蘋果片防潮包裝及其貨架期預(yù)測(cè)研究

摘 要：隨著四川省鹽源縣蘋果產(chǎn)量的逐漸增加，當(dāng)?shù)靥O果片加工產(chǎn)業(yè)得以實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，但是鹽源縣美青源食品有限公司在包裝流通蘋果片過程中出現(xiàn)水分流失較快的問題。基于此，通過研究鹽源縣美青源食品有限公司生產(chǎn)的蘋果片包裝材料的防潮性，計(jì)算蘋果片的水分含量、包裝材料的透濕度及包裝材料的有效貯存期，并根據(jù)影響蘋果片貨架期的因素，在防潮包裝材料的選用和工藝流程等方面提出了對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：蘋果片；防潮包裝；貨架期；包裝材料

中圖分類號(hào)：TS206 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909-（2023）11-146-3

0 引言

四川省鹽源縣位于青藏高原東南緣的高山盆地，海拔2 600 m，年均氣溫12.1 ℃，具有低緯度、高海拔、日照充足、晝夜溫差大的特點(diǎn)。鹽源縣蘋果種植地土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，灌溉水源自盆地周邊的高山雪域，生態(tài)環(huán)境得天獨(dú)厚。鹽源蘋果氣味芳香濃郁、皮薄汁多、口感酸甜爽口，當(dāng)?shù)氐摹氨切摹碧O果更是風(fēng)靡國內(nèi)一線城市高端消費(fèi)市場(chǎng)，獲得了前所未有的知名度和市場(chǎng)地位。截至2020年，鹽源蘋果種植面積和產(chǎn)量分別占四川省蘋果栽培面積和產(chǎn)量的65%和75%，蘋果產(chǎn)業(yè)成為鹽源縣名副其實(shí)的支柱產(chǎn)業(yè)［1］。

鹽源縣美青源食品有限公司成立于2010年，位于鹽源縣鹽井鎮(zhèn)太安村二組，是首家在鹽源縣對(duì)蘋果進(jìn)行深加工的企業(yè)。目前，鹽源縣美青源食品有限公司在包裝流通蘋果片的過程中出現(xiàn)水分流失較快、口感變差等問題。為此，筆者研究了鹽源縣美青源食品有限公司的蘋果片產(chǎn)品防潮包裝及其貨架期。因?yàn)榘b材料的貯存期決定了蘋果片的貨架期，所以筆者通過研究包裝材料的貯存期研究蘋果片的貨架期。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鹽源縣美青源食品有限公司在蘋果片的保存貯藏過程中，通常用3種包裝材料（見表1）對(duì)蘋果片進(jìn)行包裝處理，分別是聚乙烯（Polyethylene，PE）材料、鍍鋁（OPP/AL/PET）材料和聚丙烯薄膜（Cast polypropylene，CPP）材料［2-3］。PE材料用于確定蘋果片的最大允許含水量。OPP/AL/PET材料和CPP材料做成復(fù)合包裝袋。

該試驗(yàn)中采用的設(shè)備有恒溫干燥箱［4］、電子天平（型號(hào)為EK813）。試驗(yàn)原材料為鹽源蘋果。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用防潮包裝原理［5］，取5 000 g含水量為3.0%的蘋果片裝入PE袋，封口，存放1年后（從2022年3月放至2023年3月）測(cè)定蘋果片的含水量，測(cè)定出的含水量為蘋果片的最大含水量。含水量的測(cè)定采用直接干燥法［6］。直接稱取58.3 g蘋果片，放入恒溫干燥箱內(nèi)（60 ℃）3 h，取出蘋果片后放入干燥的器皿中冷卻至常溫后稱量，將稱量過后的蘋果片繼續(xù)放入60 ℃的恒溫干燥箱中干燥1 h，取出冷卻至常溫后稱量并記錄數(shù)據(jù)，重復(fù)以上操作至恒質(zhì)量。記錄稱量數(shù)據(jù)如表2。

蘋果片水分含量計(jì)算公式為

X=［（m1-m2）/m1］×100% （1）

式（1）中：X為試樣中水分的含量（%），m1為試樣的質(zhì)量（g），m2為試樣干燥后的質(zhì)量（g）。

通過公式，計(jì)算出蘋果片吸收水蒸氣的量為3.4%，測(cè)定干燥前蘋果片含水量為6.4%，干燥后蘋果片含水量為3.0%。

2 包裝材料貯存期的計(jì)算

2.1 包裝材料的透濕性

空氣中的氣體具有從高濃度向低濃度擴(kuò)散的性質(zhì)，空氣中的水分子也有從高濃度向低濃度擴(kuò)散的性質(zhì)［7］。當(dāng)PE和CPP薄膜兩側(cè)濕度不同時(shí)，就會(huì)形成一定的水蒸氣壓差，導(dǎo)致水分子由高壓側(cè)向低壓側(cè)擴(kuò)散，蘋果片就會(huì)吸收因水蒸氣壓差而進(jìn)入包裝材料中的水分。一般通過水蒸氣透過量反映包裝材料透濕性，公式為

WVT=Q/AT （2）

式（2）中：WVT為水蒸氣透過量［g/（m2·d）］，Q為透濕量（g），A為測(cè)試材料面積（m2），T為測(cè)試時(shí)間（d）。

包裝材料的透濕性與其自身的分子結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同，可以把薄膜分為親水膜和非親水膜。親水膜一般都含有易與水分子形成氫鍵的基團(tuán)［7］。水蒸氣分子在親水膜中的溶解和擴(kuò)散與膜兩側(cè)的濕度值密切相關(guān)，因此其透濕規(guī)律比較復(fù)雜，沒有統(tǒng)一的規(guī)律可遵循。而非親水膜與水的相互作用主要是極性力，即其極性力較弱?？梢酝ㄟ^費(fèi)克亨利定律推導(dǎo)出透濕量的計(jì)算公式。

Q=PAT（P1-P2）/L" （3）

WVT=P（P1-P2）/L=P·Pt·（100·ΔRH）/L （4）

式（3）（4）中：P1、P2為薄膜兩側(cè)水蒸氣壓力（g/m3），ΔRH表示薄膜兩側(cè)的相對(duì)濕度差（%），Pt表示溫度t時(shí)的飽和水蒸氣壓（g/m3），L為薄膜厚度（絲），P為透濕系數(shù)［g·cm/（cm2·s·Pa）］。

通過上式可以算出水蒸氣透過量，進(jìn)而確定包裝材料的透濕性。

2.2 包裝材料貯存期的推導(dǎo)

包裝材料的允許水蒸氣透過量公式為［8-9］

q=W（C2-C1） （5）

式（5）中：W為被包裝物的凈質(zhì)量（g），C2為被包裝物品的允許最大含水量（%），C1為被包裝物品的含水量（%）。

包裝材料的允許透濕度公式為

Qv=q/（S·T） （6）

式（6）中：S為包裝材料的有效面積（m2），T為防潮包裝有效期（d）。

根據(jù)費(fèi)克氣體擴(kuò)散定律，可以得到實(shí)際透濕度（Qθ）。

Qθ=R·Kθ·（h2-h1） （7）

式（7）中：R為在40 ℃、90%RH條件下材料的透濕度，Kθ為包裝放置在環(huán)境溫度θ ℃時(shí)的溫度影響系數(shù)，h1為包裝內(nèi)的濕度（%），h2為包裝品貯存流通環(huán)境的平均濕度（%）。

當(dāng)包裝的允許透濕度（Qv）和實(shí)際透濕度（Qθ）相等時(shí)，貯存期為

T=［W·（C2-C1）］/［S·R·K·（h2-h1）］ （8）

式（8）中：R為實(shí)際選用包裝材料的透濕度的值。

2.3 實(shí)際貯存期的計(jì)算

通過對(duì)包裝材料的研究并查找相關(guān)資料可知：厚度為0.20 mm的PE材料在常溫下的透濕度為2.2 g/（m2·d）［10］，厚度為0.03 mm的CPP材料在常溫下的透濕度為2.3 g/（m2·d）［9］，OPP/AL/PET材料在常溫下（濕度為75%的環(huán)境）的透濕度為0.22 g/（m2·d）［11］。由于在OPP/AL/PET包裝袋試驗(yàn)中其透濕度較小［0.15 g/（m2·d）］，可以忽略不計(jì)，故以下試驗(yàn)無須用該材料的透濕度。通過換算，可以得到美青源食品有限公司的包裝材料的透濕度（見表3）；通過計(jì)算，可以得到包裝材料的表面積（見表4）。

通過查找相關(guān)資料可知，成都市的濕度為70%～80%（此次研究取80%計(jì)算），西昌市的平均濕度為61%（此處為方便計(jì)算，取60%計(jì)算）［12-13］。通過查找相關(guān)書籍［9］可知，CPP材料在20 ℃時(shí)的K值為0.116，PE材料在20 ℃的K值為0.18。通過計(jì)算可以得到，大袋PE包裝材料的貯存期為1 789 d，中袋包裝CPP貯存期為295 d，小袋包裝CPP貯存期為146 d。

3 影響蘋果片貨架期的因素及延長貨架期的對(duì)策建議

3.1 貯存過程

3.1.1 環(huán)境相對(duì)濕度。由于鹽源縣美青源食品有限公司的生產(chǎn)地和產(chǎn)品保存貯藏地的相對(duì)濕度相差大，而不同類型的物資與器材都有一個(gè)允許的相對(duì)濕度范圍——臨界相對(duì)濕度，為防止蘋果片在包裝內(nèi)變質(zhì)，就要控制包裝內(nèi)的相對(duì)濕度在其臨界相對(duì)濕度之下。因此，可以降低產(chǎn)品保存貯藏地的相對(duì)濕度，使包裝袋內(nèi)的相對(duì)濕度維持在其臨界相對(duì)濕度之下。

3.1.2 包裝材料透濕度。目前，鹽源縣美青源食品有限公司使用的包裝材料透濕度較高。筆者建議采用透濕度更低的包裝材料，防止因空氣的濕度變化而影響蘋果片的保質(zhì)期，推薦材料如OPP、PET/PE、PET/AL/PE、OPA、HDPE。

3.1.3 包裝材料厚度。材料防潮性與其厚度成正比，材料透濕度與其厚度成反比。因此，包裝材料的厚度對(duì)防潮包裝是有影響的。當(dāng)包裝材料越厚時(shí)，包裝材料的水分透過量越少，包裝材料的有效包裝期越長。筆者建議鹽源縣美青源食品有限公司適當(dāng)增加包裝材料的厚度，從而延長蘋果片保存時(shí)間。

3.1.4 是否加入干燥劑。因?yàn)樘O果片吸收水分后品質(zhì)會(huì)下降，所以除必須用阻濕性包裝袋外，還可以將干燥劑密封在包裝袋內(nèi)吸收其中的水蒸氣，避免蘋果片吸收過多的水分，以此延長蘋果片的保存時(shí)間。需要注意的是，包裝袋中的干燥劑不應(yīng)與蘋果片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而應(yīng)通過物理吸附降低濕度。

3.2 加工工藝改進(jìn)

3.2.1 設(shè)計(jì)獨(dú)立的烘干車間。將蘋果的預(yù)處理和烘干分開進(jìn)行，在將處理好的蘋果片運(yùn)往烘干車間的過程中將多余的水分瀝干，以縮短烘干時(shí)間。建造一個(gè)獨(dú)立的烘干車間，并設(shè)計(jì)好排氣系統(tǒng)，以便將蘋果片烘干過程中的水分及時(shí)排出［1-2］。

3.2.2 設(shè)計(jì)獨(dú)立的包裝車間。在將烘干的蘋果片運(yùn)往包裝車間的途中，要對(duì)空氣中的微生物進(jìn)行消殺處理，并且適當(dāng)降低蘋果片對(duì)空氣中水分的吸收。要設(shè)計(jì)一個(gè)密閉的獨(dú)立的包裝車間，并且工作之前要進(jìn)行干燥處理和消毒處理，以降低空氣中的含水量和微生物數(shù)量［1-2］，防止在包裝過程中出現(xiàn)微生物污染和因與空氣中的水分接觸過度而降低蘋果片的質(zhì)量。

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)得出，大袋PE的貯存期是1 789 d，中袋CPP的貯存期是295 d，小袋CPP的貯存期是146 d。為延長蘋果干的保存時(shí)間，鹽源縣美青源食品有限公司應(yīng)建立獨(dú)立的烘干車間和包裝車間，選用透濕度更低或者更厚的材料進(jìn)行包裝。在下一步研究中，可以對(duì)這些包裝材料進(jìn)行加速破壞試驗(yàn)，從而確定更適合的包裝材料和材料厚度。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉慶華.從“丑蘋果”到“網(wǎng)紅蘋果”：鹽源蘋果借力電商走出大涼山［EB/OL］.（2021-10-26）［2023-03-11］.http：//www.sc3n.com/index/news/detail/id/20476.html.

［2］韓永生.包裝材料學(xué)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：9．

［3］潘松年.包裝工藝學(xué)［M］.北京：印刷工業(yè)出版社，2007：1．

［4］金國斌，張華良.包裝工藝技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：7．

［5］孫蓉芳.防潮包裝的機(jī)理與應(yīng)用［J］.包裝工程，1994（4）：157-162.

［6］戚穗堅(jiān)，楊麗.食品分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2018：8.

［7］陳曉麗，周順期.密封包裝容器內(nèi)濕度變化規(guī)律研究［J］.包裝工程，2004（6）：21-23.

［8］馮梅，王京海.低水分食品防潮包裝后貨架壽命的預(yù)測(cè)模型［J］.包裝工程，1999（6）：17-19.

［9］章建浩.食品包裝學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005：202.

［10］高艷飛.尼龍墊片防潮包裝設(shè)計(jì)改進(jìn)［J］.包裝世界，2010（5）：13-14.

［11］顧家建.鍍鋁薄膜透濕率與相對(duì)濕度間的非線性現(xiàn)象研究［J］.現(xiàn)代包裝，2006（4）：33-35.

［12］佚名.成都空氣濕度多少［EB/OL］.（2022-09-29）［2023-03-11］.https：//zhidao.baidu.com/question/1583894921090447740.html.

［13］涼山廣播電視報(bào).七度西昌［EB/OL］.（2019-08-26）［2023-03-11］.https：//xcdsb.ls666.com/html/2019-08/26/content_27375.htm？div=-1.

基金項(xiàng)目：鹽源縣美青源食品有限公司“鹽源縣蘋果干延長貨架期的研究”（015/117281647）；攀西特色作物研究與利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室校內(nèi)發(fā)展基金項(xiàng)目“攀西地區(qū)特色系列水果果酒研發(fā)”（XNFZ2106）。

作者簡(jiǎn)介：易華平（1971—），男，本科，講師，研究方向：食品包裝。