蘋果片防潮包裝及其貨架期預測研究

摘 要：隨著四川省鹽源縣蘋果產量的逐漸增加，當地蘋果片加工產業得以實現快速發展，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的蘋果片包裝材料的防潮性，計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策建議。

關鍵詞：蘋果片；防潮包裝；貨架期；包裝材料

中圖分類號：TS206 文獻標志碼：A 文章編號：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。鹽源縣蘋果種植地土壤有機質含量豐富，灌溉水源自盆地周邊的高山雪域，生態環境得天獨厚。鹽源蘋果氣味芳香濃郁、皮薄汁多、口感酸甜爽口，當地的“冰糖心”蘋果更是風靡國內一線城市高端消費市場，獲得了前所未有的知名度和市場地位。截至2020年，鹽源蘋果種植面積和產量分別占四川省蘋果栽培面積和產量的65%和75%，蘋果產業成為鹽源縣名副其實的支柱產業［1］。

鹽源縣美青源食品有限公司成立于2010年，位于鹽源縣鹽井鎮太安村二組，是首家在鹽源縣對蘋果進行深加工的企業。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品防潮包裝及其貨架期。因為包裝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）對蘋果片進行包裝處理，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材料做成復合包裝袋。

該試驗中采用的設備有恒溫干燥箱［4］、電子天平（型號為EK813）。試驗原材料為鹽源蘋果。

1.2 試驗方法

試驗采用防潮包裝原理［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）測定蘋果片的含水量，測定出的含水量為蘋果片的最大含水量。含水量的測定采用直接干燥法［6］。直接稱取58.3 g蘋果片，放入恒溫干燥箱內（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據，重復以上操作至恒質量。記錄稱量數據如表2。

蘋果片水分含量計算公式為

X=［（m1-m2）/m1］×100% （1）

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

通過公式，計算出蘋果片吸收水蒸氣的量為3.4%，測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散的性質，空氣中的水分子也有從高濃度向低濃度擴散的性質［7］。當PE和CPP薄膜兩側濕度不同時，就會形成一定的水蒸氣壓差，導致水分子由高壓側向低壓側擴散，蘋果片就會吸收因水蒸氣壓差而進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為測試材料面積（m2），T為測試時間（d）。

包裝材料的透濕性與其自身的分子結構有很大關系。根據分子結構不同，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［7］。水蒸氣分子在親水膜中的溶解和擴散與膜兩側的濕度值密切相關，因此其透濕規律比較復雜，沒有統一的規律可遵循。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。可以通過費克亨利定律推導出透濕量的計算公式。

Q=PAT（P1-P2）/L" （3）

WVT=P（P1-P2）/L=P·Pt·（100·ΔRH）/L （4）

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

通過上式可以算出水蒸氣透過量，進而確定包裝材料的透濕性。

2.2 包裝材料貯存期的推導

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）。

根據費克氣體擴散定律，可以得到實際透濕度（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為包裝放置在環境溫度θ ℃時的溫度影響系數，h1為包裝內的濕度（%），h2為包裝品貯存流通環境的平均濕度（%）。

當包裝的允許透濕度（Qv）和實際透濕度（Qθ）相等時，貯存期為

T=［W·（C2-C1）］/［S·R·K·（h2-h1）］ （8）

式（8）中：R為實際選用包裝材料的透濕度的值。

2.3 實際貯存期的計算

通過對包裝材料的研究并查找相關資料可知：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%的環境）的透濕度為0.22 g/（m2·d）［11］。由于在OPP/AL/PET包裝袋試驗中其透濕度較小［0.15 g/（m2·d）］，可以忽略不計，故以下試驗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）；通過計算，可以得到包裝材料的表面積（見表4）。

通過查找相關資料可知，成都市的濕度為70%～80%（此次研究取80%計算），西昌市的平均濕度為61%（此處為方便計算，取60%計算）［12-13］。通過查找相關書籍［9］可知，CPP材料在20 ℃時的K值為0.116，PE材料在20 ℃的K值為0.18。通過計算可以得到，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策建議

3.1 貯存過程

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

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，包裝材料的厚度對防潮包裝是有影響的。當包裝材料越厚時，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增加包裝材料的厚度，從而延長蘋果片保存時間。

3.1.4 是否加入干燥劑。因為蘋果片吸收水分后品質會下降，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間。需要注意的是，包裝袋中的干燥劑不應與蘋果片發生化學反應，而應通過物理吸附降低濕度。

3.2 加工工藝改進

3.2.1 設計獨立的烘干車間。將蘋果的預處理和烘干分開進行，在將處理好的蘋果片運往烘干車間的過程中將多余的水分瀝干，以縮短烘干時間。建造一個獨立的烘干車間，并設計好排氣系統，以便將蘋果片烘干過程中的水分及時排出［1-2］。

3.2.2 設計獨立的包裝車間。在將烘干的蘋果片運往包裝車間的途中，要對空氣中的微生物進行消殺處理，并且適當降低蘋果片對空氣中水分的吸收。要設計一個密閉的獨立的包裝車間，并且工作之前要進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量［1-2］，防止在包裝過程中出現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量。

4 結語

通過試驗得出，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間，鹽源縣美青源食品有限公司應建立獨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行包裝。在下一步研究中，可以對這些包裝材料進行加速破壞試驗，從而確定更適合的包裝材料和材料厚度。

參考文獻：

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［13］涼山廣播電視報.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實驗室校內發展基金項目“攀西地區特色系列水果果酒研發”（XNFZ2106）。

作者簡介：易華平（1971—），男，本科，講師，研究方向：食品包裝。