新型粮食包装袋的性能研究与分析

第４２卷　檱檱殗

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新型粮食包装袋的性能研究与分析

·２１·

粮食储藏技术

檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗品储藏时间

［１］

新型粮食包装袋的性能研究与分析

＊

王超洋　王　洪

（）产业用纺织品教育部工程技术中心　东华大学　２０１６２０

摘　要　研究了花生在不同结构包装袋内储存过程中的微环境变化，包括气体成分、温湿度、花生含水量以及包装袋含水量。结果可知，覆膜包装袋袋内的相对湿度受外界环境影响较小，说明覆膜包装袋能更好地控制袋内的相对湿度，减少外界环境的影响。储存高含水量花生的覆膜包装袋内的微环境发生了明显变化，实验结束时，其氧气浓度下降为９．４％，二氧化碳浓度则上升到８．９％。说明覆膜包装袋能够在袋内营造一个低氧气浓度、低相对湿度和高二氧化碳浓度的微环境。在温度方面，由于材料的隔热性能有限，对袋体内部温度的影响不大。因此，覆膜包装袋对于控制高含水量花生呼吸强度、延长存储时间有一定作用。

关键词　包装袋　花生　气体　温湿度　含水量

　　农产品采后的呼吸作用是以消耗自身储藏养分

为基础，农产品的有氧呼吸会产生大量的水与二氧化碳，使存储环境中的温湿度升高，从而加速农产品的霉变。而农产品的无氧呼吸要比有氧呼吸多消耗２８倍的呼吸底物，且分解的产物不彻底，这些物质对农产品有极大的毒害作用，不利于农产品保鲜。所以降低呼吸强度，维持农产品最微弱的呼吸代谢活动，可以减少呼吸底物消耗，推延农产品衰老死亡和其抗病性、耐藏性的衰变进程，延长农产

。自１９１７年英国科学与食品调查委

员会首先观察到更换气体组成可以延长苹果货架寿命这一结果以来，已促使许多研究者去认识改善气体成分对储存新鲜果蔬产品的机理研究

［２］

具有良好阻湿性能的聚烯烃（ＰＰ或ＰＥ）复合于ＥＶＯＨ膜的上下表面，能弥补ＥＶＯＨ薄膜阻湿性

１１］

。不足的缺点，从而有效地防止食品变质［

粮食在存储过程中由于呼吸作用会产生水蒸气，从而导致粮食含水量的增加，加快粮食发霉。黄麻是一种具有较好吸湿性的传统包装材料，能够降低袋内湿度。同时由于其具有抗菌能力强、可以再生循环利用、成本低等优点，曾经是包装袋的首选材料。但是传统黄麻机织包装袋袋体表面存在大量的透水透气的小孔，密封性不佳，易受存储环境影响。同时，由于织物组织结构不稳定，在外力的作用下麻线之间极易滑移，造成局部小孔变大而致使粮食漏损，尤其是在包装粮食后储运过程中，由于摔落、拉拽等冲击力的作用，极易造成破袋散漏。而采用以黄麻为骨架配以其它化学纤维的黄麻无纺布，可有效地解决上述问题。基于此，本论文研究的新型包装袋材料以黄麻非织造布为基材，覆以多层ＥＶＯＨ薄膜，可有效解决机织黄麻包装袋的漏损、气密性差等问题。

。该机理

主要是利用果蔬产品的呼吸作用与薄膜透气性之间的平衡，在包装内形成一种高ＣＯ２、低Ｏ２浓度的微环境，由此抑制果蔬产品的代谢作用，从而达到延长其储藏寿命的目的。近年来，许多发达国家将这一技术广泛用于新鲜果蔬的保鲜上

［３～６］

。

乙烯和乙烯醇薄膜（ＥＶＯＨ）作为一种新型的高阻隔性树脂主要用于食品、化学品、溶剂、保健产品、医药产品、化妆品及电子类产品等的包装

［７～１０］

。ＥＶＯＨ能极大地抑制空气中氧气侵入食

１　材料与方法

１．１　原料与仪器

市售花生仁：表面光洁、大小一致、成熟度适中、无虫害、无机械切损；黄麻非织造包装袋：黄

品，从而抑制因微生物增殖产生毒素等有害物质。由于ＥＶＯＨ树脂分子结构中存在亲水性的羟基，容易吸水而导致其阻隔性大大降低，所以，通过将

）１２Ｄ１０１２１＊基金项目：中央高校基本科研业务费专项（

通讯地址：上海市松江区人民北路２９９９号东华大学三号学院楼５０４９室

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粮　食　储　藏　）２０１３（２

麻非织造布为浙江生产，其组分为６０％的黄麻纤维、３０％双组分纤维和１０％的丙纶，面密度为１５０

２／。制作的包装袋规格为３ｍ３ｃｍ×３２ｃｍ；覆膜ｇ

黄麻无纺布：采用上述黄麻无纺布，在其表面覆一

同，说明非织包装袋无法有效阻隔空气，袋内氧气浓度基本未变，从而无法达到被动气调保鲜的目的。

分别观察图１和图２可以看出，随着时间的延长，覆膜包装袋内氧气体积分数逐渐降低，二氧化碳体积分数逐渐升高，且花生的含水率越高，变化越明显。低含水率花生（８％）包装袋内的气体变化要比１３％花生包装袋内气体体积分数的增减量变化要小。１３％含水量的花生在覆膜包装袋内，经过１５ｄ存储后袋内氧气浓度为９．４％，远远低于空气中氧气浓度。二氧化碳浓度为８．９％，高于空气中的二氧化碳浓度。在高含水率的包装袋内，覆膜包装袋能够配合袋内花生的呼吸作用实现气调，形成一个低氧气、高二氧化碳浓度的微环境，从而减弱袋内花生的呼吸作用

。

层薄膜，薄膜为三层结构，依次为聚丙烯、乙烯－醋酸乙烯酯和聚乙烯。制作的袋子规格同上。

ＺＤＲ－２０温湿度记录仪：浙江生产；Ｃｈｅｃｋ－Ｐｏｉｎｔ便携式气体分析仪：丹麦生产。１．２　实验方法

１．２．１　前期工作　为确定花生在高含水量情况下包装袋对其影响，将花生进行调湿，分成不同的含水量，然后分别装入不同的包装中，为尽可能地减少其它因素的影响，每次调湿所使用的均为同一次购买的同袋花生。

１．２．２　花生水分含量的调节　将花生置于塑料薄膜上，计算出理论添加水量，用喷雾器分３次将１．１倍理论添加水量的蒸馏水喷到粮食表面，用薄

１２］

。膜覆盖使水分完全平衡，获得所需水分的粮食［

１．２．３　花生水分的测量　按照国标ＧＢ５４９７－８５　测量花生含水。从包装袋中随机取出５０ｇ花生，），将其剪碎称取试样约３ｇ（Ｗ１，准确至０．００１ｇ放入烘箱中，调节烘箱温度定在１０５℃，烘３ｈ取出，置于干燥器内冷却至室温，取出称重，取出称重后，再按以上方法进行复烘，每隔３０ｍｉｎ取出冷却称重１次，烘至前后两次重量差不超过为止，此时重量为Ｗ２。计算公式如下：０．００５ｇ

１２

水分（％）＝×１００％

Ｗ１

①

１．２．４　袋内温湿度测量　将温湿度记录仪与花生一起包装入袋内，温湿度记录仪设定为每１０ｍｉｎ记录１次，测试结束后将数据导出。

１．２．５　袋内气体成分检测　每天分２次采用便携式气体分析仪对袋内气体成分进行检测，并记录数据。

２　结果与讨论

２．１　袋内气体成分的变化

通过便携式气体分析仪检测袋内氧气和二氧化碳气体体积分数，袋内氧气浓度和二氧化碳浓度随时间变化曲线分别见图１和图２。包装袋内初始条，储藏温件为大气状态（２０．９５％Ｏ０．０３％ＣＯ２；２）度为３０℃，在存储过程中，非织包装袋内的气体成分没有变化，与外界空气中的气体成分完全相

２．２　包装袋内湿度的变化

将恒温恒湿箱设定为温度３０℃、相对湿度９５％，人为地制造一个高温高湿的存储环境，考察包装袋是否在高湿的使用环境中具有良好的阻隔性

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新型粮食包装袋的性能研究与分析

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能。采用将温湿度记录仪与花生一同包装进袋中的方法，测量记录存储过程中包装袋内部相对湿度、不同含水量的花生在两种包装袋内相对湿度的变化与时间的关系曲线如图３和图４所示

。

表１　花生种子在各种相对湿度下的平衡含水率

（单位：％）

３０℃、

ＲＨ８０％

花生初始含水率存储后花生含水率花生平衡含水率

８　９．５　９．３　

３０℃、

ＲＨ８５％１０　１１．５　１１．３　

３０℃、

ＲＨ９５％１３１５．８２０

　　通过对袋内相对湿度检测发现，在存储过程中

袋内的温湿度与外界存在差异。由表１数据可知，在存储环境中三种花生的初始含水率均未达到相应环境下的平衡含水率，在经过一段时间存储后，８％和１０％含水率的花生通过吸湿达到了相应环境温度下的平衡含水率，而１３％含水率的花生仍未到达相应环境下的平衡含水率。说明在存储过程中这三种含水率的花生均处于不同程度吸湿，而外界环境的高相对湿度为花生吸湿提供便利，包装袋内外存在一个吸湿梯度，从而导致装有含水量１３％的花生覆膜包装袋内湿度上升，已趋近于外界的相对湿度。

２．３　袋内花生及袋体含水量的变化

花生在存储过程中由于其呼吸作用释放热量与水分、周围环境的温湿度变化以及袋体材料的吸放湿均会引起花生含水量和包装袋含水量的变化。

将花生调湿后在温度为３０℃、相对湿度９５％，其间花生含水量及其包的恒温恒湿箱中存储１５ｄ装袋含水量变化见表２和表３。

表２　存储１５ｄ后覆膜包装袋及其内部花生含水变化

１　

原含水量（％）

调湿后含水量（％）存储后含水量（％）

）含水平均增幅（％／ｄ）包装袋原重（ｇ）存储后袋重（ｇ／）袋重平均增幅（ｄｇ

６．９　８　９．５　０．１０　

２　６．９　１０　１１．５　０．１０　

３６．９１３１５．８０．１９６２．０５６９．６３０．５１

　　分别观察图３和图４可知，不同含水量的花生

包装后袋内相对湿度不同，含水量越高袋内的相对湿度越高。同时，通过观察曲线可知，随着存储时间的增加，袋内相对湿度均有所增加。通过比较图３与图４可知，同一含水率的花生，非织袋内的相对湿度要比覆膜包装袋的袋内相对湿度高。在存储过程中，覆膜包装袋内相对湿度相对变化较小，而非织包装袋内相对湿度变化较大，增加明显。但是在存储的后期，装有含水量１３％的花生覆膜包装袋袋内湿度上升明显，已趋近于外界的相对湿度。

在一定的空气状态下通过吸放湿将达到一个稳定的含水率，称之为在该环境下的平衡含水率。表１为花生种子在不同空气状态下的平衡含水率。

６２．０５２．０５　６　６３．７５４．８３　６　０．１１　

０．１９　

　　表３　存储７ｄ后非织包装袋及其内部花生含水变化

１　

原含水量（％）

调湿后含水量（％）存储后含水量（％）

）含水平均增幅（％／ｄ）包装袋原重（ｇ）存储后袋重（ｇ／）袋重平均增幅（ｄｇ

６．９　８　８．７　０．１０　３７．０　０．２６　

２　６．９　１０　１０．８　０．１１　３７．０　０．２７　

３６．９１３１４．１０．１６３７．０４０．３１０．４７

３８．８２８．９２　３　

　　由表２和表３中数据可知，无论是覆膜包装袋

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还是非织包装袋，花生的含水量均有所增加，高含水花生的含水量增加最多。分别从表２和表３中可以看出，随着花生含水率增加，花生的含水率平均增幅增大。引起花生含水率增加可能是由于高含水的花生呼吸作用强于低含水的花生，呼吸作用产生／的水分较其它含水率花生多。根据国标ＧＢＴ１１０４８－２００８分别测试薄膜和复合材料的湿阻。具体实验数据见表４。

表４　膜材料与复合材料的湿阻

膜材料

２

·Ｐ／湿阻（ｍａｗ）

间段里，非织包装袋与覆膜包装袋内不同含水率的花生之间温度相差不大，但是随着时间的增加，装含水率为１３％的花生的覆膜包装袋内温度显著增加，这可能是由于高含水率的花生在覆膜包装袋内的呼吸作用导致的。而低含水率花生的覆膜包装袋内温度以及非织包装带内的温度基本上与外界环境的温度相符

。

复合材料４２．１４７

３６．４５７　

　　通过表４比较，发现虽然覆膜材料的湿阻相对于膜材料有所下降，即在稳定的水蒸气压力梯度下，通过一定面积材料的蒸发热流量有所增加。这可能是由于复合材料的内层为吸湿性能较好的黄麻所以增加了整个材料的透湿性能，说明薄膜内部吸湿性能好的材料会对薄膜的湿阻产生一定影响。由表１数据可知，在存储过程中这三种含水率的花生均处于不同程度吸湿，同时黄麻非织造布具有良好的吸湿性，影响了整个包装袋的湿阻，所以导致包装袋重量及袋内花生含水率的增加。其中覆膜包装，非织包装袋袋在存储１５ｄ后增重最大为７．５８ｇ。在存储７ｄ后最大增重为３．３１ｇ２．４　包装袋内温度的变化

在花生的存储过程中，外界环境温度以及袋内的温度对花生的品质有着极大的影响。覆膜包装袋与非织包装袋内温度变化与时间的关系曲线见图５和图６

。

图６　覆膜袋内温度变化

两种包装袋内的温度最终基本与外界温度一致，维持在３０℃附近，说明材料的隔热性能有限，不同袋体材料对于袋体内部温度的变化影响不大。

３　结论

本文通过研究花生在不同结构包装袋内储存过程中的微环境变化，来分析不同结构包装袋的抑菌效果。实验结果显示，覆膜包装袋比非织包装袋具有更低的透气性，包装有高含水率花生的覆膜包装袋内发生了明显的气体成分变化，实验结束时氧气浓度下降为９．４％，二氧化碳浓度则上升到８．９％。说明覆膜包装袋能够有效控制袋内气体成分变化，从而控制袋内存储物的呼吸强度，不会出现因粮食的过度有氧呼吸造成的营养成分的消耗。同时通过比较不同包装袋内相对湿度数据可以发现，储存相同含水率的花生时，非织袋内的相对湿度要比覆膜包装袋的袋内相对湿度高。且在存储过程中，覆膜包装袋内相对湿度相对变化较小，而非织包装袋内相对湿度变化较大，增加明显。由上述结论可知，覆膜包装袋能够在袋内营造一个低氧气浓度、低相对湿度和高二氧化碳浓度的微环境，从而实现对黄曲霉毒素的抑制。温度方面，由于材料的隔热性能

图５　非织袋内温度变化

分别观察图５和图６可知，在存储刚开始的时

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有限，对于袋体内部温度的变化影响不大。总而言之，覆膜包装袋对于控制高含水花生呼吸强度，延长存储时间，保证粮食品质有一定作用。

参　考　文　献

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）１报，２００５（７７５～１８０

３　ＡｈａｒｏｎｉＮ，ＲｅｕｖｅｎｉＡ，ＤｖｉｒＤ．Ｍｏｄｉｆｉｅｄａｔｍｏｓｈｅｒｅｉｎ　　　　　　－ｐ

ａｃｋａｅｓｆｉｌｍｄｅｌａｓｅｎｅｓｃｅｎｃｅａｎｄｄｅｌａｄｅｃａｏｆｆｌｅｓｈｈｅｒｂｓ　　　　　ｐｇｙｙｙ　　　［］，，：Ｊ．ＡｃｔａＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｅ１９８９２５８２５５６２　　　～２４　ＳｍｉｔｈＳＭ，ＧｅｅｓｏｎＴ，ＳｔｏｗＴ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉ　　　　　　　－

ｆｉｅｄａｔｍｏｓｈｅｒｅｉｎｄｅｃｉｄｕｏｕｓｆｒｕｉｔｓｂｔｈｅｕｓｅｏｆｆｉｌｍｓ　　　　　　　　　ｐｙ　］，ａｎｄｃｏａｔｉｎｓ［Ｊ．ＨｏｒＳｃｉ１９８７，２２：７７２～７７６　ｇｅｗｅｔｔＥＷ，ＢａｎｋｓＮ　Ｈ，ＤｉｘｏｎＪ，ｅｔａｌ．Ｓｈｅｌｆｌｉｆｅ５　Ｈ　　　　　　　　　－

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］中的扩散特性研究［自然科Ｊ．河南工业大学学报（）：１学版）．２０１０（４５～１８

（）收稿日期：２０１２　１１　１６

ＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＮＥＷ　ＢＡＧＳＦＯＲＧＲＡＩＮ　　　　　　　

ＷａｎＣｈａｏａｎａｎＨｏｎ　Ｗｇｙｇｇｇ　　

（，Ｍ，Ｄ）ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＴｅｘｔｉｌｅｓｉｎｉｓｔｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔ０１６２０　　　　　　　２ｇｇｙｇｙ　　Ｔｈｅｃｈａｎｅｏｆｍｉｃｒｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｓｉｄｅｔｈｅｂａｓｗｉｔｈｓｔｏｒｅｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｅａｎｕｔｓ　　　　　　　　　　　　　　　－ｇｇｐ

，ｌｓｅｔｈｅｏｆｂａｉｎｃｌｕｄｉｎ．ｔｈｅｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｓ　　　　　　　　　　　　ｙｇｇｐｐｙｐｇ　ｃｏａｔｉｎｂａｈａｓａｌｏｗｅｒｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｔｈａｎｔｈｅｎｏｎ－ｃｏａｔｉｎｂａ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｉｎｓｉｄｅｔｈｅｃｏａｔｉｎ　　　　　　　　ｇｇｐｙｇｇｙｇ　　　　　，ｂａｈａｓｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｈａｎｅｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｂａｃａｎ　　　　　　　　　　ｇｇｙｇｇ　　　　ｆｅｗｏｆｃｈａｎｅｗｈｅｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｅｌｌ．Ｏｘｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｂａｗｉｔｈｅａｎｕｔｓｓｔｏｒｅｄｗｉｔｈ　　　　　　　　　　　　　ｇｙｇｇｇｐ　　ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏ９．４％ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏ８．９％ａｔｈｉｈ　　　　　　　　　　　　　ｇ

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