□徐涵秋 蔣立茂 歐小軍 胡巍 蘭昌文 曾姝莉 王思敏

/1.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品包裝材料質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（成都）

果蔬采摘后損耗是備受關(guān)注的重大課題，每年我國(guó)果蔬采后損失約占總產(chǎn)量的25%～45%[1]。近年來(lái)，隨著農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)快速發(fā)展，水果電商銷(xiāo)售日益普遍，農(nóng)產(chǎn)品電商銷(xiāo)售運(yùn)輸中被詬病的野蠻裝卸、暴力分揀等行為也經(jīng)常見(jiàn)諸報(bào)端。其后果是常有購(gòu)買(mǎi)客戶投訴、抱怨收到的農(nóng)產(chǎn)品受了損、變了形、走了味。不可否認(rèn)，農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸方式、運(yùn)輸環(huán)境、包裝結(jié)構(gòu)等都會(huì)影響到果蔬損傷程度。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同類型水果運(yùn)輸振動(dòng)沖擊及其損傷作了較多的研究，盧立新等[2-5]系統(tǒng)研究了蘋(píng)果、梨、哈密瓜等跌落沖擊力學(xué)特性、損傷特性等。但緩沖包裝材料——泡沫網(wǎng)套對(duì)水果運(yùn)輸中跌落損傷特性影響的研究相對(duì)較少，尤其是模擬整箱水果運(yùn)輸、裝卸過(guò)程中甩拋、推落等不規(guī)范操作導(dǎo)致水果跌落損傷的研究更是鮮有。

泡沫網(wǎng)套是以熱塑性或熱固性樹(shù)脂為基體，添加單甘脂、滑石粉、丁烷等助劑或發(fā)泡劑擠壓形成的內(nèi)部具有無(wú)數(shù)微小氣孔的網(wǎng)套形狀塑料，具有質(zhì)輕、省料、吸收沖擊載荷、隔熱等特性。在怕擠壓、需隔離的蔬菜和水果等包裝上得到了極大地應(yīng)用，能有效降低碰撞、擠壓等機(jī)械損傷，對(duì)于延長(zhǎng)貨架期有較大貢獻(xiàn)。

本試驗(yàn)參照國(guó)際安全運(yùn)輸協(xié)會(huì)ISTA 1A-2001試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的跌落試驗(yàn)參數(shù)，采用符合ASTM D5276-98標(biāo)準(zhǔn)的KD-128AS型氣臂式自由跌落試驗(yàn)機(jī)，按規(guī)范的試驗(yàn)程序模擬跌落沖擊，對(duì)使用不同包裝材料的蘋(píng)果進(jìn)行了跌落試驗(yàn)，探討蘋(píng)果緩沖包裝與跌落損傷之間的關(guān)系，為改善蘋(píng)果電商運(yùn)輸緩沖包裝應(yīng)用、優(yōu)化蘋(píng)果減損包裝設(shè)計(jì)提供了參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選擇較為耐貯藏、易運(yùn)輸?shù)奶O(píng)果為對(duì)象，品種選用四川鹽源紅富士，基地采摘后采用多層緩沖及保護(hù)包裝材料運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室初步測(cè)定表面無(wú)損傷，其單果質(zhì)量在285～325 g之間，等效球徑約為76～85 mm，果實(shí)硬度為0.35～0.50 MPa。

試驗(yàn)所用包裝材料有4種組合方式，第Ⅰ種包裝方式為市場(chǎng)上大量使用的瓦楞紙箱，內(nèi)配瓦楞紙板襯墊和隔檔板，隔出24個(gè)獨(dú)立的立方體空間，每個(gè)立方體空間放置1個(gè)蘋(píng)果，分兩層，每層12個(gè)，共24個(gè)，均未使用泡沫網(wǎng)套；第Ⅱ種包裝方式是在第Ⅰ種方式的基礎(chǔ)上每個(gè)蘋(píng)果均外套泡沫網(wǎng)套；第Ⅲ種包裝方式是外包裝采用內(nèi)帶隔板的泡沫箱，每個(gè)蘋(píng)果均為獨(dú)立空間，每層12個(gè)，兩層組合拼成整箱，均未使用泡沫網(wǎng)套；第Ⅳ種包裝方式是在第Ⅲ種方式的基礎(chǔ)上每個(gè)蘋(píng)果均外套泡沫網(wǎng)套。

1.2 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用氣臂式自由跌落試驗(yàn)機(jī)是采用托臂平托或按規(guī)定角度托住包裝箱，其托臂啟動(dòng)后先向下以2.5倍重力加速度脫離包裝箱，再以2倍重力加速度撤離包裝箱自由落體的通道，確保托臂回縮過(guò)程不干涉包裝箱的自由落體運(yùn)動(dòng)。蘋(píng)果硬度測(cè)試采用GY-4型果實(shí)硬度計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前先測(cè)定待試蘋(píng)果等效球徑與單果質(zhì)量，并據(jù)此挑選出大小均勻、外觀完好的一批樣品，每層每個(gè)蘋(píng)果均進(jìn)行編號(hào)，以確定其在包裝箱內(nèi)的位置，編號(hào)后分別按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ種包裝方式進(jìn)行包裝、封箱；按ISTA 1A-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，依據(jù)包裝箱重量對(duì)應(yīng)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)托臂高度，保證自由跌落高度；試驗(yàn)時(shí)分別把4種包裝箱在自然狀態(tài)下放在試驗(yàn)機(jī)托臂上，其重心盡可能豎直落在托臂以內(nèi)，避免試驗(yàn)過(guò)程中非正常跌落或傾翻。每種包裝方式分別以底面著地跌落5次，然后取出樣品。4組試驗(yàn)結(jié)束后，將蘋(píng)果在室溫條件下放置24 h，參照盧立新等專家提出的果品損傷率測(cè)試方法[5]進(jìn)行測(cè)定，測(cè)量每個(gè)蘋(píng)果損傷體積，分別計(jì)算每個(gè)蘋(píng)果的損傷率及整層、整箱的損傷率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ種包裝方式跌落試驗(yàn)時(shí)，對(duì)照組蘋(píng)果損傷率均為0，跌落試驗(yàn)蘋(píng)果損傷率見(jiàn)表1。

表1 不同包裝材料組合跌落試驗(yàn)蘋(píng)果損傷率

試驗(yàn)結(jié)果表明，在包裝箱內(nèi)每層、每個(gè)蘋(píng)果損傷率均有所差異，為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)跌落損傷情況的差異性，分別計(jì)算了整箱及分層的蘋(píng)果損傷率變異系數(shù)，結(jié)果分析見(jiàn)表2。

表2 跌落試驗(yàn)損傷率結(jié)果分析

同時(shí)統(tǒng)計(jì)了整箱損傷率、受損果（以個(gè)數(shù)計(jì)）所占比例，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 跌落試驗(yàn)損傷情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 試驗(yàn)分析

2.2.1 泡沫網(wǎng)套組合不同包裝材料的緩沖結(jié)構(gòu)均有效降低蘋(píng)果損傷率

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ種包裝方式分別使用了瓦楞紙箱、瓦楞紙箱+泡沫網(wǎng)套、泡沫箱、泡沫箱+泡沫網(wǎng)套4種緩沖包裝結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明4種緩沖結(jié)構(gòu)在跌落損傷過(guò)程中都具有一定的保護(hù)作用。同樣的外包裝箱，蘋(píng)果是否使用泡沫網(wǎng)套緩沖材料對(duì)其保護(hù)效果存在顯著差異，如包裝Ⅱ整箱損傷率低于包裝Ⅰ，包裝Ⅳ整箱損傷率低于包裝Ⅲ。試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了泡沫網(wǎng)套在跌落試驗(yàn)中發(fā)揮了較好的緩沖作用，降低了蘋(píng)果損傷率。

2.2.2 跌落試驗(yàn)中底層的損傷較為嚴(yán)重

每種組合方式的緩沖結(jié)構(gòu)在跌落試驗(yàn)中有個(gè)共性結(jié)果，即底層蘋(píng)果損傷大于上層。主要是因?yàn)榘b箱跌落著地的碰撞沖擊能量傳到底層蘋(píng)果時(shí)中間緩沖材料較少，而上層蘋(píng)果因內(nèi)襯墊、隔檔以及更多層的泡沫網(wǎng)套吸收了大量能量，有效降低了蘋(píng)果的損傷。由表3統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)，瓦楞紙箱底層蘋(píng)果全部損傷，且損傷率最高達(dá)26.98%；采用了泡沫網(wǎng)套的底層蘋(píng)果，其損傷情況則有明顯減少。

2.2.3 跌落試驗(yàn)中泡沫網(wǎng)套降低包裝箱內(nèi)個(gè)體損傷的差異性

由表1試驗(yàn)結(jié)果可知，包裝箱內(nèi)每層、每個(gè)蘋(píng)果損傷率均有所差異，這是因?yàn)榈錄_擊能量的傳導(dǎo)受緩沖包裝材料與結(jié)構(gòu)影響，作用于每個(gè)個(gè)體均有一定的差異，造成不同蘋(píng)果損傷程度不同。5次試驗(yàn)過(guò)程中部分蘋(píng)果單果出現(xiàn)5處甚至更多處損傷，而少量蘋(píng)果單果未出現(xiàn)損傷。例如，包裝Ⅰ蘋(píng)果損傷率變異系數(shù)大于其他幾種，使用了泡沫網(wǎng)套緩沖材料的蘋(píng)果損傷率變異系數(shù)則會(huì)有所降低。這也證明泡沫網(wǎng)套的應(yīng)用縮小了包裝箱內(nèi)個(gè)體跌落損傷的差異，能較好地保持運(yùn)輸后的蘋(píng)果品質(zhì)、外觀均勻性，提高其商品屬性。

2.2.4 泡沫網(wǎng)套與泡沫箱組合的緩沖包裝跌落試驗(yàn)中顯著降低了損傷

試驗(yàn)結(jié)果表明，緩沖包裝保護(hù)效果Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ，即泡沫網(wǎng)套與泡沫箱組合的緩沖效果最優(yōu)、保護(hù)效果最好。但常見(jiàn)的EPS泡沫箱受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所限，跌落中易受損，而采用瓦楞紙箱外包裝在跌落試驗(yàn)中基本保持包裝材料不損。

3 結(jié)果與討論

跌落沖擊對(duì)蘋(píng)果具有較大損傷，而運(yùn)用泡沫網(wǎng)套在同等條件下可有效降低蘋(píng)果損傷率和縮小個(gè)體損傷差異，本文采用4種不同組合的緩沖包裝材料進(jìn)行蘋(píng)果跌落試驗(yàn)，證實(shí)了泡沫網(wǎng)套在蘋(píng)果包裝中發(fā)揮了較好的緩沖保護(hù)作用。泡沫材料的組合應(yīng)用可有效提高緩沖效能，也顯著降低了跌落損傷，在實(shí)際應(yīng)用中為蘋(píng)果以及其他農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸提供了可靠保護(hù)。但因以箱角、箱邊緣等著地的跌落試驗(yàn)包裝箱受損，暫未進(jìn)行多角度跌落試驗(yàn)分析。同時(shí)，試驗(yàn)所用緩沖材料的性能參數(shù)不充分，也影響了試驗(yàn)結(jié)果的分析。后續(xù)將對(duì)泡沫網(wǎng)套的緩沖減震效能開(kāi)展進(jìn)一步研究，量化其緩沖減震各項(xiàng)參數(shù)，為農(nóng)產(chǎn)品收貯運(yùn)環(huán)節(jié)的材料選擇和應(yīng)用提供參考。