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TWI389829B - 用於運輸或貯存可氧化分解之食品的系統及方法 - Google Patents

用於運輸或貯存可氧化分解之食品的系統及方法 Download PDF

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TWI389829B
TWI389829B TW096122513A TW96122513A TWI389829B TW I389829 B TWI389829 B TW I389829B TW 096122513 A TW096122513 A TW 096122513A TW 96122513 A TW96122513 A TW 96122513A TW I389829 B TWI389829 B TW I389829B
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Laurence D Bell
David G Schanzer
Brian J Westcott
Original Assignee
Global Fresh Foods
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Publication date
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Description

用於運輸或貯存可氧化分解之食品的系統及方法
本發明係關於用於延長例如所捕撈之新鮮魚類等可氧化分解之食品之貯存期的系統及方法。
例如魚、肉、禽肉、麵包食品、水果、穀物及蔬菜等可氧化分解之食品在常壓環境中之貯存期係有限的。在常壓環境中存在之氧氣量會導致氣味、滋味、顏色及質地發生變化，致使食品質量因化學效應或因需氧性腐敗菌之孳生而總體上變差。
人們已使用改良之空氣包裝(MAP)藉由抑制腐敗菌及病原體來延長貯存期及提高所貯存食品之安全性。MAP係以單種氣體或多種氣體之混合物在食品貯存包裝中取代常壓環境。在MAP中所用之氣體最常為氧氣(O2 )、氮氣(N2 )及二氧化碳(CO2 )之組合。在大多數情形中，能藉由將降低O2 濃度與提高CO2 濃度相結合來獲得細菌抑制效果。Farber,J.M.1991.Microbiological aspects of modified－atmosphere packaging technology：a review.J.Food Protect.54：58－70。
在傳統MAP系統中，在最初取代常壓環境之後並不操縱MAP氣體成分。因此，食品包裝中所存在氣體之成分有可能會因氣體擴散入及擴散出食品、氣體擴散入及擴散出食品包裝、及微生物新陳代謝而隨時間發生變化。
人們已經在使用MAP系統及有關技術來運輸及貯存食品。然而，該等系統會對對氧化分解比較敏感之食品(例如魚)之運送施加很大的限制。首先且最重要的是，該等系統之製冷及除氧過程係整合至單個密封容器中(通常係冷藏貨運容器－冷藏單元)，因而在打開時，所運輸食品會整個地暴露於周圍空氣條件下。此會限制將食品分至不同運送地點之能力且通常要求買方在打開後購買全部產品。第二，將除氧過程整合至容器內便決定了無意間或過早地弄破密封容器中之密封件會危及全部產品。第三，將除氧製程整合入貨運容器中並不允許在貯存及/或運輸期間在容器內存在分開之空氣條件，從而限制該過程之靈活性。第四，當容器內之空氣壓力變得小於容器外部之壓力時，貨運容器之密封尤其困難。
除上文所述之傳統MAP系統外，亦已開發出使用一外部燃料電池來除氧之易腐爛食品運輸系統，例如第6,179,986號美國專利所揭示者。該專利描述使用燃料電池，該燃料電池係在密封容器外部操作，以致於其需要將燃料電池之至少一種反應產物排放至密封容器外部。另外，在第'986號美國專利中所述之系統需要使用一專用電源為燃料電池供電。
上文所述之系統具有諸多缺點，從而使其不合乎長期運輸或貯存可氧化分解之食品之需要。因此，需要一種能在運輸及貯存期間延長可氧化分解之物質之貯存期的改良系統，其應避免傳統運輸及貯存技術之一種或多種缺點。另外，較佳具有運輸並隨後在不同目的地移出所運輸食品中不到全部模組化包裝之能力，而不會破壞其餘模組化包裝之保存環境。
本發明提供適用於延長食品且尤其係新鮮魚類之貯存期之裝運箱、包裝模組、系統及方法。本發明之一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品且具有有限之氧氣滲透性的壓力穩定且可密封之裝運箱。該裝運箱包括一個或多個容納於該裝運箱內部之燃料電池，該一個或多個燃料電池能夠將氫氣與氧氣轉化成水。在一個實施例中，該裝運箱進一步包括一容納元件，其適用於保持該裝運箱內部的一氫氣源。該裝運箱中之氫氣源容納元件較佳係一盒子，其構造用於容納該氫氣源及燃料電池。另一選擇為，該氫氣源可處於該裝運箱外部，限制條件為該外部氫氣源與該燃料電池之陽極進行氣體連通、從而朝裝運箱內部提供氫氣。
在較佳實施例中，該裝運箱係選自由如下裝運箱組成之群：包含撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，該材料在塌縮或膨脹時不會刺破；及包含剛性材料之裝運箱，該剛性材料能夠在外部壓力與內部壓力之間的壓力差高達約0.5個大氣壓時保持其結構整體性。
本發明之另一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品之包裝模組，其包括：一具有有限氧氣滲透性之壓力穩定密封裝運箱；一可氧化分解之食品；一位於該裝運箱內部之燃料電池，其能夠將氫氣與氧氣轉化成水；及處於該裝運箱內部之氫氣。
本發明之再一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品之系統，其包括一個或多個包裝模組。每一包裝模組包括：一具有有限氧氣滲透性之壓力穩定之密封裝運箱；一可氧化分解之食品；一處於該裝運箱內部之燃料電池，其能夠將氫氣及氧氣轉化成水；及處於該裝運箱內部之氫氣。
在該包裝模組及系統之較佳實施例中，該裝運箱係選自由如下裝運箱組成之群中：包含撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，該材料在塌縮或膨脹時不會刺破；及包含剛性材料之裝運箱，該剛性材料能夠在外部壓力與內部壓力之間的壓力差高達約0.5個大氣壓時保持其結構整體性。在某些實施例中，該包裝模組進一步包括一容納元件，其適用於保持一處於該裝運箱內部之氫氣源；較佳地，該裝運箱中之該氫氣源容納元件經設計以容納該氫氣源及該燃料電池。在其他實施例中，該氫氣源可處於該裝運箱外部，限制條件為該外部氫氣源與該燃料電池之陽極進行氣體連通、藉此朝裝運箱內部提供氫氣。
在再一較佳實施例中，該包裝模組不包含一用於在運輸或貯存期間在該包裝模組內保持正壓之氣體源。所要運輸及/或貯存之可氧化分解之食品較佳係魚類。更佳地，所述魚類係選自由如下組成之群之新鮮捕撈之魚類：鮭魚(salmon)，羅非魚(tilapia)，鮪魚(tuna)，蝦，鱒魚(trout)，鯰魚(catfish)，海鯛(sea bream)，黑鱸(sea bass)，條紋鱸(striped bass)，紅石首魚(red drum)，鯧參魚(pompano)，黑線鱈(haddock)，鱈魚類(hake)，大比目魚(halibut)，大西洋鱈(cod)，及北極嘉魚(arctic char)。更佳地，所要運輸及/或貯存之新鮮魚鮭魚或羅非魚。
另外，在某些實施例中，該氫氣源係一囊式氫氣源、剛性容器氫氣源、或者包含二氧化碳及少於5%(以體積計)之氫氣之氣體混合物。如上文所述，該氫氣源可處於該裝運箱/模組之內部或外部。在某些實施例中，該包裝模組進一步包括一風扇，該風扇較佳由該燃料電池供電。
在某些實施例中，該系統進一步包括一處於該包裝模組外部之溫度控制系統，以使該模組內部之溫度保持在一足以保持食品新鮮度之程度。
本發明之另一態樣提供一種用於使用上文所述之包裝模組來運輸及/或貯存可氧化分解之食品之方法。該方法包括如下步驟：移除一容納一可氧化分解之材料之包裝模組中之氧氣，以在一包裝模組內產生一減氧環境；密封該裝運箱；在運輸或貯存期間操作該燃料電池，以藉由存在於該裝運箱中之氫氣將氧氣轉化成水，以在該裝運箱內保持減氧環境；及在該裝運箱中運輸或貯存該材料。該包裝模組包含：一具有有限氧氣滲透性之壓力穩定之可密封裝運箱；一處於該裝運箱內部之燃料電池；及一氫氣源，其在該裝運箱內部提供氫氣。
本發明之再一態樣提供一種用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品之方法，其包括如下步驟：獲得具有有限氧氣滲透性之壓力穩定之密封裝運箱，其容納一可氧化分解之材料，其中該裝運箱連接至一包含一燃料電池及一氫氣源之模組，以使該燃料電池之陽極直接連通該裝運箱之環境；在運輸或貯存期間操作該燃料電池，以使該燃料電池將該裝運箱中之氧氣轉化成水；及在該裝運箱中運輸或貯存該材料。在本發明該態樣之某些實施例中，在一足以使氣體交換自然地最小化或停止之初期時間後，將該模組自該裝運箱斷開。在某些實施例中，該初期時間係介於約0.5與50小時之間。在再一些實施例中，當氧氣量達到並保持低於一預定量時，將該模組自該裝運箱斷開。在某些實施例中，該預定氧氣量低於5%氧氣v/v。在某些較佳實施例中，該預定氧氣量係低於1%氧氣v/v。
在其他實施例中，該燃料電池經程式化以在一足以使氣體交換自然地最小化或停止之初期時間後停止運作。在某些實施例中，該初期時間係介於約0.5與50小時之間。在再一些實施例中，該燃料電池經程式化以在氧氣量達到並保持低於一預定量時停止操作。在某些實施例中，該預定氧氣量低於5%氧氣v/v。在某些較佳實施例中，該預定氧氣量係低於1%氧氣v/v。
本發明之另一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品之壓力穩定之可密封裝運箱，其包括：一燃料電池，其能夠將氫氣與氧氣轉化成水，其中該燃料電池處於該裝運箱內部；一適用於保持一處於該裝運箱內部之氫氣源之容納元件或者一自一外部氫氣源與該燃料電池之陽極氣體連通之入口；以及一二氧化碳清除器，其與該燃料電池陽極連通。在某些實施例中，該二氧化碳清除器包含熟石灰。
二氧化碳清除器或二氧化碳吸收器或二氧化碳洗滌器在本文中可通用。
在一實施例中，該除氧過程係在該裝運箱中加入食品之前進行；在另一實施例中，其係在該裝運箱中加入食品之後進行。
該方法可用於運輸或貯存食品達100天之時期。舉例而言，貯存時期介於5天與50天之間，或者另一選擇為，介於15天與45天之間。在某些實施例中，該方法進一步包括在運輸或貯存期間在該裝運箱中保持一足以保持材料新鮮性之溫度。
在較佳實施例中，執行該方法，使該氧氣減少環境包含不到1%之氧氣，或者另一選擇為，該減氧環境包含不到0.1%之氧氣，或者再一選擇為，該減氧環境包含不到0.01%之氧氣。
較佳地，該減氧環境包含低量(<0.1% O2 )直至不包含氧氣、二氧化碳、氮氣，以及低量(<0.1% H2 )直至不包含氫氣；包含二氧化碳及氫氣；包含二氧化碳及氮氣；包含氮氣；或者包含二氧化碳、氮氣及氫氣。
本發明囊括適用於運輸及貯存可氧化分解之食品之系統及方法。本文所述之系統及方法能夠在一運輸容器中連續地清除貯存於單個裝運箱中之食品周圍空氣環境中之氧氣。
如在下文中所更全面地說明，在本發明中所使用之裝運箱或包裝模組較佳不包含一整合溫度控制系統，而是依靠其運輸容器之溫度控制系統。另外，該裝運箱或包裝模組設計成能承受或補償運輸及/或裝運期間之內部壓力損耗(或增益)。
在運輸及/或貯存期間進行除氧能獲得一適用於長期保持材料新鮮度之受控減氧環境。結果，可氧化分解之材料之運輸及/或貯存時期可長於當前使用傳統裝運及貯存技術所可達成之時期。本文所述之系統及方法能夠例如使用運輸貨船將例如魚等可氧化分解之材料運輸至原本只能藉由更昂貴之空中運輸來服務之市場上。預期本發明亦可用於達成對其他可氧化分解之材料之長期貯存及保存，例如(舉例而言)人造物品、原稿及其他需要防止甚至最低限度地暴露於氧氣中之材料。在此一實施例中，貯存時間極大地增大為包含長達數十年或更長。
在一實施例中，本發明提供適用於延長可氧化分解之食品之貯存期之系統及方法。在一較佳實施例中，該可氧化分解之食品係非呼吸性的。非呼吸性食品不呼吸。換言之，該等食品不吸入氧及伴隨地釋放出二氧化碳。非呼吸性食品之實例包括捕撈的新鮮的或經過處理的魚、肉(例如牛肉、豬肉及羊肉)、禽肉(例如雞肉、火雞肉及其他野禽及家禽)、以及麵包商品(例如麵包、玉米粉圓餅及麵粉糕餅、用於製成麵包及麵粉糕餅之包裝混合物、及以穀物為主之快餐食品)。本發明系統及方法所要運輸及/或貯存之較佳非呼吸性食品包括捕撈的新鮮的魚或經處理的魚，例如鮭魚、羅非魚、鮪魚、蝦、鱒魚、鯰魚、海鯛、黑鱸、條紋鱸、紅石首魚、鯧參魚、黑線鱈、鱈魚類、大比目魚、大西洋鱈、北極嘉魚、貝類及其他海產食品。更佳地，非呼吸性食品係新鮮的鮭魚或新鮮的羅非魚，且該非呼吸性食品最佳係新鮮的智利大西洋所捕撈之鮭魚。
大體而言，本發明之系統及方法涉及一種包裝模組，其包括：一裝運箱，所要運輸及/或貯存之可氧化分解之食品；及一除氧裝置，其在存在氧氣時較佳連續地自該裝運箱內除氧(較佳低於一預定量)，藉以至少在貯存及/或運輸期之一部分期間控制食品周圍之氣體環境。該裝置亦稱作除氧器。在某些情形中，將希望採用不止一個除氧器來更有效地清除裝運箱環境中之氧氣。將可氧化分解之食品插入該裝運箱中，並操縱該裝運箱中之環境，以在該裝運箱中形成一減氧環境。在一較佳實施例中，該裝運箱內之減氧環境係藉由施加真空及/或引入低氧氣體源來沖洗該裝運箱內之環境而形成。在沖洗該裝運箱之後，該裝運箱內之環境便成為減氧環境。然後密封該裝運箱。較佳地，當存在氧時，該除氧器在整個運輸及/或貯存期間運作，以在該包裝模組內保持減氧環境，由此保持可氧化分解之材料之新鮮性。
本發明之一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之食品的具有有限氧氣滲透性之壓力穩定可密封裝運箱。壓力穩定之裝運箱係一在本文所定義之減氧條件下鑒於長期運輸或貯存期間所出現之壓力差允許在裝運箱內保存材料之裝運箱。該壓力差係在運輸及/或貯存期間因氣體吸收或釋放而使裝運箱中所存在氣體體積減小或增大之結果。較佳地，該具有有限氧氣滲透性之壓力穩定可密封裝運箱係一包含在塌縮或膨脹時不會刺破之撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱或者一包含剛性材料之裝運箱。
一由在塌縮或膨脹時不會刺破之撓性、可塌縮或可膨脹材料製成之裝運箱使得無需在運輸及/或貯存期間使用例如以下等方法來補償壓力差：使用一氣體源在該裝運箱內保持正壓。相應地，在一較佳實施例中，該裝運箱不需要使用一引入氣體源來保持裝運箱內之壓力。一般而言，該等裝運箱係由撓性澆注或擠製塑膠板製成。
該撓性、可塌縮或可膨脹之裝運箱材料係一種具有有限之氧氣滲透性之材料。具有有限氧氣滲透性之材料較佳具有小於10立方公分/100平分英吋/24小時/1個大氣壓之氧氣傳遞率(OTR)，具有有限氧氣滲透性之更佳材料係OTR小於5立方公分/100平分英吋/24小時/1個大氣壓之材料，具有有限氧氣滲透性之尤其更佳之材料係OTR小於2立方公分/100平分英吋/24小時/1個大氣壓之材料；具有有限氧氣滲透性之最佳材料係OTR小於1立方公分/100平分英吋/24小時/1個大氣壓之材料。可用於製作撓性、可塌縮或可膨脹裝運箱之材料之非窮盡性列表顯示於表1中。
剛性材料係任何能以其幾何形狀形式自支撐且不容易折疊、塌縮、膨脹或壓縮之材料。一般而言，由剛性材料製成之裝運箱係由模製塑膠或金屬或類似材料製成，並可呈盒子、室、船艙或冷藏容器之形式。剛性材料較佳係任何能夠在外部壓力與內部壓力間之壓力差高達約0.3個大氣壓時保持其結構整體性之材料，更佳地，剛性材料能夠在外部壓力與內部壓力間之壓力差高達約0.4個大氣壓時保持其結構整體性，最佳地，剛性材料能夠在外部壓力與內部壓力間之壓力差高達約0.5個大氣壓時保持其結構整體性。另外，本發明亦涵蓋使用一包含剛性材料之裝運箱，其受益於對因裝運箱中所存在之氣體體積減小或增大而產生之壓力差的補償。對壓力差之補償可藉由此項技術中所知之諸多方式來達成，包括但不限於使用氣體源來保持正壓及使用可因應壓力差而膨脹或收縮之氣囊。剛性材料係任何能夠保持剛性結構之材料。剛性材料之實例包括但不限於能夠保持剛性結構之剛性塑膠，包括丙烯酸樹脂(例如玻璃纖維)、聚碳酸酯(例如Lexan)、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯、聚酯、尼拉特隆聚胺基甲酸酯、路塞特樹脂、聚二氟亞乙烯(PVDF)、聚碸等等以及其他能夠保持剛性結構之材料，例如金屬。
該裝運箱進一步包括一個或多個除氧器以用於只要氧氣存在便除去裝運箱內環境中之氧氣。除氧器係藉由除去密封裝運箱之後可能引入系統中之氧氣而保持裝運箱內之減氧環境。舉例而言，氧氣可能藉由經由具有有限氧氣滲透性之材料或者裝運箱之密封處擴散入裝運箱而引入。氧氣亦可藉由裝運箱內之可氧化分解之食品或自包裝食品之容器釋放出。
在一較佳實施例中，除氧器係一消耗分子氧之燃料電池。較佳地，該燃料電池係一氫燃料電池。本文中所述之"氫燃料電池"係任何能將氧氣與氫氣轉化成水之裝置。在一較佳實施例中，整個燃料電池係處於裝運箱內部。此可藉由在裝運箱或包裝模組內部具有氫來達成。該燃料電池之陽極係與氫氣源連通。氫能產生質子及電子。燃料電池之陰極係與裝運箱中之環境(氧氣源)連通。在氧氣存在下，陽極所產生之質子及電子與存在於陰極處之氧氣發生反應而產生水。在一較佳實施例中，燃料電池並不需要外部電源來將氧氣及氫氣轉化成水。在另一實施例中，燃料電池係連接至一指示器，該指示器指示燃料電池何時運作及何時具備氫氣。
在另一實施例中，實際燃料電池係處於裝運箱外部，但以一種方式與裝運箱之氣體環境直接連通，該方式可使陽極及陰極處所形成之產物保持處於裝運箱內部。在此一實施例中，將該燃料電池視為處於裝運箱內部，乃因其產物係保持處於裝運箱內部。
在一實施例中，氫氣係純淨之氫氣氣體。氫氣源較佳包含於一氣囊內或者另一氫氣源內，該另一氫氣源包含於裝運箱內部或外部、但朝裝運箱內部提供氫氣，以使整個反應過程包含於裝運箱內。氫氣較佳以一種能較佳在運輸或貯存期之持續時間內提供氫氣之方式與氫氣燃料電池之陽極直接連通。在使用時，氣囊係由任何能夠容納氫氣之材料製成。舉例而言，可使用表1中所列材料作為氣囊材料。
在另一實施例中，該氣囊容納一非壓縮式氫氣源，儘管亦可使用壓縮式氫氣源。
在另一實施例中，氫氣源容納於一剛性容器(例如氣瓶)內，該氣瓶容納於裝運箱內部或外部，但其中將氫氣提供至裝運箱內，以使整個反應過程容納於裝運箱內。在該實施例中，氫氣源係一壓縮式或非壓縮式氫氣源。剛性容器係以一種能在運輸或貯存期之持續時間內提供氫氣之方式與氫氣燃料電池直接連通。壓縮式氫氣源較佳保持處於不大於10,000 psia且較佳不同於40 psia之壓力。
在其他實施例中，氫氣源係藉由化學反應而產生。以化學方式產生氫氣之方法之實例在此項技術中眾所習知並包括藉由電解製程產生氫氣，包括使用PEM電解劑、使用氫氧化鈉或氫氧化鉀之鹼性電解劑、固體氧化物電解劑，及自硼氫化鈉產生氫氣。在每一情形中，皆可在裝運箱內部或外部產生氫氣，只要可在內部朝燃料電池之陽極提供氫氣即可。
在另一實施例中，氫氣源係一氣體混合物，其包含存在於裝運箱環境中之氫氣。在該實施例中，氣體混合物較佳包含二氧化碳及氫氣。在其他實施例中，氣體混合物包含氮氣及氫氣。在再一些實施例中，氣體混合物包含氫氣、二氧化碳及氮氣。預期其他惰性氣體亦可存在於該氣體混合物中。存在於該氣體混合物中之氫氣之量較佳按體積計小於10%之氫氣，更佳按體積計小於5%之氫氣，最佳係按體積計小於2%之氫氣。該氣體混合物係在引入可氧化分解之材料之前、期間或之後且在密封裝運箱之前引入裝運箱內。
應瞭解，用語"裝運箱內部之氫氣"或"裝運箱內部之氫氣源"意指氫氣氣體處於裝運箱內並與燃料電池之陽極氣體連通，以使氫氣將與氧氣反應而形成水。最終之氫氣源係處於內部還是外部並不重要，只要氫氣氣體處於裝運箱中並與陽極氣體連通以便與氧氣反應即可。
在某些實施例中，裝運箱包含二氧化碳清除器。二氧化碳有可能滲透過PEM到達陽極，從而干擾氫氣通往陽極板。藉由二氧化碳清除器自燃料電池之陽極板中清除某些或所有二氧化碳便能夠增強氫氣對燃料電池之通達性，並由此增強燃料電池清除裝運箱環境中之氧氣之能力。
在此項技術中存在諸多種製程可用於二氧化碳清除器中。該等方法包括吸收製程、吸附製程(例如變壓吸附(PSA)及變溫吸附(TSA)方法)、及基於薄膜之二氧化碳清除。可用於二氧化碳清除器中之化合物包括但不限於熟石灰、活性碳、氫氧化鋰、及金屬氧化物，例如氧化銀、氧化鎂及氧化鋅。亦可藉由以氣體(例如氫氣或水蒸汽)吹掃陽極來清除陽極中之二氧化碳。
在一實施例中，二氧化碳清除器包含熟石灰。在該實施例之一實例中，在一濾筒中容納熟石灰，該濾筒與燃料電池陽極蒸汽連通，以使存在於燃料電池陽極板處之二氧化碳接觸並被吸收至熟石灰內。一特定實施例包括與陽極出口蒸汽連通之單個熟石灰濾筒，如在圖5中所示。在另一實施例中，則使用兩個分別與一陽極出口蒸汽連通之熟石灰濾筒(圖6)。在每一情形中，該(該等)熟石灰過濾器皆有利於移除燃料電池陽極板中之二氧化碳。
在某些實施例中，該裝運箱經設計以為管子、導線等等提供入口，以便可將例如氫氣等外部氣體引入裝運箱內或者可使用一外部電源來操作風扇及除氧器。此種入口係使用可密封之附件來提供，並可在裝運箱內保持低氧環境。在一個特定實施例中，該裝運箱經設計以允許自一外部源朝內部燃料電池氫氣供應系統引入氫氣。在另一實施例中，該外部氫氣源旨在輔助使用氫氣來吹掃燃料電池。
可使用除燃料電池以外之其他除氧器來清除裝運箱中之氫氣。舉例而言，可使用例如含鐵之吸收器等氧氣吸收器以及氧氣吸附器。氧氣吸收器及吸附器在此項技術中為人們所知並可在市面上購得。除氧器亦包含利用變壓吸附方法(PSA)及薄膜分離方法之除氧器。
可使用觸媒系統作為除氧器，例如彼等利用諸如鉑或鈀觸媒等金屬元素之觸媒系統，但使用為提供高的觸媒表面積所需之粉末會存在造成污染之風險。儘管如此，當使用恰當之安全措施時，亦可採用該等觸媒系統。此等安全措施包括將金屬觸媒嵌入一薄膜電極總成內，例如存在於PEM燃料電池中之薄膜電極總成內。
在一實施例中，裝運箱進一步包括一適合保持氫氣源之容納元件，以便將氫氣源穩定地容納於裝運箱內。舉例而言，該容納元件係一盒子，其經設計以穩定地容納氫氣源。在該實施例之另一態樣中，該容納元件經設計以容納氫氣源與燃料電池二者。在其他實施例中，該容納元件係一固定至裝運箱之內壁上之套管。該套管能夠容納一氣囊容器氫氣源或剛性容器氫氣源以及其他適合容納氫氣源之容器。在該兩種情形中，氫氣源皆與燃料電池之陽極直接連通。
當在包裝模組中所使用之除氧器係一氫氣燃料電池時，將存在因氫氣與氧氣反應而產生之液體或氣體形式的一定量的水。由此產生之水釋放至裝運箱內。可能希望在裝運箱內包含一種用於容納或清除水之構件。舉例而言，該裝運箱可進一步包含水容納裝置，例如託盤或水箱，其經設計以在燃料電池中產生水時收集水。另一選擇為，該裝運箱可包含用於吸收及容納水之乾燥劑或吸收劑材料。適合之乾燥劑及吸收劑材料在此項技術中眾所習知。另一選擇為，可將水排放至裝運箱外部，由此提供一適宜之環境來貯存及運輸最佳貯存於乾燥環境中之商品。
該裝運箱經設計以在材料周圍保持一減氧環境。該減氧環境使材料能夠長時期地貯存及/或運輸，同時保持材料之新鮮性。在引入材料之後但在密封裝運箱之前，視需要藉由施加真空及/或引入一低氧自由氣體源來沖洗裝運箱內之環境。此時，裝運箱內之環境係一減氧環境。在一特定實施例中，該減氧環境中之氧氣量係低於1%之氧氣，或者另一選擇為，該減氧環境中之氧氣量係低於0.1%之氧氣，或者再一選擇為，該減氧環境中之氧氣量係低於0.01%之氧氣。
在某些實施例中，在密封裝運箱之前朝裝運箱內引入一低氧氣體源。該低氧氣體源較佳由CO2 構成，或者由包含CO2 作為其一組分之氣體混合物構成。CO2 無色、無味、不可燃且可抑制細菌，且其不會在食品上留下有毒殘留物。在一實施例中，該低氧氣體源係100% CO2 。在另一實施例中，該低氧氣體源係CO2 與氮氣或另一種惰性氣體之混合物。惰性氣體之實例包括但不限於氬氣、氪氣、氦氣、一氧化氮、氧化亞氮、及氙氣。該低氧氣體源之成分可有所改變以與食品相適合，且在此項技術中眾所習知。舉例而言，用於運輸及貯存鮭魚之低氧氣體源較佳係100% CO2 。其他魚類，例如羅非魚，較佳係使用60% CO2 及40%氮氣作為低氧氣體源進行貯存及運輸。
裝運箱包含一頂部空間，以便能夠吸收氣體，例如氧氣及低氧氣體源。在某些實施例中，該頂部空間佔裝運箱內部體積之約5%至約95%。在其他實施例中，該頂部空間佔該裝運箱內部體積之約15%至約40%，或者另一選擇為，該頂部空間佔該裝運箱內部體積之約20%至35%。
該裝運箱構造成使內部裝運箱環境與除氧器連通，以便允許只要在裝運箱環境中存在氧氣便清除內部裝運箱環境中之氧氣分子，較佳使氧氣低於一預定量。該裝運箱中之除氧器經設計以清除內部裝運箱環境中之氧氣，以使氧氣量保持低於一將致使材料新鮮度降低或變質之量。除氧器在運輸及/或貯存期間保持此種低之氧氣量。該減氧環境中之氧氣量係低於1%之氧氣，更佳係低於0.1%之氧氣，最佳係低於0.01%之氧氣。
可藉由使用風扇使空氣在裝運箱內循環、由此有利於除氧器與裝運箱環境中氧氣之接觸來增強除氧器之效率。當使用燃料電池時，在某些實施例中，可將風扇構造成靠在燃料電池將氫氣與氧氣轉化成水時所形成之能量來運行。
在裝運箱之整體性被打破、使得意外地有大量含氧空氣引入裝運箱環境之情況下，除氧器將不能清除所有引入之氧氣。在一較佳實施例中，裝運箱進一步包括一指示器，其將對人們提示如下事實：裝運箱中之氧氣量已超過所規定減氧環境之量。
裝運箱視需要包含監測器，以監測氧氣量、氫氣量、燃料電池運作、及溫度。在一特定實施例中，使用一氧氣感測器，例如一微量氧氣感測器(Teledyne)，來監測裝運箱環境中所存在氧氣之量。
本發明之另一態樣提供一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解之材料之包裝模組。該包裝模組包含一如上文所述加以構造之裝運箱。在該包裝模組中，該裝運箱得到密封並容納所要運輸及/或貯存之可氧化分解之材料、及一除氧器件，只要存在氧氣，該除氧器件便清除材料周圍環境中之氧氣，較佳使氧氣低於一預定量。該裝置位於密封之裝運箱內。例如空調構件、加熱構件等溫度控制構件較佳不整合入該包裝模組中，且該模組之尺寸使包含單個溫度控制構件之貨運容器可容納多個模組。在此等情形中，可使每一裝運箱具有不同之氣體環境及不同之包裝材料。
本發明之另一態樣提供一種用於運輸或貯存可氧化分解之食品之系統。該系統較佳包含複數個包裝模組，每一包裝模組包含一裝運箱、可氧化分解之食品及一除氧器。該包裝模組及其組件已在上文加以說明。
該系統係構造成適於在一運輸工具中運輸或貯存。運輸工具意指任何可用於運輸及/或貯存該系統之容器，包括但不限於海上運輸工具、卡車運輸工具(例如拖車)、有軌電車、及能夠運輸貨物載荷之飛機。
如上文所述，可在單個運輸工具中使用一個或多個包裝模組，且相應地，每一包裝模組可構造成具有不同之氣體環境以及不同之食品。此外，在交付時，打開該運輸工具並不會導致破壞對任一包裝模組之空氣控制，且相應地，可在一個地點交付一個或多個包裝模組並在不同地點交付其他包裝模組。系統中每一包裝模組之尺寸可在運輸之前加以構造並對應於每一買方所需食品之量。因此，可較佳使包裝模組之尺寸適於容納少至幾盎司之食品以及多至或多於50,000磅之食品。每一系統中包裝模組之數量既相依於用於運輸及/或貯存該系統之運輸工具之大小，亦相依於包裝模組之大小。每一系統中包裝模組之數量之具體實例在下文對具體實施例之說明中提及。
在另一實施例中，該系統包含一個或多個裝運箱，每一裝運箱包含一可氧化分解之食品。在該實施例中，該等裝運箱可拆除地連接至一包含除氧器之單獨模組。當該除氧器係一氫氣燃料電池時，該單獨模組亦包含氫氣。該除氧器用以清除該單獨模組所連接之所有裝運箱中之氧氣。在該實施例中，實體燃料電池位於裝運箱外部，但以一種使在陽極及陰極處所形成之產物保持處於裝運箱內部之方式與裝運箱之氣體環境直接連通。在此一實施例中，將燃料電池視為處於裝運箱內部，乃因其產物保持處於裝運箱內部。在一較佳實施例中，該裝運箱係一剛性裝運箱且該單獨模組進一步包含一氣體源，以用於在所連接裝運箱中保持正壓。該容器視需要包含監測器，以用於監測裝運箱內之氧氣量、氫氣量及溫度，以及包含一指示器，以指示燃料電池之運作。在一個實施例中，該模組係一盒子，其大小類似於該等包裝模組。在另一實施例中，該模組固定至用於運輸及/或貯存該系統之運輸工具之壁、蓋或門上。
在某些實施例中，該系統及/或運輸工具亦包括一冷卻系統，以用於使包裝模組維持於足以保持可氧化分解之食品之新鮮性之溫度。為保持可氧化分解之食品之新鮮性所需之溫度相依於該食品之性質。熟習此項技術者將知道或者將能夠確定在該系統或運輸工具中運輸或貯存之材料所需之適當溫度。對於食品之運輸及/或貯存，溫度將通常不低於32℉(華氏度)，以避免食品凍結。通常使溫度保持在32－38℉範圍內，更佳保持在32－35℉範圍內，最佳保持在32－33℉範圍內。舉例而言，在運輸或貯存期間保存魚類之恰當溫度介於32－35℉之間。允許溫度有所變化，只要溫度保持在一能保存食品之範圍內即可。在某些實施例中，該裝運箱進一步包含一用於監測及/或記錄系統或容器之溫度之器件。此等器件可自包括以下在內之製造商購得：Sensitech，Temptale，Logtag，Dickson，Marathon，Testo，及Hobo。
在一實施例中，該系統能夠使包裝模組保持於一食品保存冷藏溫度。另一選擇為，用於運輸及/或貯存該系統之運輸工具係一冷藏運輸工具，其能夠使包裝模組保持於一食品保存冷藏溫度。
預計並非裝運箱內之所有氫氣皆與燃料電池發生反應，且由此可暴露於裝運箱中之食品。此種未反應之氫氣在本文中係稱作"過量氫氣"，且希望在運輸或貯存期間限制食品暴露於此種過量氫氣中。相應地，在某些實施例中，該裝運箱或系統係經設計以使食品最低限度地暴露於裝運箱環境中所存在之過量氫氣裏。此可藉由機械方法、化學方法或其組合方法移除裝運箱或系統中之過量氫氣來達成。用於移除過量氫氣之化學方法之實例包括使用一由能吸收氫氣之聚合物或其他化合物製成之氫氣吸收槽。適於用作氫氣吸收劑之化合物係此項技術中為人們所習知並可在市面上購得("Hydrogen Getters"Sandia National Laboratories，New Mexico；REB Research & Consulting，Ferndale,MI)。該等化合物可存在於裝運箱中，或者可與燃料電池之陰極直接連通。
可藉由採用機械構件來限制過量氫氣，包括使用截止閥或流量限制器來調節或關閉流入裝運箱環境中之氫氣流量(例如，如圖5中所示)。可使用連接至氫氣源之氧氣感測器來控制對氫氣之調節以在氧氣量降至低於一最小設定點時最小化或截止氫氣流量。
本發明之再一態樣提供用於運輸及貯存可氧化分解之食品之方法。該方法利用上文所述之包裝模組及系統。在一較佳實施例中，該方法包括：在插入一可氧化分解之食品後，清除一包裝模組中之氧氣以在該包裝模組內產生一減氧環境。除該可氧化分解之食品之外，該包裝模組亦包括一具有有限氧氣滲透性之壓力穩定的可密封裝運箱以及除氧器。該包裝模組內之該減氧環境係例如藉由施加真空及/或引入低氧氣體源沖洗裝運箱來沖洗裝運箱內之環境的方式產生。在沖洗裝運箱之後，該裝運箱內之環境係一低氧環境。然後，密封該裝運箱。該低氧氣體源較佳係由CO2 或包含CO2 以作為其一組分之氣體混合物構成。在一特定實施例中，該低氧氣體源係100% CO2 。在另一實施例中，該低氧氣體源係CO2 與氮氣或另一種惰性氣體之混合物。惰性氣體之實例包括但不限於氬氣、氪氣、氦氣、一氧化氮、氧化亞氮及氙氣。該低氧氣體源之成分可有所變化以適用於該食品。舉例而言，用於運輸及貯存鮭魚之低氧氣體源較佳係100% CO2 。其他魚類，例如羅非魚，較佳使用60% CO2 及40%氮氣作為低氧氣體源進行貯存或運輸。
在運輸及/或貯存期間，只要氧氣存在，便運作包裝模組中之除氧器，以使氧氣量保持低於一將導致材料之新鮮性降低或變質之量。除氧器在運輸及/或貯存之一部分時間內、但較佳在運輸及/或貯存之整個持續時間內保持此種較低之氧氣量。該減氧環境中之氧氣量係低於1%之氧氣、更佳係低於0.1%之氧氣、最佳係低於0.01%之氧氣。
在某些實施例中，在一段時間之後，存在於包裝模組中之氧氣量保持處於一低量，在該低量下，裝運箱之氧氣滲透性低至足以使因食品與裝運箱環境之間的氣體交換及/或因裝運箱之滲透性而引起之氧氣量達到一足以進一步清除所不需要之低氧氣量。此時，燃料電池將停止運作。視需要，該燃料電池可程式化成在一初期時間後停止運作，該初期時間足以能夠使氣體交換自然地最小化或停止。
儘管未必較佳，但可將燃料電池編程為在一介於約0.5與50小時之間的時間後停止運作；或者可將燃料電池程式化成在一介於約1與25小時之間的時間後停止運作；或者可將燃料電池程式化成在一介於約2與15小時之間的時間後停止運作；或者可將燃料電池程式化成在一介於約3與10小時之間的時間後停止運作。
另一選擇為，可將燃料電池編程為當氧氣量達到並保持低於一預定量之後停止運作。在一實施例中，氧氣量達到並保持低於5%氧氣v/v，或者另一選擇為，氧氣量達到並保持低於1%氧氣v/v，或者再一選擇為，氧氣量達到並保持低於0.1%氧氣v/v。
在其中燃料電池存在於一處於裝運箱外部之實施例中，可在一足以能夠使氣體交換最小化或停止之初期時間後或者當氧氣量根據上文所述參數達到並保持低於一預定量時移除該模組。在食品與裝運箱環境之間的氣體交換達到自然最小化或停止之後，由於對裝運箱內壓力變化之補償需要最小化，因而亦可移除用於在裝運箱內保持正壓之外部氣體源。
在一較佳實施例中，該方法係關於用於如上文所述運輸或貯存可氧化分解之材料之系統。因此，在一較佳實施例中，該方法包含在單個貨運容器中運輸或貯存一個或多個包裝模組。在該實施例中，將該等單獨包裝模組或裝運箱自該系統上分離移開。該特徵能夠在不破壞系統中其餘包裝模組或裝運箱之完整性情況下交付單獨之包裝模組、或者包裝模組之裝運箱。
然後，使用包裝模組及/或系統來長時期運輸或貯存可氧化分解之材料。較佳地，該長時期係介於1與100天之間；更佳地，該長時期係介於5與50天之間，甚至更佳地，該長時期係介於15與45天之間。
在一實施例中，可在燃料電池附近或燃料電池中採用例如活性碳等材料、例如銀及銅等金屬等等，以提取燃料電池之任何副產物，例如過氧化氫、氟等。當然，應瞭解，此等吸附材料亦將自裝運箱中之食品中提取氣體可能會污染燃料電池之氣體產物。
本文所述之系統及方法能夠在使用標準MAP技術或其他標準食品貯存方法原本不可能達成之長時期中運輸或貯存可氧化分解之材料。所述長的時期將根據可氧化分解之材料之性質而異。為舉例起見，在使用本文所述系統時，可將新鮮之鮭魚以一種保存方式貯存或運輸至少30天的長的時期。相比之下，在不存在減氧環境(參見實例部分)時，僅能以一種保存方式將新鮮鮭魚貯存或運輸10－20天之時期。
具體實施例說明
下文說明闡述一種可在本發明中使用之具體實施例。該具體實施例僅為本發明之可能構造及應用中之一種，且決不應視為對本發明之限定。
本發明特別適用於運輸及貯存魚類，例如鮭魚。具體而言，本發明能夠藉由運輸工具將所捕撈之智利鮭魚運輸至在美國的目的地。該運輸長度(約為30天)要求使用本發明來保存鮭魚之新鮮度。傳統上，智利鮭魚必須藉由空運進行運輸，以趕在鮭魚變質之前運達在美國的目的地。
如在圖1中所示，鮭魚預先包裝成箱。每一箱102容納約38.5磅之鮭魚。將六十四個此等箱子放入一個裝運箱100中。裝運箱100之尺寸大致為48"×46"×100"，且係由聚乙烯/耐綸摻合材料製成。裝運箱之尺寸大出約35%，以便達成CO2 (及氧氣)吸收目的。該裝運箱具有一個預密封端(未顯示)及一個可密封端106。該裝運箱係使預密封端朝下地放置於一託盤(未顯示)上。該託盤較佳覆蓋有一保護薄膜(未顯示)，以保護裝運箱並使裝運箱具有穩定性。將五十四箱鮭魚堆疊於裝運箱中。
在裝運箱中附加一較佳與鮭魚箱子具有相同尺寸之另一盒子。該盒子包含多個氫氣燃料電池及氫氣104。在一實施例中，氫氣係由一容納有純淨氫氣之氣囊提供。該氣囊經設計以與燃料電池之陽極直接連通，以使氫氣燃料電池能夠在運輸及/或貯存期間將存在於裝運箱中之任何氧氣轉化成水。在另一實施例中，氫氣係由一外部源(例如具有壓縮氫氣之氫氣瓶)朝內部提供。
該盒子亦包含一風扇(未顯示)，以使空氣在裝運箱內循環，由此有利於除氧器與裝運箱環境中氧氣之間的接觸。該風扇係由在燃料電池將氧氣轉化成水時所產生之能量來供電。
此外，該盒子容納一溫度記錄器(未顯示)，以便可在運輸及/或貯存時期內對溫度變化進行記錄。類似地，該盒子容納一氧氣量記錄器(未顯示)，以便可在運輸及/或貯存時期內對氧氣量進行記錄。該盒子亦容納有指示器(未顯示)，以提供關於裝運箱內之氧氣量超過一規定最大量或溫度達到或超過一規定最大值之報警。在該具體實施例中，若氧氣量超過0.1%之氧氣及若溫度超過38℉，則指示器發出報警。
然後，使鮭魚箱子與該盒子形成一整體(堆積並用帶束紮)並圍繞該整體堆疊之所有四個邊向上拉動該裝運箱，使裝運箱之開口端聚入熱封口機內。用高達100%之二氧化碳實施氣體沖洗，直到殘餘氧氣低於約5% v/v、且較佳低於約1% v/v為止。在如此改變裝運箱中之環境之後，啟動一熱封循環並在密封點106處密封裝運箱，從而形成包裝模組。燃料電池及氫氣104在運輸及貯存期間運作，以清除因經由裝運箱材料或在裝運箱密封處發生擴散而引入包裝模組內之任何氧氣。包裝模組內之魚及包裝材料亦可釋放出少量之氧氣。所用燃料電池之類型係PEM燃料電池，其不要求使用任何外部電源來將氧氣及氫氣轉化成水。參見圖3。
在圖3中，燃料電池300包括一陰極310與一陽極312。燃料電池300係與裝運箱空氣(未顯示)氣體連通，例如氧氣314係與陰極310氣體連通。一處於裝運箱(未顯示)內部或外部之氫氣源316係與陽極312氣體連通，由此朝陽極表面提供氫氣318。燃料電池將氧氣314與氫氣318轉化成水320，藉以清除裝運箱空氣中之氧氣。
將該包裝模組連通如上文所述加以構造之其他包裝模組一起裝入一冷藏運輸工具內。圖2圖解說明貨運容器200中之一部分貨物，其中將多個包裝模組100相互堆疊，使每一模組容納燃料電池/氫氣104及成箱之魚102。該包裝模組系統裝入一冷藏海運工具上。運輸工具將鮭魚自智利運輸至美國。在美國到達第一目的地之後，自運輸工具上卸下一定數量之包裝模組。由於在該實施例中，每一裝運箱皆包含用於除氧之燃料電池，因而運輸工具上之其餘包裝模組可藉由海運工具或藉由輔助陸運工具或空運工具在減氧條件下運輸至其他目的地。
圖5提供一盒子之另一實例，該盒子容納兩個氫氣燃料電池、一外部氫氣源、一二氧化碳洗滌器、及一揮發性氣體洗滌器，例如活性碳。具體而言，在圖5中，盒子510包含一外部氫氣源512，以用於朝燃料電池520內部提供氫氣。該氫氣源藉由管道接至限制閥514及氫氣截止閥516，以控制燃料電池中之氫氣量並避免出現上文所定義之過量氫氣。氫氣截止閥516視需要根據盒子510內之真空度進行脈動。可使用一真空感測器518來控制氫氣截止閥。
燃料電池520包含一陽極以及一陰極，該陽極及陰極與熟石灰522相連通，以便吸收陽極表面處之二氧化碳。風扇524運作以使空氣吹過燃料電池520，且熟石灰522緊位於陽極及陰極外部起作用。揮發性氣體洗滌劑(例如活性碳小包)526放置於風扇524上游，以清除因燃料電池運作而產生之任何副產物(或者因材料可氧化分解而產生之副產物)520。盒子510係與一個或多個裝運箱(未顯示)氣體連通，或者處於一裝運箱內部並與該裝運箱氣體連通。
圖6提供一本發明包裝模組之一實例，其中該氫氣源及燃料電池處於該模組內部。具體而言，包裝模組600包含成箱之魚650以及一燃料電池610。燃料電池具有一陰極612、一陽極614、端板611、一電阻器負載613、及一PEM分壓器615。提供一內部氫氣源616，其經由一氫氣孔口618及一氫氣截止閥620與陽極614氣體連通，氫氣孔口618及氫氣截止閥620全部由乙烯基管子619製成。熟石灰濾筒622清除與陽極614氣體連通之氫氣中之CO2 。可藉由氫氣釋放管道626來吹掃上文所定義之過量氫氣，氫氣釋放管道626亦採用一熟石灰濾筒622。截止閥628進一步調節過量氫氣之釋放－其可在吹掃孔口630處自燃料電池釋放出。孔口630可視需要連接至一氫氣吸收劑(未顯示)，以避免使成箱之魚650暴露於過量氫氣中。包裝模組包含一CO2 /N2 氣氛632。一風扇634有利於使氣氛632與陰極612氣體連通，以使環境中之氧氣藉由燃料電池轉化成水。採用一熟石灰濾筒來幫助移除二氧化碳而使其不接觸陽極614。
實例
構造兩個臺式剛性容器，其中一個具有燃料電池，另一個沒有燃料電池。對兩個具有可密封蓋之九升塑膠食品貯存容器加以修改，以使氣體可沖洗並連續地引入(以極低之壓力)每一容器內。將一市售燃料電池(hydro－GeniusTM Dismantable Fuel Cell Extension Kit，在The Fuel Cell Store購得)安裝至一個九升剛性容器之蓋內，使氫氣亦可自剛性容器外部直接引入至燃料電池之(閉塞端)陽極側。該燃料電池之陰極側安裝有對流板，其使容器中之氣體能夠自由地進入燃料電池陰極。硼氫化納係以氫氣氣體化學源(當與水混合時)之形式自Fuel Cell Store購得。一硼氫化鈉(Na BH4 )反應器係自兩個塑膠瓶構成，以便可施加流體靜壓以恆定不變地將氫氣推入燃料電池內並針對過量氫氣之形成與消耗進行調節。此使得能夠在無人看管之情況下長時期(很多天)地形成及朝燃料電池內引入氫氣。
隨一大的家用電冰箱一起購得二氧化碳氣瓶(氣體)、調節器、閥門及管路。用管道連接該電冰箱，以便能夠將外部之二氧化碳連續引入至剛性容器中並將氫氣引入至燃料電池。
藉由如下方式來測試該臺式系統：使用CO2 將初始氧氣量沖洗降至1%左右，在使流入閥開啟之情況下關閉流出閥，使該兩個容器保持處於極低之恆定CO2 壓力下。使用一(Dansensor)CO2 /氧氣分析儀隨時間量測氧氣及CO2 濃度，同時燃料電池消耗來自該一個容器之剩餘氧氣。經測定，具有燃料電池之容器能夠使氧氣量保持低於0.1%，而不具有燃料電池之容器則不能使氧氣量保持低於0.3%。
在第1天，直接自一本地(Sand City,CA)零售商店購買新鮮的智利大西洋鮭魚片。該鮭魚係取自一聚苯乙烯泡沫容器，該容器上帶有一標籤，該標籤指示該(無脂肪之腰肉)係六天之前在智利包裝。零售出口人員將6片魚片放入零售展示託盤內(每個託盤內2片)，進行拉伸包裝，稱重並對這三個託盤中的每一者貼上標籤。
將該三個包裝放在冰上運輸至實驗室，在實驗室中將每一託盤切成兩半，使每一包裝的一半可與進行不同處理之另一半直接進行比較。將該等成半之包裝放入三個處理群組中；1.)空氣對置群組，2.)100% CO2 ，無燃料電池除氧器，3)100% CO2 ，具有燃料電池除氧器。將所有三個處理群組在36℉下貯存於同一電冰箱中達試驗持續時間。每天監測氧氣及CO2 量，並如下文所述實施感官評價。在最初除氧之後，使氧氣量保持於一無法由儀錶偵測到之量。該等結果示於表2中。
在該試驗之持續時間中之氧氣量以曲線圖形式顯示於圖4中。
感官評價：
在將該三個處理群組放置於電冰箱中七天後，判定空氣對照群組之氣味有點變質且在第8天在36℉下的變質程度已令人無法接受。因此，自出產空氣對照群組之魚片起，總的保存期為13天，且在36℉下存放了7天(前6天在未知溫度下存放之後)。
在高CO2 環境中存放22天之後(加上試驗開始之前的6天)，自容器中移出燃料電池及非燃料電池處理群組中之魚片並由4個感官評價小組人員進行評價。評價尺度為5＝最新鮮，4＝新鮮，3＝略微不新鮮，2＝不新鮮，1＝不可接受。原始感官評價結果如表3所示。
在36℉下再貯存6天之後，在自然狀態下對其餘樣本進行拍照，且"無燃料電池"之樣本被認為不可食用，主要係因為有腐臭氣味(非微生物引起之腐爛)且具有極黃之肉色。"燃料電池"樣本則在原始顏色及氣味方面被定為新鮮(4)。任何烹製該等樣本並由該4位專門評價小組人員評價香味及質地，該等樣本在該兩種屬性方面皆被定為新鮮(4)。
總之，在總共34天之保鮮期之後，"燃料電池"樣本仍被定為新鮮，而"非燃料電池"樣本則無法令人接受。
100．．．裝運箱
102．．．箱
104．．．燃料電池及氫氣
106．．．可密封端
200．．．貨運容器
300．．．燃料電池
310．．．陰極
312．．．陽極
314．．．氧氣
316．．．氫氣源
318．．．氫氣
320．．．水
510．．．盒子
512．．．外部氫氣源
514．．．限制閥
516．．．氫氣截止閥
518．．．真空感測器
520．．．燃料電池
522．．．熟石灰
524．．．風扇
526．．．揮發性氣體洗滌劑
600．．．包裝模組
610．．．燃料電池
611．．．端板
612．．．陰極
613．．．電阻器負載
614．．．陽極
615．．．PEM分壓器
616．．．內部氫氣源
618．．．氫氣孔口
619．．．乙烯基管子
620．．．氫氣截止閥
622．．．熟石灰濾筒
626．．．氫氣釋放管道
628．．．截止閥
630．．．吹掃孔口
632．．．CO2 /N2 氣氛
634．．．風扇
650．．．成箱的魚
上文已參照附圖進一步說明了本發明。
圖1係一用於運輸或貯存可氧化分解之材料之包裝模組之示意圖；圖2係一在一容器中包含複數個包裝模組之系統之示意圖；圖3係除氧器之一燃料電池實施例之示意圖；圖4係一曲線圖，其顯示與標準MAP系統相比，使用該包裝模組來延長低氧氣量之持續時間；圖5係一燃料電池系統之示意圖，該燃料電池系統包括兩個燃料電池、風扇、揮發性氣體洗滌劑(例如活性碳吸收劑)及一二氧化碳清除器；圖6係一具有二氧化碳清除器之除氧器之燃料電池實施例之示意圖。
510．．．盒子
512．．．外部氫氣源
514．．．限制閥
516．．．氫氣截止閥
518．．．真空感測器
520．．．燃料電池
522．．．熟石灰
524．．．風扇
526．．．揮發性氣體洗滌劑

Claims (62)

  1. 一種具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定可密封裝運箱，其適用於運輸及/或貯存可氧化分解食品，其包括：a)一燃料電池，其包括一陽極及一陰極，該燃料電池能夠將氫氣及氧氣轉化成水；及b)一適合在該裝運箱內部保持一氫氣源之容納元件，或者一自一外部氫氣源與該燃料電池之該陽極氣體連通之入口。
  2. 如請求項1之裝運箱，其中該裝運箱係一包含一撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，其在塌縮或膨脹時不會刺破。
  3. 如請求項1之裝運箱，其中該燃料電池係處於該裝運箱之內部。
  4. 如請求項1之裝運箱，其中該燃料電池係處於該裝運箱之外部。
  5. 一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解食品之包裝模組，其包括：a)一具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定密封裝運箱；b)一可氧化分解食品；c)一燃料電池，其包括一陰極及一陽極，該燃料電池能夠將氫氣與氧氣轉化成水；及d)一氫氣源，其處於該裝運箱內部或外部，其中當該氫氣源處於該裝運箱外部時，該裝運箱包括一入口，該 入口自該外部氫氣源與該燃料電池之該陽極氣體連通。
  6. 如請求項5之包裝模組，其中該裝運箱係一包含一撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，其在塌縮或膨脹時不會刺破。
  7. 如請求項5之包裝模組，其中該燃料電池係處於該裝運箱之內部。
  8. 如請求項5之包裝模組，其中該燃料電池係處於該裝運箱之外部。
  9. 如請求項5之包裝模組，其中該包裝模組不包含一用於在運輸或貯存期間在該包裝模組內保持正壓之氣體源。
  10. 如請求項5之包裝模組，其中該氫氣源係處於該裝運箱外部。
  11. 如請求項5之包裝模組，其中該食品係魚。
  12. 如請求項11之包裝模組，其中該魚係新鮮的魚，其係選自由鮭魚、羅非魚、金槍魚、蝦、鮭魚、鯰魚、海鯛、黑鱸、條紋鱸、紅石首魚、鯧參魚、黑線鱈、鱈魚類、大比目魚、大西洋鱈及北極嘉魚組成之群。
  13. 如請求項12之包裝模組，其中該新鮮的魚係鮭魚或羅非魚。
  14. 如請求項6之包裝模組，其中該氫氣源係選自由一氣囊式氫氣源或一剛性容器氫氣源組成之群。
  15. 如請求項5之包裝模組，其中該氫氣源係一包含二氧化碳及按體積計氫氣低於5%之氣體混合物。
  16. 如請求項5之包裝模組，其進一步包括一風扇。
  17. 如請求項16之包裝模組，其中該風扇係由燃料電池供電。
  18. 一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解食品之系統，其包括：a)一個或多個包裝模組，每一包裝模組包括：i)一具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定密封裝運箱；ii)一可氧化分解食品；iii)一燃料電池，其包括一陰極及一陽極，該燃料電池能夠將氫氣與氧氣轉化成水；及iv)一氫氣源，其處於該裝運箱內部或外部，其中當該氫氣源處於該裝運箱外部時，該裝運箱包括一入口，該入口自該外部氫氣源與該燃料電池之該陽極氣體連通。
  19. 如請求項18之系統，其進一步包括一處於該包裝模組外部之溫度控制系統，其中該系統使該模組內部之溫度保持在一足以保持該食品新鮮度之程度。
  20. 如請求項18之系統，其中該裝運箱係選自由如下裝運箱組成之群：一包含一撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，其在塌縮或膨脹時不會刺破。
  21. 如請求項18之系統，其中該燃料電池係處於該裝運箱之內部。
  22. 如請求項18之系統，其中該燃料電池係處於該裝運箱之外部。
  23. 如請求項18之系統，其中該包裝模組不包含一用於運輸或貯存期間在該包裝模組內保持正壓之氣體源。
  24. 如請求項18之系統，其中該氫氣源係處於該裝運箱外部，該裝運箱進一步包括一入口，該入口自該外部氫氣源與該燃料電池之該陽極氣體連通。
  25. 如請求項18之系統，其中該食品係魚。
  26. 如請求項25之系統，其中該魚係新鮮的魚，其係選自由鮭魚、羅非魚、金槍魚、蝦、鮭魚、鯰魚、海鯛、黑鱸、條紋鱸、紅石首魚、鯧參魚、黑線鱈、鱈魚類、大比目魚、大西洋鱈、及北極嘉魚組成之群。
  27. 如請求項26之系統，其中該新鮮的魚係鮭魚或羅非魚。
  28. 如請求項21之系統，其中該氫氣源係一容納氫氣之氣囊。
  29. 如請求項21之系統，其中該氫氣源係一包含二氧化碳及按體積計氫氣低於5%之氣體混合物。
  30. 如請求項18之系統，其中該包裝模組進一步包括一風扇。
  31. 如請求項30之系統，其中該風扇係由該燃料電池供電。
  32. 一種用於運輸及/或貯存可氧化分解食品之方法，其包括：a)移除一容納一可氧化分解食品之包裝模組中之氧氣以在一包裝模組內產生一減氧環境，該包裝模組包含一具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定可密封裝運箱、一包含一陽極及一陰極之燃料電池及一處於該裝運箱內部 之氫氣源；b)運輸及/或貯存於該裝運箱中之食品，其中該裝運箱在運輸及/或貯存期間係與空氣密封隔絕；c)在運輸及/或貯存該食品期間操作該燃料電池以藉由該燃料電池使存在於該裝運箱中之氫氣將氧氣轉化成水以在該裝運箱內保持該減氧環境。
  33. 如請求項32之方法，其中該運輸及/或貯存係達一介於5天與50天之間的時間。
  34. 如請求項33之方法，其中該運輸及/或貯存係達一介於15天與45天之間的時間。
  35. 如請求項32之方法，其進一步包括在運輸或貯存期間在該裝運箱中保持一足以保持該食品之新鮮度之溫度。
  36. 如請求項32之方法，其中該裝運箱係一包含一撓性、可塌縮或可膨脹材料之裝運箱，其在塌縮或膨脹時不會刺破。
  37. 如請求項32之方法，其中燃料電池係實體上處於該裝運箱之內部。
  38. 如請求項32之方法，其中該燃料電池係實體上處於該裝運箱之外部。
  39. 如請求項32之方法，其中該氫氣係自一與該燃料電池之陽極氣體連通之處於該裝運箱外部之氫氣源提供至該燃料電池。
  40. 如請求項32之方法，其中該減氧環境包含低於1%之氧氣。
  41. 如請求項40之方法，其中該減氧環境包含低於0.1%之氧氣。
  42. 如請求項32之方法，其中該減氧環境包含二氧化碳。
  43. 如請求項32之方法，其中該減氧環境包含二氧化碳。
  44. 如請求項32之方法，其中該減氧環境包含氮氣。
  45. 如請求項32之方法，其中該減氧環境包含二氧化碳及氮氣。
  46. 如請求項32之方法，其中該食品係魚。
  47. 如請求項46之方法，其中該魚係新鮮的魚，其係選自由鮭魚、羅非魚、金槍魚、蝦、鮭魚、鯰魚、海鯛、黑鱸、條紋鱸、紅石首魚、鯧參魚、黑線鱈、鱈魚類、大比目魚、大西洋鱈及北極嘉魚組成之群。
  48. 如請求項47之方法，其中該新鮮的魚係鮭魚或羅非魚。
  49. 如請求項32之方法，其中該氫氣源係一包含二氧化碳及按體積計氫氣低於5%之氣體混合物。
  50. 一種用於運輸及/或貯存可氧化分解食品之方法，其包括：a)獲得一具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定密封裝運箱，其容納一可氧化分解之材料，其中該裝運箱連接至一包含一燃料電池及一氫氣源之模組以使該燃料電池之陽極直接連通該裝運箱之環境；b)在運輸或貯存期間操作該燃料電池以使該燃料電池將該裝運箱中之氧氣轉化成水；及c)在該裝運箱中運輸或貯存該材料。
  51. 如請求項50之方法，其中在一足以允許氣體交換自然最小化或停止之初期時間後，將該模組自該裝運箱斷開。
  52. 如請求項51之方法，其中該初期時間係介於約0.5小時與50小時之間。
  53. 如請求項51之方法，其中當該氧氣量達到並保持低於一預定量時，將該模組自該裝運箱斷開。
  54. 如請求項53之方法，其中該預定氧氣量係低於5%氧氣v/v。
  55. 如請求項53之方法，其中該預定氧氣量係低於1%氧氣v/v。
  56. 如請求項32之方法，其中該燃料電池係經程式化以在一足以允許氣體交換自然最小化或停止之初期時間後停止運作。
  57. 如請求項56之方法，其中該初期時間係介於約0.5小時與50小時之間。
  58. 如請求項32之方法，其中該燃料電池係經程式化以在該氧氣量達到並保持低於一預定量時停止操作。
  59. 如請求項58之方法，其中該預定氧氣量係低於5%氧氣v/v。
  60. 如請求項58之方法，其中該預定氧氣量係低於1%氧氣v/v。
  61. 一種適用於運輸及/或貯存可氧化分解食品的具有有限氧氣滲透性之撓性壓力穩定可密封裝運箱，其包括：a)一燃料電池，其能夠將氫氣與氧氣轉化成水； b)一適合保持一處於該裝運箱內部之氫氣源之容納元件，或者一自一外部氫氣源與該燃料電池之陽極氣體連通之入口；及c)一二氧化碳清除器，其與該燃料電池陽極連通。
  62. 如請求項61之裝運箱，其中該二氧化碳清除器包含熟石灰。
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