水果运输缓冲包装研究现状

文章 (12) 2022-01-20 09:26:17

作为我国农业中继粮食和蔬菜的第三大支柱型产业,水果产业每年能达到2亿吨以上的产量且已连续多年位居全球第一,不仅丰富了国民的饮食多样性,更加助力国家的经济发展。然而整个产业巨大的产量也因从采收到销售的各个环节的损耗,带来了巨量的亏损。流通环节造成的损失占总产量的25%~45%,其中运输过程中的振动是造成水果机械损伤的主要原因,因此认知水果果实的运输损伤机理才能更好地设计出具有良好缓冲、减振效果的运输包装,降低水果运输过程中的损耗。
水果运输过程中的损伤形式及研究现状
由于未加防护的水果,在运输过程中容易受到机械力作用而造成损耗,因此目前绝大多数品类的水果都或多或少有着缓冲防振包装,来降低运输对水果的不良影响。由于国外对水果缓冲包装重视得早,从20世纪六七十年代起便有了相当多的研究,这是发达国家保持果蔬运输损耗很低的原因之一。在积极学习吸取国外先进技术和经验的同时,努力探索并发展适合我国实际情况的运输缓冲包装。
水果在运输中受到的机械损伤主要分为静压损伤、振动损伤和冲击损伤3类。
静压损伤是指果实在静置时因受到自身或是其他物体的重力或压力作用,在一定的相对时间内积累而造成的损伤,损伤部位多为接触区域,反映了果实自身的机械特性。当果实因所受压力产生的变形值超过自身能承受的极限值时,就会受到损伤。相关研究表明,一些果实在快速加压时屈服极限会有提高;而缓慢加压时,则易造成果实p伤,而缓冲材料有助于增加相应果实的屈服极限。而在对苹果进行准静态压缩试验时提出果品在宏观角度下的因剪切应力引起的破损等效于微观角度下细胞的破裂。
振动损伤是指由于振动而产生的低应力循环造成的一种疲劳损伤,是水果在运输过程中所主要承受的伤害,长时间的运输尤其容易对水果产生伤害。通过具体的水果实验,可以得出相关的模型和结论,有研究者提出了果品振动疲劳积累损伤模型,并获得水晶梨的振动疲劳常数等;当枇杷处于13~25Hz范围内的事实,损伤从下往上逐渐加强;建立了西瓜在箱中所处位置于其所受振动的时间频率和加速度对其损伤的三维模型。
冲击造成的损伤也很常见,且其损伤有时会很严重。这是由于作用于果实上的冲击力,超过其自身所能承受的强度而造成,尤其在运输路面状况不良时和搬运过程中,容易发生冲击损伤。当果品收到冲击和碰撞时,不仅接触面的组织细胞结构发生变化进而导致损伤并发生褐变,同时接触时产生的力会传递到果实深处,使果实内部的组织细胞吸收能量造成损伤。
当果实的组织结构因机械力作用发生损坏时,在外界条件及各种酶的催化下,果实从受伤部分开始向周围逐渐软化,营养成分氧化减少,造成品质下降。因此,合理巧妙地使用缓冲包装,有助于减少水果在运输过程中的机械损伤,避免产品价值流失。
缓冲包装形式
水果包装件在运输过程中所受机械力作用的响应过程,大致可以简化为:环境负荷(压力、振动)→外包装→缓冲衬垫→水果→响应(损伤评价),主要分为两个阶段即环境负荷对外包装的动力响应和缓冲衬垫对水果的重力动力响应。
1.外包装
目前市场上常见的水果外包装形式主要有:瓦楞纸箱、泡沫板箱、发泡塑料箱和木箱等标准化的箱体,有利于搬运和堆放。尤其是塑料板材包装箱,具有很强的耐磨、抗冲击性能、很低的磨擦系数、良好的自润滑性能,优良的耐低温、耐化学腐蚀,以及重量轻、易于清洗和可重复使用等优点,是一种性能全面的工程塑料;但其缓冲效果不好,不能很好地保护对机械力敏感的产品,且空箱体积大、不能折叠等特点使其应用范围稍逊于瓦楞纸箱。
瓦楞纸箱价格低廉、环境友好、易于加工和印刷标识,但不耐潮湿、易受损伤、隔热性差而不适用直接包装需要保温的果品。
发泡塑料箱具有密度小、易加工成型、缓冲性能好、耐潮湿、导热率低和适用温度范围大等优点,如EPE、EPP、EPS等材料即可缓冲又可隔热,是目前水果快递物流的主要用箱。但发泡塑料箱同时也有一些缺点,如价格较贵,存储空间较大,不易循环再生,自然降解缓慢,随意丢弃会污染环境,特别是EPS材料焚烧时,还会产生有毒气体,主要用于较贵重和易碎产品。因此选择合适产品的外包装形式,能更好的保护产品,减少损耗。
2.缓冲衬垫
合适的缓冲衬垫,能够起到高效的减震防护作用,根据不同的内装物设计,需要搭配不同材料、不同样式的缓冲衬垫来达到理想的缓冲效果。目前主要使用的几种材料分别是:纸制缓冲材料,发泡缓冲材料和气垫缓冲材料等,以及不同材料的组合使用。
纸制缓冲材料主要有瓦楞纸板,蜂窝纸板和纸浆模塑等几类。具有原材料易得、成本低廉、加工性好、持有一定的挺度和净度、重量轻、透气性好、缓冲性能优良,且对环境友好,易于回收的优点。特别是纸浆模塑,可以根据不同果品的实际形状需求,进行合理的造型,应用较广泛。但纸质材料存在不耐潮湿、较易被压溃,且直接接触果实时会磨损果皮等一些缺点限制了适用范围。
发泡缓冲材料常使用的原材料有PP、PS和PVC等。优点是造型多样、重量轻,具有良好的缓冲减振的效果,且耐潮湿;缺点是废弃后易污染环境且降解时间长、成本较高,但目前环保型的发泡材料也相继开发出来,如珍珠棉等各项性能优良,是传统包装材料的理想替代品。
气垫缓冲材料是电商物流常用的缓冲衬垫。款式多样例如气泡膜、充气柱和充气袋等,它们缓冲性能优良,重量极轻,且能根据产品进行相应的变形包装方式,随意灵活,环境友好,是当前普遍使用的缓冲材料。
水果品种多种多样,特性也是千变万化,根据不同产品的运输缓冲要求来有针对性的进行缓冲包装设计,不同的材料在合适的位置组合起来,发挥各自的优势,才能更好的减少因运输造成的振动损耗。

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