石建偉，宋煒昱，高思繁，李烽韜，杜 越，李春偉

（東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著電子商務(wù)在我國(guó)的興起以及人們生活消費(fèi)水平的不斷提高，越來(lái)越多的消費(fèi)者傾向于在網(wǎng)上購(gòu)買生鮮肉類產(chǎn)品，相應(yīng)冷鏈物流運(yùn)輸?shù)男枨笠苍谥鹉暝黾?。?jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，2020 年，中國(guó)冷鏈物流市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4 700 億元。

隨著中國(guó)冷鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在冷鏈運(yùn)輸中起重要作用的保鮮包裝箱尤其是面向生鮮肉品的保鮮包裝箱卻存在許多問(wèn)題，于是，研究者們圍繞冷鏈運(yùn)輸包裝開展了相關(guān)研究。龔琳玲等[1]圍繞農(nóng)產(chǎn)品生鮮電商冷鏈物流包裝提出了一些對(duì)策；林芳等[2]在對(duì)生鮮電商冷鏈物流進(jìn)行了深入分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)我國(guó)冷鏈物流運(yùn)輸模式存在信息化不夠、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善、合理性欠缺等問(wèn)題；曹思昱等[3]在對(duì)冷鏈運(yùn)輸包裝的現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上對(duì)冷鏈運(yùn)輸包裝進(jìn)行了優(yōu)化。在生鮮包裝設(shè)計(jì)方面，詹文瑤等[4]面向C2C 電商平臺(tái)下對(duì)生鮮果蔬進(jìn)行了網(wǎng)購(gòu)包裝設(shè)計(jì)；董靜等[5]基于有限元分析對(duì)生鮮包裝箱的通風(fēng)口進(jìn)行了設(shè)計(jì)；石辰三等[6]對(duì)鮮香菇的長(zhǎng)距離運(yùn)輸進(jìn)行了相應(yīng)的保鮮包裝箱設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，很多企業(yè)也針對(duì)保鮮包裝箱進(jìn)行了相關(guān)研發(fā)，其中，蘇寧易購(gòu)提出了冷鏈循環(huán)箱[7]，日本北海道涵館水產(chǎn)食品公司研制了活蝦運(yùn)送保鮮箱[8]，日本食品流通系統(tǒng)協(xié)會(huì)設(shè)計(jì)了可延長(zhǎng)保鮮時(shí)間的蔬菜保鮮包裝箱[9]等。在已公布的專利中，金一平等[10]發(fā)明了一種可分離產(chǎn)品和冷媒的生鮮包裝箱，白萬(wàn)喜等[11]發(fā)明了一種可檢測(cè)箱內(nèi)溫度的水產(chǎn)品保鮮包裝箱，呂良[12]發(fā)明了一種提高制冷保鮮效果的泡沫保裝箱等。

上述相關(guān)研究與研發(fā)設(shè)計(jì)都是針對(duì)水產(chǎn)品以及果蔬產(chǎn)品的保鮮包裝箱，而面向流通量不斷增長(zhǎng)的生鮮肉品保鮮包裝箱研究相對(duì)較少，同時(shí)圍繞保鮮包裝箱智能化及功能性等方面的研究還有待進(jìn)一步完善?；诖?，本文提出了一種面向網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品的智能保鮮包裝箱創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，以期為解決市場(chǎng)需求提供一定的理論參考與技術(shù)借鑒。

1 保鮮包裝箱的類型分析

首先對(duì)淘寶、京東、四通一達(dá)和順豐等企業(yè)所使用的生鮮保鮮包裝箱進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)研，并分別從包裝箱的生產(chǎn)成本、溫度分布特征、材質(zhì)及是否循環(huán)復(fù)用、是否需要外接電源以及綜合性能等方面進(jìn)行了比較了，分析結(jié)果見第73 頁(yè)表1。用戶在使用產(chǎn)品時(shí)，受眾人群和使用情況不同，則獲得的用戶體驗(yàn)也不同。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)：消費(fèi)者在網(wǎng)購(gòu)生鮮時(shí)，比較關(guān)心生鮮肉品的新鮮程度，生鮮肉品從選種到消費(fèi)的相關(guān)信息，以及自己購(gòu)買肉品的真?zhèn)危欢\(yùn)輸人員則比較關(guān)心生鮮肉品包裝箱內(nèi)部環(huán)境的溫度及濕度條件是否符合不同外界環(huán)境改變時(shí)物流運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)要求，以及能否快速獲取包裝箱內(nèi)的產(chǎn)品信息，以便于在運(yùn)輸車內(nèi)對(duì)生鮮肉品的擺放位置及其他相關(guān)條件提前做好規(guī)劃和調(diào)整。目前市場(chǎng)上流通的網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品保鮮包裝箱顯然已難以滿足市場(chǎng)需求，面向網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品智能保鮮包裝箱正是基于產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)不同人員的痛點(diǎn)，旨在提供一種綜合包裝解決方案。

表1 不同類型的保鮮包裝箱 （元）

2 智能保鮮包裝箱的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

近年來(lái)，國(guó)家越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)。而流通量逐年激增的網(wǎng)購(gòu)包裝箱更是關(guān)注的重點(diǎn)，結(jié)合冷鏈物流在我國(guó)的不斷發(fā)展，紙箱加冰塊和泡沫箱加冰塊的傳統(tǒng)冷鏈包裝的市場(chǎng)份額在不斷減少。目前保鮮包裝箱的市場(chǎng)呈現(xiàn)出向智能化包裝箱發(fā)展的勢(shì)頭，但是目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)的智能保鮮包裝箱銷量卻沒(méi)有按正常預(yù)期的那樣使生產(chǎn)企業(yè)滿意，究其原因，主要是這些包裝箱打著智能產(chǎn)品旗號(hào)，卻只是在材質(zhì)上做了適當(dāng)改變或是在結(jié)構(gòu)上做了一些易折疊的設(shè)計(jì)，而在功能的實(shí)現(xiàn)上卻很少涉及。由于我國(guó)的冷鏈基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，涉及低溫運(yùn)輸業(yè)務(wù)的運(yùn)輸工具較少，資源分布不均衡等因素，面向網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品的智能保鮮包裝箱的設(shè)計(jì)研制，不僅可以解決生鮮肉品“最后1 公里”的難題，而且將在離散型網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品的物流運(yùn)輸中發(fā)揮重要的作用。

通過(guò)使用綠色包裝材料和可循環(huán)器件，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)生鮮肉品包裝箱污染環(huán)境的情況，采用RFID （射頻識(shí)別）非接觸式掃描技術(shù)結(jié)合WMS（倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)）提供的貨物信息方便對(duì)運(yùn)輸車上的貨物進(jìn)行檢測(cè)，降低因人工因素導(dǎo)致的貨物錯(cuò)發(fā)或貨物少發(fā)的錯(cuò)誤率，減少用于傳統(tǒng)人工檢測(cè)的人工支出，提高貨物的分揀及配送效率，同時(shí)可以起到防偽作用；使用溫濕度監(jiān)控裝置，達(dá)到監(jiān)控肉品溫濕度的目的，為運(yùn)輸人員調(diào)節(jié)溫濕度提供幫助，使生鮮肉品置于適宜的環(huán)境，增加生鮮肉品的存儲(chǔ)時(shí)間；通過(guò)肉品新鮮度智能指示包裝膜對(duì)生鮮肉品的新鮮度進(jìn)行整體的可視化檢測(cè)，使用方便、操作簡(jiǎn)單，在一定程度上滿足了消費(fèi)者對(duì)于網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品品質(zhì)的需求。

2.2 設(shè)計(jì)方案

本包裝箱的總體設(shè)計(jì)方案如下。一是箱體外形：長(zhǎng)方體形狀，分為外部包裝箱和內(nèi)置保鮮盒兩部分，包裝箱包括箱體和箱蓋。二是生鮮肉品新鮮度智能指示功能：生鮮肉品的表面包裹一層新鮮度智能指示保鮮膜，保鮮膜的顏色會(huì)根據(jù)肉品的新鮮度變化而變化。三是包裝箱溫濕度監(jiān)控功能：箱體外壁上嵌有溫濕度電子屏顯示裝置，便于方便監(jiān)控產(chǎn)品的溫濕度變化，在外箱和內(nèi)箱之間放置均勻的冰排。四是RFID 功能：內(nèi)置保鮮盒盒體設(shè)置有RFID 標(biāo)簽。

2.2.1 生鮮肉品新鮮度智能指示功能

生鮮肉類的新鮮度是消費(fèi)者關(guān)注的一項(xiàng)重要指標(biāo)，由于生鮮肉品含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，加之我國(guó)的冷鏈系統(tǒng)還不完善，生鮮肉品很容易在加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售過(guò)程中受到微生物的污染，從而降低肉品品質(zhì)，危害消費(fèi)者的身體健康。生鮮肉類腐敗變質(zhì)期間，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)生成一系列產(chǎn)物，從而導(dǎo)致生鮮肉品的pH 值變化，而某些有色的化學(xué)物質(zhì)（溴甲酚綠、甲基紅、花青素等）可在不同pH 值的環(huán)境下呈現(xiàn)不同的顏色。

本部分設(shè)計(jì)方案：采用基于天然花青素的顏色智能指示抗菌保鮮復(fù)合膜，該保鮮膜不僅對(duì)pH 值反應(yīng)靈敏而呈現(xiàn)不同的顏色提示，而且還具有抗菌保鮮功用，同時(shí)不會(huì)污染肉品。該新鮮度指示膜包覆在生鮮肉品表面，可對(duì)肉品新鮮度進(jìn)行指示。

2.2.2 包裝箱內(nèi)部溫濕度監(jiān)控功能

在生鮮肉品運(yùn)輸流通過(guò)程中，溫濕度是快遞運(yùn)輸人員關(guān)注的重點(diǎn)。

本部分設(shè)計(jì)方案：采用電子溫濕度監(jiān)測(cè)警報(bào)系統(tǒng)，其工作流程見圖1。具體實(shí)施過(guò)程為如下。一是在包裝箱內(nèi)壁設(shè)置溫濕度采集裝置獲得包裝箱內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)信息；二是溫濕度的變化顯示在包裝箱外側(cè)箱體的溫濕度顯示屏上；三是當(dāng)包裝箱內(nèi)溫濕度超過(guò)所設(shè)定的臨界值時(shí)，報(bào)警裝置立刻發(fā)出警報(bào)，快遞運(yùn)輸人員會(huì)立即對(duì)包裝箱內(nèi)的溫濕度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。

圖1 溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置工作流程圖

采用相變材料制作的雙層蓄冷盒對(duì)包裝箱內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)控，不僅使生鮮肉品受冷均勻，而且在交變溫度條件下，只需將內(nèi)層蓄冷盒冷藏而外層蓄冷盒冷凍，即可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫運(yùn)輸，操作簡(jiǎn)單并可循環(huán)復(fù)用。

2.2.3 RFID 非接觸式掃描功能

本部分的設(shè)計(jì)方案：采用無(wú)源式RFID 智能標(biāo)簽（見圖2），快遞運(yùn)輸人員通過(guò)RFID 讀卡器發(fā)送電磁波，當(dāng)RFID 天線在該電磁波作用下的電感電壓達(dá)到VPP 時(shí)，RFID 會(huì)將其內(nèi)部信息以曼徹斯特格式的信號(hào)發(fā)出，讀卡器接受到該信號(hào)后進(jìn)行破譯即可得到RFID 芯片所蘊(yùn)含的信息，實(shí)現(xiàn)非接觸掃描的目的。

2.2.4 包裝箱及保鮮盒結(jié)構(gòu)及裝潢設(shè)計(jì)

該包裝箱的尺寸設(shè)計(jì)方案：1）包裝箱的尺寸為500 mm×400 mm×370 mm，具體尺寸見圖3；2）保鮮盒的外尺寸為200 mm×150 mm×90 mm，具體尺寸見圖4。

包裝箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：包裝箱內(nèi)肉品保鮮盒為12 個(gè)。每層可以放置4 個(gè)，共放3 層，同時(shí)又給蓄冷版留有足夠的放置空間，見圖5。

圖2 RFID 標(biāo)簽

圖3 包裝箱主視圖及左視圖

圖4 保鮮盒主視圖及左視圖

圖5 智能保鮮包裝箱整體圖

包裝箱及包裝盒裝潢設(shè)計(jì)方案：包裝箱外裝潢采用簡(jiǎn)約風(fēng)格進(jìn)行設(shè)計(jì)（見第75 頁(yè)圖6），包裝箱上的循環(huán)標(biāo)志表明該包裝箱具有綠色環(huán)保并可循環(huán)復(fù)用特征。不同種類生鮮肉品采用不同顏色對(duì)相應(yīng)動(dòng)物進(jìn)行涂色，別具一格又對(duì)比鮮明，同時(shí)表明了該包裝箱的用途。將溫濕度顯示裝置和示警裝置結(jié)合使用，在保護(hù)箱體保溫性能的同時(shí)顯得清晰明了，簡(jiǎn)單的RFID 標(biāo)志設(shè)計(jì)，醒目實(shí)用。生鮮保鮮盒包裝紙帶設(shè)計(jì)見第75 頁(yè)圖7，“粉紅色的豬”代表著保鮮盒內(nèi)肉品為豬肉，采用“豬頭”的輪廓圖進(jìn)行新鮮度對(duì)比色卡的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)約明快又不失可愛(ài)。

圖6 保鮮盒外包裝裝潢圖

圖7 智能保鮮包裝箱整體圖

包裝箱及包裝盒裝材料設(shè)計(jì)方案：包裝箱的外置包裝箱箱體為EPP 材質(zhì)（發(fā)泡聚丙烯）。

2.2.5 智能保鮮包裝箱的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的保鮮包裝箱相比，所設(shè)計(jì)的智能保鮮包裝箱不僅具有智能保鮮功能，其機(jī)械強(qiáng)度較高，而且可重復(fù)使用，便于制造，綜合成本較低。包裝箱箱體外壁的溫濕度顯示裝置可隨時(shí)給出包裝箱內(nèi)部溫濕度狀況，便于運(yùn)輸人員進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)。采用放置均勻的冰排作為冷媒，不僅取用方便，而且可使產(chǎn)品溫度分布均勻。使用RFID 電子標(biāo)簽存儲(chǔ)產(chǎn)品的相關(guān)信息，不僅造價(jià)便宜，可減少印刷量，而且可使顧客對(duì)產(chǎn)品了解的更加全面，提高顧客滿意度的同時(shí)，兼具防偽功能。基于天然花青素對(duì)pH值敏感的新鮮度指示保鮮膜的應(yīng)用，可以有效抑菌，提高生鮮的存儲(chǔ)時(shí)間。通過(guò)對(duì)比膜的顏色變化，方便顧客了解產(chǎn)品的新鮮狀況，給予顧客更安心的購(gòu)物體驗(yàn)。產(chǎn)品送達(dá)后，運(yùn)輸人員可將內(nèi)包裝箱直接給予貨主。整個(gè)操作流程簡(jiǎn)單易操作，既減少運(yùn)輸人員的勞動(dòng)量，又提高了運(yùn)輸效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的面向生鮮肉品的智能保鮮包裝箱集合了多種監(jiān)測(cè)功能，使得網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品在包裝箱與快遞人員、消費(fèi)者之間的信息傳遞更加方便。該包裝箱不僅能滿足網(wǎng)購(gòu)肉品的運(yùn)輸與流通，還能夠?yàn)槿馄菲焚|(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測(cè)提供便利。面向網(wǎng)購(gòu)生鮮肉品的智能保鮮包裝箱的設(shè)計(jì)與應(yīng)用可為冷鏈運(yùn)輸行業(yè)包裝箱的發(fā)展提供一定的啟示和技術(shù)借鑒。