苹果片防潮包装及其货架期预测研究

摘 要：随着四川省盐源县苹果产量的逐渐增加，当地苹果片加工产业得以实现快速发展，但是盐源县美青源食品有限公司在包装流通苹果片过程中出现水分流失较快的问题。基于此，通过研究盐源县美青源食品有限公司生产的苹果片包装材料的防潮性，计算苹果片的水分含量、包装材料的透湿度及包装材料的有效贮存期，并根据影响苹果片货架期的因素，在防潮包装材料的选用和工艺流程等方面提出了对策建议。

关键词：苹果片；防潮包装；货架期；包装材料

中图分类号：TS206 文献标志码：A 文章编号：1674-7909-（2023）11-146-3

0 引言

四川省盐源县位于青藏高原东南缘的高山盆地，海拔2 600 m，年均气温12.1 ℃，具有低纬度、高海拔、日照充足、昼夜温差大的特点。盐源县苹果种植地土壤有机质含量丰富，灌溉水源自盆地周边的高山雪域，生态环境得天独厚。盐源苹果气味芳香浓郁、皮薄汁多、口感酸甜爽口，当地的“冰糖心”苹果更是风靡国内一线城市高端消费市场，获得了前所未有的知名度和市场地位。截至2020年，盐源苹果种植面积和产量分别占四川省苹果栽培面积和产量的65%和75%，苹果产业成为盐源县名副其实的支柱产业［1］。

盐源县美青源食品有限公司成立于2010年，位于盐源县盐井镇太安村二组，是首家在盐源县对苹果进行深加工的企业。目前，盐源县美青源食品有限公司在包装流通苹果片的过程中出现水分流失较快、口感变差等问题。为此，笔者研究了盐源县美青源食品有限公司的苹果片产品防潮包装及其货架期。因为包装材料的贮存期决定了苹果片的货架期，所以笔者通过研究包装材料的贮存期研究苹果片的货架期。

1 材料与方法

1.1 试验材料

盐源县美青源食品有限公司在苹果片的保存贮藏过程中，通常用3种包装材料（见表1）对苹果片进行包装处理，分别是聚乙烯（Polyethylene，PE）材料、镀铝（OPP/AL/PET）材料和聚丙烯薄膜（Cast polypropylene，CPP）材料［2-3］。PE材料用于确定苹果片的最大允许含水量。OPP/AL/PET材料和CPP材料做成复合包装袋。

该试验中采用的设备有恒温干燥箱［4］、电子天平（型号为EK813）。试验原材料为盐源苹果。

1.2 试验方法

试验采用防潮包装原理［5］，取5 000 g含水量为3.0%的苹果片装入PE袋，封口，存放1年后（从2022年3月放至2023年3月）测定苹果片的含水量，测定出的含水量为苹果片的最大含水量。含水量的测定采用直接干燥法［6］。直接称取58.3 g苹果片，放入恒温干燥箱内（60 ℃）3 h，取出苹果片后放入干燥的器皿中冷却至常温后称量，将称量过后的苹果片继续放入60 ℃的恒温干燥箱中干燥1 h，取出冷却至常温后称量并记录数据，重复以上操作至恒质量。记录称量数据如表2。

苹果片水分含量计算公式为

X=［（m1-m2）/m1］×100% （1）

式（1）中：X为试样中水分的含量（%），m1为试样的质量（g），m2为试样干燥后的质量（g）。

通过公式，计算出苹果片吸收水蒸气的量为3.4%，测定干燥前苹果片含水量为6.4%，干燥后苹果片含水量为3.0%。

2 包装材料贮存期的计算

2.1 包装材料的透湿性

空气中的气体具有从高浓度向低浓度扩散的性质，空气中的水分子也有从高浓度向低浓度扩散的性质［7］。当PE和CPP薄膜两侧湿度不同时，就会形成一定的水蒸气压差，导致水分子由高压侧向低压侧扩散，苹果片就会吸收因水蒸气压差而进入包装材料中的水分。一般通过水蒸气透过量反映包装材料透湿性，公式为

WVT=Q/AT （2）

式（2）中：WVT为水蒸气透过量［g/（m2·d）］，Q为透湿量（g），A为测试材料面积（m2），T为测试时间（d）。

包装材料的透湿性与其自身的分子结构有很大关系。根据分子结构不同，可以把薄膜分为亲水膜和非亲水膜。亲水膜一般都含有易与水分子形成氢键的基团［7］。水蒸气分子在亲水膜中的溶解和扩散与膜两侧的湿度值密切相关，因此其透湿规律比较复杂，没有统一的规律可遵循。而非亲水膜与水的相互作用主要是极性力，即其极性力较弱。可以通过费克亨利定律推导出透湿量的计算公式。

Q=PAT（P1-P2）/L  （3）

WVT=P（P1-P2）/L=P·Pt·（100·ΔRH）/L （4）

式（3）（4）中：P1、P2为薄膜两侧水蒸气压力（g/m3），ΔRH表示薄膜两侧的相对湿度差（%），Pt表示温度t时的饱和水蒸气压（g/m3），L为薄膜厚度（丝），P为透湿系数［g·cm/（cm2·s·Pa）］。

通过上式可以算出水蒸气透过量，进而确定包装材料的透湿性。

2.2 包装材料贮存期的推导

包装材料的允许水蒸气透过量公式为［8-9］

q=W（C2-C1） （5）

式（5）中：W为被包装物的净质量（g），C2为被包装物品的允许最大含水量（%），C1为被包装物品的含水量（%）。

包装材料的允许透湿度公式为

Qv=q/（S·T） （6）

式（6）中：S为包装材料的有效面积（m2），T为防潮包装有效期（d）。

根据费克气体扩散定律，可以得到实际透湿度（Qθ）。

Qθ=R·Kθ·（h2-h1） （7）

式（7）中：R为在40 ℃、90%RH条件下材料的透湿度，Kθ为包装放置在环境温度θ ℃时的温度影响系数，h1为包装内的湿度（%），h2为包装品贮存流通环境的平均湿度（%）。

当包装的允许透湿度（Qv）和实际透湿度（Qθ）相等时，贮存期为

T=［W·（C2-C1）］/［S·R·K·（h2-h1）］ （8）

式（8）中：R为实际选用包装材料的透湿度的值。

2.3 实际贮存期的计算

通过对包装材料的研究并查找相关资料可知：厚度为0.20 mm的PE材料在常温下的透湿度为2.2 g/（m2·d）［10］，厚度为0.03 mm的CPP材料在常温下的透湿度为2.3 g/（m2·d）［9］，OPP/AL/PET材料在常温下（湿度为75%的环境）的透湿度为0.22 g/（m2·d）［11］。由于在OPP/AL/PET包装袋试验中其透湿度较小［0.15 g/（m2·d）］，可以忽略不计，故以下试验无须用该材料的透湿度。通过换算，可以得到美青源食品有限公司的包装材料的透湿度（见表3）；通过计算，可以得到包装材料的表面积（见表4）。

通过查找相关资料可知，成都市的湿度为70%～80%（此次研究取80%计算），西昌市的平均湿度为61%（此处为方便计算，取60%计算）［12-13］。通过查找相关书籍［9］可知，CPP材料在20 ℃时的K值为0.116，PE材料在20 ℃的K值为0.18。通过计算可以得到，大袋PE包装材料的贮存期为1 789 d，中袋包装CPP贮存期为295 d，小袋包装CPP贮存期为146 d。

3 影响苹果片货架期的因素及延长货架期的对策建议

3.1 贮存过程

3.1.1 环境相对湿度。由于盐源县美青源食品有限公司的生产地和产品保存贮藏地的相对湿度相差大，而不同类型的物资与器材都有一个允许的相对湿度范围——临界相对湿度，为防止苹果片在包装内变质，就要控制包装内的相对湿度在其临界相对湿度之下。因此，可以降低产品保存贮藏地的相对湿度，使包装袋内的相对湿度维持在其临界相对湿度之下。

3.1.2 包装材料透湿度。目前，盐源县美青源食品有限公司使用的包装材料透湿度较高。笔者建议采用透湿度更低的包装材料，防止因空气的湿度变化而影响苹果片的保质期，推荐材料如OPP、PET/PE、PET/AL/PE、OPA、HDPE。

3.1.3 包装材料厚度。材料防潮性与其厚度成正比，材料透湿度与其厚度成反比。因此，包装材料的厚度对防潮包装是有影响的。当包装材料越厚时，包装材料的水分透过量越少，包装材料的有效包装期越长。笔者建议盐源县美青源食品有限公司适当增加包装材料的厚度，从而延长苹果片保存时间。

3.1.4 是否加入干燥剂。因为苹果片吸收水分后品质会下降，所以除必须用阻湿性包装袋外，还可以将干燥剂密封在包装袋内吸收其中的水蒸气，避免苹果片吸收过多的水分，以此延长苹果片的保存时间。需要注意的是，包装袋中的干燥剂不应与苹果片发生化学反应，而应通过物理吸附降低湿度。

3.2 加工工艺改进

3.2.1 设计独立的烘干车间。将苹果的预处理和烘干分开进行，在将处理好的苹果片运往烘干车间的过程中将多余的水分沥干，以缩短烘干时间。建造一个独立的烘干车间，并设计好排气系统，以便将苹果片烘干过程中的水分及时排出［1-2］。

3.2.2 设计独立的包装车间。在将烘干的苹果片运往包装车间的途中，要对空气中的微生物进行消杀处理，并且适当降低苹果片对空气中水分的吸收。要设计一个密闭的独立的包装车间，并且工作之前要进行干燥处理和消毒处理，以降低空气中的含水量和微生物数量［1-2］，防止在包装过程中出现微生物污染和因与空气中的水分接触过度而降低苹果片的质量。

4 结语

通过试验得出，大袋PE的贮存期是1 789 d，中袋CPP的贮存期是295 d，小袋CPP的贮存期是146 d。为延长苹果干的保存时间，盐源县美青源食品有限公司应建立独立的烘干车间和包装车间，选用透湿度更低或者更厚的材料进行包装。在下一步研究中，可以对这些包装材料进行加速破坏试验，从而确定更适合的包装材料和材料厚度。

参考文献：

［1］刘庆华.从“丑苹果”到“网红苹果”：盐源苹果借力电商走出大凉山［EB/OL］.（2021-10-26）［2023-03-11］.http：//www.sc3n.com/index/news/detail/id/20476.html.

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［11］顾家建.镀铝薄膜透湿率与相对湿度间的非线性现象研究［J］.现代包装，2006（4）：33-35.

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

［13］凉山广播电视报.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.

基金项目：盐源县美青源食品有限公司“盐源县苹果干延长货架期的研究”（015/117281647）；攀西特色作物研究与利用四川省重点实验室校内发展基金项目“攀西地区特色系列水果果酒研发”（XNFZ2106）。

作者简介：易华平（1971—），男，本科，讲师，研究方向：食品包装。