董 迪，盧立新*，王 清

（1.江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無錫 221412；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心，北京，100081）

西蘭花屬易腐型蔬菜，常溫運(yùn)輸過程中極易黃化、衰老，品質(zhì)下降較快。貯藏溫度高于8℃時，花球易變黃、變暗及腐爛，而低于0℃時易發(fā)生凍害；同時，貯藏環(huán)境相對濕度過低或通風(fēng)過速，也會造成花球失水萎焉[1]。

為延長西蘭花貨架期，一些研究圍繞低溫貯藏對產(chǎn)品保質(zhì)影響開展。高雪等[2]發(fā)現(xiàn)近冰溫-0.5℃貯藏可延長西蘭花貨架期，減少其在貯藏期間的損失數(shù)量。張怡等[3]測定不同溫度貯藏時西蘭花4 種品質(zhì)指標(biāo)變化，證明0℃貯藏下西蘭花品質(zhì)最佳，貯藏期達(dá)28 天。郭香風(fēng)等[4]研究表明4℃條件下西蘭花褪綠、黃化的現(xiàn)象得到了抑制，營養(yǎng)物質(zhì)降解速度緩慢。其他相關(guān)研究也表明，低溫貯運(yùn)能延長西蘭花貨架壽命和品質(zhì)下降時間[5-6]。

近年來，隨著物流銷售模式的變化，西蘭花低溫運(yùn)輸包裝需求增大，其中泡沫箱加碎冰是主要手段[7]，研究適應(yīng)產(chǎn)地采摘、物流銷售模式的紙箱包裝成為行業(yè)亟待解決的重點(diǎn)。本研究選用目前國內(nèi)商業(yè)化的3 種防水紙箱，采用包裝現(xiàn)場加注碎冰方式，評估西蘭花包裝紙箱性能及產(chǎn)品溫度變化，為西蘭花低溫運(yùn)輸包裝提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮西蘭花（購于無錫本地超市，產(chǎn)地蘇州）。

鈣塑箱（東莞市某包裝材料公司提供）以HDPE 為主要原材料，碳酸鈣為填充料，加入各種助劑，經(jīng)壓延熱粘成鈣塑雙面單瓦楞板，再經(jīng)裝訂成型的瓦楞箱。

涂膜紙箱（東莞市某包裝材料公司提供），表面涂布蠟或硅油等抗水劑。

覆膜紙箱（東莞市某包裝材料公司提供），紙板表面覆BOPP 薄膜。

碎冰，自制。

1.2 試驗儀器設(shè)備

溫濕度控制系統(tǒng)（產(chǎn)于昆山錦宏中環(huán)儀器設(shè)備有限公司）。

分布式溫度記錄儀（產(chǎn)于美國Maxim），測溫范圍為233-398 K，分辨率為0.0625 K。

紙箱壓縮試驗機(jī)（產(chǎn)于臺灣GOTECH 公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 運(yùn)輸包裝紙箱設(shè)計

綜合考慮充冰開口、托盤裝載利用率、紙箱抗壓強(qiáng)度、箱內(nèi)西藍(lán)花堆放限高、預(yù)冷效果等要求，以5 kg 西蘭花包裝為單位，設(shè)計紙箱尺寸大小和開孔方案。裝箱開孔設(shè)計分為2 個部分，一是位于包裝箱端面上部的充冰孔，二是位于包裝箱端面下部的排水孔。

（1）充冰孔。位于端面頂部，頂部開孔有利于冰槍充冰，形狀依據(jù)充填碎冰的機(jī)器槽孔設(shè)計，最大高度為48 mm，最大寬度為128 mm，為防止搖蓋面紙開裂，充冰孔向上延伸10 mm。

（2）排水孔。位于端面下部，根據(jù)調(diào)研，市場上鈣塑箱的開孔直徑一般在20-40 mm 之間。為保證包裝箱底部不積水，且防止碎冰流出，排水孔設(shè)計為直徑20 mm 的3/4 圓。

西蘭花包裝箱開孔、紙箱結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1、圖2。

1.3.2 紙箱預(yù)處理

將400 mm ×250 mm ×300 mm 的0209 型鈣塑箱、覆膜瓦楞箱、涂膜瓦楞箱按照開孔方案制造成品，首先每個端面開1個充冰孔和2 個排水孔，其次將開孔后的紙箱放入溫度為30℃、相對濕度90%的恒溫恒濕箱內(nèi)預(yù)處理24 h，每種包裝箱測定3個平行樣。

1.3.3 西蘭花流態(tài)冰預(yù)冷

將初始溫度為25℃的西蘭花裝入鈣塑箱、覆膜紙箱和涂膜紙箱內(nèi)，每箱5 kg，并將分布式溫度記錄儀插入西藍(lán)花花冠，充入碎冰，碎冰將5 kg 包裝箱充滿的質(zhì)量定義為充冰量100%，每組設(shè)置3 個平行樣。分布式溫度記錄儀每分鐘記錄1 次箱內(nèi)溫度，每2 h 檢查一次殘留冰量。

將裝有西蘭花充入流態(tài)冰的鈣塑箱放入恒溫恒濕箱內(nèi)保存，溫度設(shè)置為30 ℃，測試濕度設(shè)置為90%，試驗時間為6 h，分布式溫度記錄儀位置和裝有西蘭花的鈣塑箱見圖3。

1.3.4 箱體抗壓強(qiáng)度

參照GBT4857.4-2008 進(jìn)行箱體抗壓強(qiáng)度試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 西蘭花流態(tài)冰預(yù)冷

鈣塑箱、覆膜紙箱、涂膜紙箱充冰后放入恒溫恒濕箱中保存，分別測定0、2、4、6 h 余冰量。鈣塑箱內(nèi)碎冰質(zhì)量變化見表1。

表1 鈣塑箱內(nèi)碎冰質(zhì)量變化

試驗2 h 時，鈣塑箱、覆膜紙箱、涂膜紙箱中的碎冰快速融化，融化速度分別為鈣塑箱＜覆膜紙箱＜涂膜紙箱。

試驗4 h 時，覆膜紙箱和涂膜紙箱中碎冰已基本熔化完全，鈣塑箱還有5.8%的余冰量，說明鈣塑箱保溫性能較好。

試驗6 h 后，鈣塑箱、覆膜紙箱、涂膜紙箱箱內(nèi)底部均無積水，無碎冰殘留。鈣塑箱保存前后外觀基本無變化，其余2 種紙箱均有不同程度浸水，紙箱結(jié)構(gòu)受到損傷。

包裝箱內(nèi)溫度變化趨勢見圖4。結(jié)果表明，3 種包裝箱內(nèi)6 h 平均溫度變化趨勢大體一致，平均最低溫度都在5-7℃，最低溫度都出現(xiàn)在90-100 min 附近，此后1 h 開始快速回升，最后緩慢回升至接近30℃。

保存6 h 后，3 種包裝箱箱體外觀變化情況見圖5。根據(jù)包裝箱箱體變化，鈣塑箱箱體未出現(xiàn)損傷，覆膜紙箱和涂膜紙箱均有不同程度的損傷。

2.2 箱體抗壓強(qiáng)度

3 種箱體樣品抗壓強(qiáng)度試驗值見表2。根據(jù)試驗結(jié)果，鈣塑箱處理后抗壓強(qiáng)度僅下降7.39%，覆膜紙箱、涂膜紙箱抗壓強(qiáng)度下降較為明顯，且紙箱抗壓強(qiáng)度小于鈣塑箱所需的最低抗壓強(qiáng)度，建議采用鈣塑箱符合該西蘭花預(yù)冷配套包裝箱的強(qiáng)度符合設(shè)計要求。

表2 包裝箱抗壓強(qiáng)度

3 結(jié)論

為研究西蘭花低溫運(yùn)輸，選用鈣塑箱、覆膜紙箱、涂膜紙箱3 種紙箱，充入流態(tài)冰對西蘭花預(yù)冷，通過預(yù)冷和抗壓試驗測定包裝箱內(nèi)溫度變化、包裝箱抗壓強(qiáng)度評估包裝箱性能。

本研究選用的3 種包裝箱，考慮預(yù)冷開孔方式和托盤裝載量，3 種紙箱的尺寸均為400 mm×250 mm×300 mm，托盤利用率100%，比較3 種包裝箱預(yù)冷效果和抗壓強(qiáng)度，鈣塑箱在30 ℃下保存4 h 仍有5.8%的余冰量，箱內(nèi)平均最低溫度在5-7 ℃。抗壓試驗處理后鈣塑箱抗壓強(qiáng)度僅下降7.39%，通過預(yù)冷試驗和抗壓試驗評估了預(yù)冷包裝箱的性能，表明鈣塑箱可滿足西蘭花預(yù)冷要求，為西蘭花低溫運(yùn)輸提供依據(jù)。