为大约10分钟至大约48小时、大约10分钟至大约28小时、大约10分钟至大约16小时、大约30分钟至大约48小时、大约30分钟至大约24小时、大约30分钟至大约16小时、大约1小时至大约48小时、大约1小时至大约24小时、大约1小时至大约16小时、大约10分钟至大约1小时、大约30分钟至大约1小时、大约2小时至大约24小时、或大约4小时至大约16小时。在一些实施方案中,时间可以为至少大约5分钟。
[0116] 可根据本文所述的方法活化任何量的本文中公开的吸附剂材料(例如MOF粒子)。在一个特定实施方案中,吸附剂材料可以为至少大约1克、至少大约500克、大约20克至大约
500克、大约50克至大约300克、大约100克至大约200克或大于500克的量。
[0117] 在另一实施方案中,吸附剂材料可以为至少大约1千克、至少大约500千克、大约20千克至大约500千克、大约50千克至大约300千克或大约100千克至大约200千克的量。
[0118] 吸附剂材料的活化时间可以通过在真空中测量水或非水溶剂的流量(flow)而测定。在某些实施方案中,当水或溶剂含量为吸附剂材料的小于大约10重量%、小于大约8%、小于大约5%、小于大约3%、小于大约1%、小于大约0.8%、小于大约0.5%、小于大约0.3%或小于大约0.1%时,终止该流。
[0119] 任何合适的活化吸附剂材料的手段与本文所述的复合材料和结构相容。例如,粒子可以在形成复合材料前活化、在形成复合材料的同时原位活化或在形成复合材料后活化。
[0120] 在一些实施方案中,可能必须在初始活化后的某一时间点将吸附剂材料再活化。再活化可包括使吸附剂材料经受热、真空和/或惰性气流足以再活化的时间。再活化还可包括用非水溶剂或水洗涤和/或萃取吸附剂材料。
[0121] 吸附剂材料的活化或再活化时间可以通过在真空中测量水或非水溶剂的流量(flow)而测定。在某些实施方案中,当水或溶剂含量为吸附剂材料的小于大约10重量%、小于大约8%、小于大约5%、小于大约3%、小于大约1%、小于大约0.8%、小于大约0.5%、小于大约0.3%或小于大约0.1%时,终止该流。
[0122] 当吸附剂材料在容器外活化时,在并入吸附容器之前可能必须储存和/或运输吸附剂材料。在某些实施方案中,将活化的吸附剂材料储存在塑料贮藏器中,在贮藏器和吸附剂材料之间存在任选的阻隔层。阻隔层可包括例如一个或多个塑料层。
[0123] 当通过惰性气流活化吸附剂材料时,气流可始于容器入口并终止于在不同于入口的位置的容器出口。在另一些实施方案中,惰性气流始于和终止于容器上的相同位置。
[0124] 惰性气流可包括利用单个管引入和从容器中除去惰性气体。在这样的实施方案中,管可包括具有至少一个开口的外段(outer section)以允许惰性气体进入容器,和没有开口的内段(inner section)以允许从容器中除去惰性气体。在另一些实施方案中,气流可包括利用第一个管将惰性气体引入容器和利用第二个管从容器中除去惰性气体。
[0125] 本文中的公开也被认为适用于其它吸附剂材料,如活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛碳、沸石(例如分子筛沸石)、聚合物、树脂和粘土。
[0126] 如果适用,本文中关于吸附剂材料的公开也被认为适用于该材料的整料。
[0127] 复合MOF材料
[0128] 如本文所述的复合MOF材料可以是由至少两种不同材料制成的任何结构,其中一种材料是MOF。结构可以是,但不限于,粒子、薄膜、层、凝胶(包括水凝胶和气凝胶)、交联(包括化学或物理交联)材料或它们的任何合适组合的形式。各结构可具有合适的形态,包括但不限于,均匀混合物、层状结构、核-壳结构、递变材料结构、嵌在基质内的球形或非球形粒子、嵌在基质内的纤维或杆、织造或非织造纤维织物和互穿网络。
[0129] 在某些实施方案中,吸附剂材料是包括MOF材料和非MOF材料的复合材料。在某些实施方案中,MOF材料的质量与吸附剂材料的总质量的比率大于0.5。在某些实施方案中,非MOF材料是选自可生物降解的聚合物、不可生物降解的聚合物、沸石及其组合的材料。在某些实施方案中,吸附剂材料的形态选自均匀混合物、层状结构、核-壳结构、递变材料结构、嵌在基质内的球形或非球形粒子、嵌在基质内的纤维或杆、织造或非织造纤维织物和互穿网络。在某些实施方案中,吸附剂材料的形态是层状结构,其中一个或多个MOF材料层被一个或多个非MOF材料层隔开。
[0130] 某些实施方案的非限制性实例包括具有基于至少MOF和非MOF材料的均匀混合物形态的粒子、具有基于至少MOF和非MOF材料的层状结构(例如MOF和非MOF材料的交替层)形态的粒子、具有基于至少MOF和非MOF材料的核-壳结构形态的粒子(例如以非MOF材料作为核和以MOF作为壳,或以非MOF材料作为壳和以MOF作为核)、具有基于至少MOF和非MOF材料的递变材料形态的粒子(例如MOF或非MOF材料的一种或多种的浓度在各处不等)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的球形或非球形粒子的基质形态的粒子(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入粒子,或以非MOF材料作为嵌入粒子和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的纤维或杆的基质形态的粒子(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入纤维或杆,或以非MOF材料作为嵌入纤维或杆和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的织造或非织造物形态的粒子(例如与非MOF材料一起织造或非织造的MOF)和具有基于至少MOF和非MOF材料的互穿网络形态的粒子(例如与交联或非交联的MOF基质互穿的交联或非交联的非MOF材料基质)、或它们的任何合适的组合。
[0131] 某些实施方案的另一些非限制性实例包括具有基于至少MOF和非MOF材料的均匀混合物形态的薄膜、具有基于至少MOF和非MOF材料的层状结构形态的薄膜(例如MOF和非MOF材料的交替层)、嵌有具有基于至少MOF和非MOF材料的核-壳结构形态的粒子(例如以非MOF材料作为核和以MOF作为壳,或以非MOF材料作为壳和以MOF作为核)的薄膜、具有基于至少MOF和非MOF材料的递变材料形态的薄膜(例如MOF或非MOF材料的一种或多种的浓度在各处不等)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的球形或非球形粒子的基质形态的薄膜(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入粒子,或以非MOF材料作为嵌入粒子和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的纤维或杆的基质形态的薄膜(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入纤维或杆,或以非MOF材料作为嵌入纤维或杆和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的织造或非织造物形态的薄膜(例如与非MOF材料一起织造或非织造的MOF)和具有基于至少MOF和非MOF材料的互穿网络形态的薄膜(例如与交联或非交联的MOF基质互穿的交联或非交联的非MOF材料基质)、或它们的任何合适的组合。
[0132] 某些实施方案的另一些非限制性实例包括具有基于至少MOF和非MOF材料的均匀混合物形态的层、具有基于至少MOF和非MOF材料的层状结构形态的层(例如MOF和非MOF材料的交替层)、嵌有具有基于至少MOF和非MOF材料的核-壳结构形态的粒子(例如以非MOF材料作为核和以MOF作为壳,或以非MOF材料作为壳和以MOF作为核)的层、具有基于至少MOF和非MOF材料的递变材料形态的层(例如MOF或非MOF材料的一种或多种的浓度在各处不等)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的球形或非球形粒子的基质形态的层(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入粒子,或以非MOF材料作为嵌入粒子和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的纤维或杆的基质形态的层(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入纤维或杆,或以非MOF材料作为嵌入纤维或杆和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的织造或非织造物形态的层(例如与非MOF材料一起织造或非织造的MOF)和具有基于至少MOF和非MOF材料的互穿网络形态的层(例如与交联或非交联的MOF基质互穿的交联或非交联的非MOF材料基质)、或它们的任何合适的组合。
[0133] 某些实施方案的另一些非限制性实例包括具有基于至少MOF和非MOF材料的均匀混合物形态的凝胶、具有基于至少MOF和非MOF材料的层状结构形态的凝胶(例如MOF和非MOF材料的交替凝胶)、具有基于至少MOF和非MOF材料的核-壳结构形态的凝胶(例如以非MOF材料作为核和以MOF作为壳,或以非MOF材料作为壳和以MOF作为核)、具有基于至少MOF和非MOF材料的递变材料形态的凝胶(例如MOF或非MOF材料的一种或多种的浓度在各处不等)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的球形或非球形粒子的基质形态的凝胶(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入粒子,或以非MOF材料作为嵌入粒子和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的纤维或杆的基质形态的凝胶(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入纤维或杆,或以非MOF材料作为嵌入纤维或杆和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的织造或非织造物形态的凝胶(例如与非MOF材料一起织造或非织造的MOF)和具有基于至少MOF和非MOF材料的互穿网络形态的凝胶(例如与交联或非交联的MOF基质互穿的交联或非交联的非MOF材料基质)、或它们的任何合适的组合。
[0134] 某些实施方案的另一些非限制性实例包括具有基于至少MOF和非MOF材料的均匀混合物形态的交联材料、具有基于至少MOF和非MOF材料的层状结构形态的凝胶(例如MOF和非MOF材料的交替凝胶,其中这些层交联在一起)、具有基于至少MOF和非MOF材料的核-壳结构形态的交联材料(例如以非MOF材料作为核和以MOF作为壳,或以非MOF材料作为壳和以MOF作为核)、具有基于至少MOF和非MOF材料的递变材料形态的交联材料(例如MOF或非MOF材料的一种或多种的浓度在各处不等)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的球形或非球形粒子的基质形态的交联材料(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入粒子,或以非MOF材料作为嵌入粒子和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的含有嵌在基质内的纤维或杆的基质形态的交联材料(例如以非MOF材料作为基质和以MOF作为嵌入纤维或杆,或以非MOF材料作为嵌入纤维或杆和以MOF作为基质)、具有基于至少MOF和非MOF材料的织造或非织造物形态的交联材料(例如与非MOF材料一起织造或非织造的MOF)和具有基于至少MOF和非MOF材料的互穿网络形态的交联材料(例如与交联或非交联的MOF基质互穿的交联或非交联的非MOF材料基质)、或它们的任何合适的组合。
[0135] 贮存寿命评估
[0136] 图8A显示根据本公开的一个实施方案在玻璃容器中使用吸附剂材料的卷心莴苣贮存寿命试验的结果。玻璃容器各含有大约90克卷心莴苣并含有不同组成/形态的MOFs(100mg)(表1的A520和Z1200),将它们与未处理的对照(无MOFs/吸附剂材料)相比较。在4-5℃培养20天后,MOF处理的莴苣表现出比对照改进的贮存寿命。
[0137] 图8B显示根据本公开的一个实施方案在密封聚乙烯袋中使用吸附剂材料的卷心莴苣贮存寿命试验的结果。将各袋密封并含有30克卷心莴苣,以及10mg、100mg和500mg量的不同MOFs(A520和Z1200)。对各样品使用上文对图8A描述的类似条件并与未处理的对照相比较。含有500mg MOF粒子的各样品带来贮存寿命的最大改进。
[0138] 图9A-9C显示根据本公开的一个实施方案使用吸附剂材料的不同混合物的卷心莴苣贮存寿命试验的结果。在密封聚乙烯袋中用如上所述的类似培养条件进行试验。使用吸附剂材料的不同混合物来处理样品。在A520和Z1200的混合物中(见图9A),具有1:1的A520/Z1200比(50mg A520和50mg Z1200)的混合物表现出产生最佳结果。在A520和沸石13X的混合物中(见图9B),具有3:1的A520/沸石13X比(75mg A520和25mg沸石13X)的混合物表现出产生最佳结果。在沸石13X和Z1200的混合物中(见图9C),这些混合物中的所有都没有表现出呈现相对于彼此的改进但产生比未处理的对照好的结果。
[0139] 图10显示根据本公开的一个实施方案在标准包装材料内对不同类型的吸附剂材料下的卷心莴苣贮存寿命试验的结果。将各吸附剂材料布置在含有500mg吸附剂材料的小袋中。将这些小袋各自置于含有150克卷心莴苣的标准包装中并在4-5℃下培养17天。A520和沸石13X表现出导致最佳贮存寿命增强。
[0140] 吸附剂容器和载体
[0141] 在某些实施方案中,将吸附剂材料装在小袋中。在某些实施方案中,小袋可以是自由形式的小袋、密封的、粘贴的或作为包装或盖子的一部分并入多层膜中(例如热熔或永久粘合到硬壳容器或袋薄膜中)。在某些实施方案中,小袋可以由可生物降解的材料(例如可堆肥聚合物)制成。在某些实施方案中,小袋可以由 (聚四氟乙烯)膜制成。适用于将小袋材料粘结在一起以形成小袋的粘合剂包括例如 丙烯
酸系粘合剂。
[0142] 小袋可具有各种形状之一,包括正方形、矩形、六边形、三角形等,并在一些实施方案中在尺寸(例如长度/宽度)上可以为0.25英寸至12英寸。在一些实施方案中,小袋可具有印刷在其上的警告标签(例如不要食用或吸入内容物的警告)。
[0143] 在一些实施方案中,小袋可包括为控制各种气体进出小袋的质量传递以使其中所含的吸附剂材料的吸附分布(profile)最大化而设置的穿孔。在一些实施方案中,穿孔可以5个针眼/cm2至10个针眼/cm2(例如8个针眼/cm2)、20个针眼/cm2至40个针眼/cm2(例如30个
2 2 2 2
针眼/cm)或50个针眼/cm至70个针眼/cm(例如63个针眼/cm)存在。
[0144] 现在描述示例性小袋。如图11A中所示制备第一批(“批次1”)小袋,各小袋含有0.84g至0.95g吸附剂/小袋,BasoliteTM A520吸附剂粉末/小袋。还如图11B中所示制备第二批(“批次2”)小袋,各小袋含有0.91g至0.99g BasoliteTM A520吸附剂粉末/小袋。批次1和批次2的一些小袋以制成态使用,而另一些在真空下在100℃下活化10小时。
[0145] 图12是批次1和2在RH 97%和室温下的水吸取动力学的图。水吸取基于小袋+其中所含的吸附剂的总重量或基于吸附剂本身的总重量计算。批次1在活化前和后表现出类似的水吸取,而批次2在活化前和后表现出显著的水吸取差异。
[0146] 表2:不同小袋批次的水吸取
[0147]
[0148] 在某些实施方案中,可以将吸附剂材料并入薄膜(例如固态原纤化薄膜(SSFF)),如 薄膜中。薄膜可用作插入物,或可由其它薄膜或食品准许基底保护。在一些实施方案中,薄膜可以是自支撑膜、密封、粘贴到包装、容器或盖子表面上、或布置在多层膜内。在一些实施方案中,薄膜可以是流延薄膜或吹塑薄膜。
[0149] 图13显示根据本公开的一个实施方案并入农产品包装或容器中的示例性吸附膜系统1300。该系统1300包括包封在保护膜1304内的吸附膜1302(例如MOF-Teflon膜)。在一些实施方案中,保护膜是双轴取向聚丙烯(BOPP)膜。吸附膜1302和保护膜1304可以一起经粘合剂1306粘贴到离型衬里1306上。在一些实施方案中,粘合剂是丙烯酸系粘合剂(例如丙烯酸系粘合剂)或任何其它合适的粘合剂。在一些实施方案中,离型衬里包括BOPP、双轴取向聚对苯二甲酸乙二酯(BOPET)、硅纸或任何其它合适的材料中的一种或多种。在某些实施方案中,吸附膜可包装在保护膜1304和离型衬里1306之间,以在取下时,吸附膜1302和保护层1304可经粘合剂1304施加到包装材料或容器的内表面上。在某些实施方案中,离型衬里1306和保护层1304可含有穿孔或使用水敏熔体膜(即EVOH)的临时保护层。
可以为控制水分和各种气体的质量传递以使吸附剂的吸附分布(profile)最大化而设置薄膜穿孔。在一些实施方案中,穿孔可以5个针眼/cm2至10个针眼/cm2(例如8个针眼/cm2)、20个针眼/cm2至40个针眼/cm2(例如30个针眼/cm2)或50个针眼/cm2至70个针眼/cm2(例如63个针眼/cm2)存在。
[0150] 在一些实施方案中,吸附膜厚度为1μm至1000μm、250μm至750μm、或400μm至6000μm(例如500μm)。在一些实施方案中,吸附膜的长度和宽度可以各自独立地为小于1英寸至12英寸。吸附膜内的吸附剂(例如MOF)总重量可以为0.1g至1kg。
[0151] 图14是根据本公开的实施方案制成的吸附膜的水吸取动力学的图以评估BOPP保护层的性能。上曲线对应于集成到密封包装中的活化(即非溶剂化)形式的A520Teflon膜,而下曲线对应于通过BOPP保护层密封的A520Teflon膜。测得BOPP膜的水蒸气透过速率在23℃、85%RH下为0.6g/(m2d)至1.7g/(m2d)。在一些实施方案中,在大约14天的水吸取率为5重量%至10重量%。
[0152] 图15是比较A520自支撑膜(1297m2/g的表面积)与A520粉末(1200m2/g的表面积)的水吸取的水吸附/解吸等温线图。在一些实施方案中,自支撑膜的平均表面积大于1200m2/g,或为1200m2/g至1400m2/g。图16是比较A520自支撑膜(A520,90重量%,1069m2/g的表面积)、结构化A520自支撑膜(A520,90重量%,1062m2/g的表面积)和A520粉末(1200m2/g的表面积)的水吸取的水吸取动力学的图。
[0153] 图17是根据本公开的实施方案制成的带有具有不同穿孔度的保护层的薄膜的水吸取动力学的图。所用穿孔密度为8个针眼/cm2、30个针眼/cm2和63个针眼/cm2。带有具有8个针眼/cm2的穿孔的保护层的薄膜表现出比带有具有更高穿孔度的保护层的薄膜低和慢的水吸取。带有具有30个针眼/cm2和63个针眼/cm2的保护层的薄膜在第一天几乎没有表现出差异,但随后饱和至与无保护层的A520teflon膜类似的容量。
[0154] 在某些实施方案中,可以将MOF并入墨水或涂层(例如印刷墨)中。在某些实施方案中,墨水或涂层可包括例如一种或多种粘合剂制剂、一种或多种分散剂或附加组分(例如表面活性剂,如糖基表面活性剂)。粘合剂的实例包括水性粘合剂制剂、聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合剂制剂(例如20%湿,在OPP和低密度聚乙烯(LDPE)上)和 基粘合剂。
[0155] 在某些实施方案中,涂层的厚度可以为0.01μm至50μm。在某些实施方案中,涂层的表面积可以为300m2/g至700m2/g(例如520m2/g)。
[0156] 在一些实施方案中,薄膜或墨水可以以0.1g至2g的量存在于包装或容器中。
[0157] 在一些实施方案中,涂层可以是可UV固化涂层。例如,MOF可以与聚合物(低聚物)和光引发剂混合以在紫外线(UV)灯下施加以提供该涂层的快速固化。可UV固化涂层组合物的一个实例包括与丙烯酸系单体和N-乙烯基化合物(例如N-乙烯基己内酰胺)混合的A520MOF(在1%浓度下)。
[0158] 在一些实施方案中,吸附剂(例如MOF)粒子可以均匀分布在涂层或墨水内。在一些实施方案中,吸附剂粒子可以不均匀分布,具有大粒子到小粒子的梯度(例如从薄膜的一个表面到薄膜的另一表面)。可以例如通过使用多层沉积法施加不同尺寸的粒子来制备梯度分布。
[0159] 图18是比较根据本公开的一个实施方案制成的MOF粉末与MOF涂层的水吸附等温线图。该粉末对应于具有1200m2/g的表面积的A520粉末,且该涂层对应于在OPP上的A520印刷涂层(例如20重量%湿、65重量%干)。
[0160] 在一些实施方案中,吸附膜可以是根据配混法(例如通过直接添加,如预混或单独进料,至最终浓度,或借助母料)制成的共挤膜,如MOF共挤膜。在一些实施方案中,母料可含有被聚合物浸渍的0.1重量%至20重量%MOF。合适的聚合物可包括,但不限于,PP、OPP、PE、LDPE(例如Riblene FF29)、聚氯乙烯、聚碳酸酯、polyeurothene、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚氨酯、PMMA、氯化聚合物、卤化聚合物、硅基聚合物、可堆肥聚合物,以及共聚物和它们的组合。在一些实施方案中,可包括一种或多种共添加剂,包括但不限于,抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、填料、着色剂、纤维、加工助剂、成核剂、导电和抗静电剂、增容剂、分散助剂、酸清除剂、阻燃剂、交联剂、氧降解剂、以及它们的组合。可以由母料通过在单或双螺杆挤出机上与附加聚合物(例如LDPE)配混制造MOF共挤膜。其它形式的吸附剂材料或膜包括连续形状,例如流延膜(例如可能随后压缩成型或真空成型)、取向膜(例如单取向、双取向)、吹塑膜、纤维膜(例如织造和非织造物)和通过研磨(例如室温研磨、低温研磨)制造以供随后加工(例如烧结板或通过流化床法的线涂布)的形式。其它形式的吸附剂材料或薄膜包括非连续形状,例如注射成型或吹塑材料/薄膜。
[0161] 在上文的描述中,描述了许多具体细节,如具体材料、尺寸、工艺参数等,以提供对本公开的实施方案的充分理解。具体要素、结构、材料或特征可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。词语“实例”或“示例性”在本文中用于表示充当一个实例、例子或例证。本文中被描述为“实例”或“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利。相反,词语“实例”或“示例性”的使用意在以具体方式提出概念。本申请中所用的术语“或”意在表示可兼的“或”而非排他的“或”。也就是说,除非另行规定或从上下文中清楚可见,“X包括A或B”意在表示任何天然可兼排列。也就是说,如果X包括A;X包括B;或X包括A和B,则在任一上述情况下都符合“X包括A或B”。此外,本申请和所附权利要求书中所用的冠词“a”和“an”通常应被解释为是指“一种或多种”,除非另行规定或从上下文中清楚可见是指单数形式。
[0162] 在本说明书通篇提到的“一种实施方案”、“某些实施方案”或“一个实施方案”是指联系该实施方案描述的具体要素、结构或特征包括在至少一个实施方案中。因此,术语“一种实施方案”、“某些实施方案”或“一个实施方案”在本说明书通篇各处的出现不一定都是指同一实施方案,这样的提及是指“至少一个”。