高端蛋品保鲜包装设计研究

2016-11-20张红宇高智勇魏小捷

艺术科技 2016年7期

张红宇高智勇魏小捷

摘要：现有的高端蛋品包装在功能设计上偏重于重点保护蛋品免受机械损伤，而相对忽视了温度、湿度等因素的影响，大多数蛋品包装功能单一、保鲜效果差。本文给出的蛋品保鲜包装方案，外部设计选用瓦楞纸板+铝箔的复合材料，内部使用蓄冷冰袋。内外包装的所有结构都一纸折叠成型，充分利用瓦楞纸板的缓冲性能，堆叠稳固，加工简单，可以较全面地满足多种物流环境下的包装要求，能有效地保障高端蛋品的新鲜质量。

关键词：高端蛋品；保鲜包装；包装设计

蛋品是人类最好的营养源之一。国内市场对禽蛋需求极大，从1985年开始，我国禽蛋总产量连续25年位居世界第一。[1]随着现代生活水平的提高，人们对于食物的质量以及营养价值更加重视，对高端蛋品的需求也随之越来越大。

高端蛋品即特色禽蛋，一般指天然农场或其他大自然环境中以天然谷物饲养的特种禽类所产的蛋品或以专业技术培养的具备特殊功效的蛋品。特色禽蛋生产全过程天然无污染，不添加激素、农药及各种重金属物质，不仅营养价值高，而且口感极佳，味道更好。因其生产难度高、产量少，所以市场价格比普通蛋品高出许多。

巨大的消费需求推动了蛋品包装迅速发展，但其数量增长背后的问题也有很多，大多数蛋品包装功能单一，设计考量不足，尤其对常温物流条件下的保鲜性能考虑不足。本文对高端蛋品包装的材料选择、结构设计作了分析，并尝试性地给出了一种保鲜包装设计方案。

1 国内市场上高端蛋品包装的常见类型及问题

1.1 国内市场上常见的高端蛋品包装

目前国内市场上的蛋品包装方式繁多，常见的蛋品包装以纸浆托盘、PVC塑料包装盒以及纸板包装盒为主。

纸浆托盘蛋品包装是通过纸浆塑模技术成型的禽蛋包装。纸浆模塑是以废纸为原料，在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品。纸浆塑模的原料来源广，整个工艺制造过程不产生有毒的废气、废水、废弃物，对环境没有污染；纸浆塑模产品在废弃回收后可继续作为原料重复使用。但纸浆蛋品包装存在着明显的缺点：受潮后容易松软变形，强度会随之降低。

PVC塑料蛋品包装是将聚氯乙烯材料通过注塑等一系列的生产工艺成型的禽蛋包装。包装成品的透明度高、表面光泽好、观赏性好、耐冲击性强并且易于成型，但其缓冲性能较差，不能很好地保护产品。PVC塑料包装盒所使用的PVC在生产、使用和回收过程中所产生的聚氯乙烯、二噁英等物质对人体有害，在自然环境中无法消散，会造成生态环境威胁。

纸板蛋品包装盒是将纸板通过模切、折叠和粘黏等工艺生产成型的禽蛋包装。此类包装盒所使用的材料来源广、生产成本低。纸板具有良好的机械强度与缓冲性能，同时其加工方便，后期印刷装潢效果好，在性能上绿色环保，易于回收处理。

1.2 高端蛋品包裝设计存在的问题

高端蛋品包装设计的市场空间很大，但总的来说存在着市场需求与设计标准不一、设计功能不全的矛盾。

一是研发不足。目前，拥有自营农场的中小特色蛋品企业在增多，他们通过电商渠道进行销售，通过物流渠道进行配送，对性价比高的蛋品包装有很大的需求。但是缺乏专业的包装人才，研发投入不足，所用包装未经过严格的包装测试，蛋品包装因保护性能不足，导致产品坏损的情况时有发生。二是环保达标不充分。高端蛋品是一种绿色天然产品，人们在购买时自然希望其包装也是绿色无污染的。国内包装在设计理念上已具有遵循绿色环保原则的意识，但市场上蛋品包装的环保性能达标不充分，相当多的包装材料不可自然降解，包装的循环利用程度低。三是保鲜功能缺乏。市场上的高端蛋品包装在功能设计上偏重于重点保护内容物免受机械损伤，而相对忽视其他如温度、湿度等因素的影响，现有大多数蛋品包装功能单一、保鲜效果差，在流通过程中不能保障内容物质量。加上国内冷链物流体系还不完善，一些环节无法保障低温配送，尤其是离开了冷藏车的“最后一公里”，对蛋品包装的保鲜功能是个巨大的考验。

2 高端蛋品包装的性能分析和材料选择

2.1 流通环境中影响蛋品质量的因素

蛋品在适宜的储存环境中保质期可达40天以上，但在夏天常温环境中保质期降到10天以下。在流通过程中，影响蛋品质量的主要因素有以下几点：

一是外力冲撞。蛋壳主要由碳酸钙组成，碳酸钙质地较脆，所以蛋壳具有易碎的性质，运输过程中的颠簸冲击等外力冲撞容易使蛋品破碎。二是温度。蛋品的最佳保存温度是2至6摄氏度。过高的温度会加快蛋品内细胞的新陈代谢，使蛋品新鲜度受到影响，低温能抑制蛋品的新陈代谢，更好地保持蛋品质量。三是透气性和防潮性。蛋品需要一定的空气来进行呼吸，从而抑制细菌滋长。蛋壳由很多对外透气的小洞组成，蛋壳外的保护膜是水溶性的，如果包装物内不透气、环境潮湿，会使蛋壳外的保护膜溶解失去保护作用，加速鸡蛋变质。所以不透气的包装难以保持蛋品的鲜活性，而新鲜正是高端蛋品的重要卖点之一。四是放置方式，禽蛋应该竖着放，且大头向上、小头向下放置。禽蛋如果横向放置，蛋黄因为密度较小就会容易上浮，从而贴靠在蛋壳上形成靠黄蛋，如果把禽蛋大头向上竖着放，蛋头位置处会有一个气室，气室里面的气体能阻止蛋黄上浮。

如上所述，因其产品与应用环境的要求，蛋品包装在设计时，结构上和材料上都需要考虑蛋品的形状、放置方式，保证包装具有良好的缓冲、保温隔热与防潮性能。

2.2 高端蛋品包装的缓冲性能与材料选择

高端蛋品包装要求具备极佳的缓冲性能：要有良好的机械强度和缓冲减震能力，能很好地固定住蛋品，使其在运输过程中避免过多摇晃，保护蛋品不受震荡而破损。目前，应用于蛋品包装的缓冲材料很多，主要有泡沫塑料、干草与瓦楞纸板。

泡沫塑料是由高分子材料通过发泡处理而形成的，具有良好的缓冲性能和减震抗压能力，而且具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，成本低。改性过的聚乙烯泡沫塑料的使用相当广泛，它能够一定程度上回收再利用，但仍无法自然降解，对生态环境有隐患。目前，电商渠道销售的蛋品其内包装大多采用泡沫塑料。

干草是农场环境中随手可得的一种纯天然材料，与蛋品的绿色天然相呼应。将若干干草通过加热、压制，可制成干草包装盒。干草的缓冲性能良好，能保护蛋品不受震荡而破碎，但其机械强度低，较难成型，成型后稳定性差。尽管干草有些缺点，但因其环保和性状的特色，在发达国家用干草作为蛋品包装的比较多，但国内应用较少。

瓦楞纸板是将瓦楞原纸加工成瓦楞的形状以后，按一定的方式与箱板纸黏合在一起形成的多层纸板，最少由一层波浪形芯纸夹层构成。瓦楞纸板质量较轻，有很强的机械强度和良好的缓冲防震性能；加工性能良好，易于裁切、折叠、粘合或钉接；原料充足，成本低；便于自动化生产；绿色环保，易于回收处理。瓦楞纸板与其他材料相比表现出许多优越性，因此被越来越广泛地应用。

瓦楞纸板根据楞型不同，分为A、C、B、E、F几种，其特征如表1所示。表中压楞系数的意义是压楞前瓦楞原纸长度与压楞后瓦楞芯纸长度之比。

瓦楞纸经济环保，可选用的类型多，适合作为蛋品包装的缓冲材料。本文的高端蛋品包装设计方案的内部缓冲材料选择B型瓦楞纸板，B型瓦楞排列密度大，单位长度上瓦楞个数多，平压和平行压缩强度高；外包装材料选用C型瓦楞纸板，C型瓦楞比A型瓦楞的缓冲性略差，但挺度和抗冲击性优于A型瓦楞，能承担重物的各向作用力，纸箱外表面光滑，印刷效果好。

2.3 高端蛋品包装的保温性能与材料选择

保温隔热外包装的作用是为了减少或阻隔空气中的热量传递，来长时间地保持包装内温度的相对稳定。[3]热量传递主要通过热传导、热对流和热辐射，可以通过导热系数了解物质材料的热传导、热对流的效果，导热系数越高热传递越容易。[3]

表2汇集了一些物质的导热系数，可以对比出包装材料的导热性能。导热系数的单位为瓦/米·度，即W/（m·K），是指在稳定传热条件下，1米厚的材料在1秒钟内，通过1平方米面积传递的热量。由表2可知，瓦楞纸板的导热性能与泡沫相差不大，可以有效地降低热量传导。

另外，铝箔与镀铝材料可以降低热辐射。铝具有银白色光泽，对光的反射性能很好，利用其反射光的能力可有效减少热辐射所造成的热量传递。铝质轻、耐低温，铝的强度在温度低时增加，它是理想的低温包装材料，许多冷藏箱中都有使用。铝箔可以与复合加工性能很好的瓦楞纸板复合，使包装的保温功能更完善。[2]参照这一结论，本文的高端蛋品包装方案的外包装保温材料，拟选用瓦楞纸板+铝箔的复合材料。

而蛋品包装的内部保温设计可以考虑使用冰袋，通过冰袋制冷来保持包装盒内的低温。市场上的冰袋大都为可重复使用型，其注水口采用自封结构，注水后不需封口，袋内粉剂迅速吸水成为胶质状，其保容量高，具有蓄冷的效果，溶化后不会造成大量水的污染，安全环保。常见的冰袋有400毫升、200毫升、100毫升三種，冰袋价格较为便宜，成本可控。

2.4 高端蛋品包装的防潮性能与材料选择

蛋品包装在许多情况下都容易受潮：天气潮湿，外包装不慎渗水；从冷链低温环境转移到常温环境后，空气中的水汽在低温包装表面液化成水滴，使外包装受潮；内部冰袋表层结晶水溶化使包装内部或产品受潮。潮湿会使包装内滋长细菌，也会影响到蛋品的透气性，从而影响到蛋品的保鲜和质量。所以，高端蛋品包装材料应该具备一定的防潮性能。

表3为几种防潮阻隔材料性能对比。由此表可以发现，铝箔的防潮能力极为出色，同时由前面的分析可知，铝箔也是极为出色的保温隔热材料。因此，铝箔可以很好地满足高端蛋品包装所需的性能要求，本文选用的瓦楞纸板+铝箔的复合外包装材料兼具了保温隔热与防潮性能。

3 高端蛋品包装的整体结构设计

3.1 高端蛋品包装的缓冲结构设计要求

蛋品是易碎的产品，仅凭材料提供的缓冲性能是不足以保护蛋品的，还需要缓冲结构的承载保护能力，这种结构必须能有效减小外力对蛋品的破坏，同时还要能有效固定蛋品。为此高端蛋品包装的缓冲结构设计需要满足以下条件：

首先，具备良好的缓冲保护能力，可以通过减小正应力或者增加缓冲面积的方式来保护产品。其次，具备足够的强度，防止其在载荷作用下断裂破坏。再次，具备足够的刚度，防止其在载荷作用下的弹性形变。最后，具备足够的稳定性，防止其在物流过程中失去原有的平衡形态。[5]

3.2 蛋品的结构特征

进行包装的结构设计之前，首先要收集包装对象的形态资料，要掌握蛋品的形状、尺寸、重量等情况。

禽蛋是卵圆形（一头大、一头小），但平时也能遇到其他形状的禽蛋，蛋品的大小重量与禽类的品种、饲料及产蛋季节有密切关系。我们先后测定了特色禽蛋的质量分布、外形尺寸以及壳厚，结果见表4。

采用表4的平均值作为包装对象的尺寸，取蛋品质量为55.4克，长径为56毫米，短径为42毫米。大头向上、小头向下放置。

3.3 高端蛋品包装的缓冲结构单元

在外部冲撞力大小一定的情况下，可以通过包装的缓冲结构增加蛋品的受力面积来减小外力的破坏。缓冲结构的设计思路是：将一缓冲垫通过一定角度折叠后置于蛋品上下方来分解外力（如图1）。这样既增加了蛋品的受力面积，又能起到固定蛋品的作用。缓冲垫折叠的角度应稍大于蛋品顶角，不宜过大和过小，过大，则蛋品受力面积就小，过小，则正应力大。

缓冲结构单元的数值如下：根据本文前面的数据，取禽蛋的长径为56毫米，短径为42毫米，可计算得到禽蛋顶角σ的值等于74度；根据缓冲垫的结构要求，取缓冲结构单元角度σ为80度；根据禽蛋短径42毫米，单元结构底边长取45毫米，由此可以算出图中的L（即缓冲垫的侧边长）等于35毫米。

3.4 高端蛋品包装的缓冲结构组合

从经济效益考虑，一个完整的高端蛋品包装适宜装有30枚蛋品。30枚蛋品的缓冲结构组合如图2所示，由缓冲结构单元通过5×6的排列组合形成整体缓冲结构，每枚蛋品都由上下两张缓冲垫保护。缓冲结构组合的尺寸，长、宽、高分别为310毫米、280毫米、65毫米。

这种结构充分利用了瓦楞纸板的缓冲性能，节省空间，成本低，堆叠方便、稳固。缓冲结构一纸折叠成型，加工工艺简单。每枚蛋品6个支撑面，每个支撑面2个支撑点，可以避免蛋品晃动。一层需要上下两张缓冲垫组合，可放置30枚蛋品。

3.5 高端蛋品包装的整体包装设计

高端蛋品包装的整体包装设计思路是：中间放置30枚蛋品及其缓冲结构组合，共一层，两侧放置冰袋，这样蛋品包装内两侧受热均匀，能更好地保持蛋品质量。选用200毫升容量的冰袋，其尺寸为长16厘米、宽10厘米。冰袋冷冻后宽度减小到8厘米以下，因此冰袋放置区宽度设为80毫米。外包装设计如图3所示。

外包装通过一纸折叠成型，内部也通过折叠形成冰袋放置空间，具体的折叠方式见外包装正面透视图（如图4）。蛋品包装盒的整体效果图（如图5）。

4 结语

本文以高端蛋品保鲜包装为研究对象。

外包装的材料选择C型瓦楞纸板+铝箔的复合材料，它能兼具缓冲、保温与防潮性能，同时表面印刷方便。内部缓冲材料选择B型瓦楞紙板。内部保温使用冰袋。

内部缓冲结构单元由B型瓦楞纸板折叠成的80度角缓冲垫，每枚蛋品都有上下两张缓冲垫、6个支撑面保护。缓冲结构单元通过5×6的排列形成缓冲结构组合，可放置30枚蛋品。

整体包装盒的中间放置30枚蛋品及其缓冲结构组合，两侧放置冰袋。内外包装的所有结构都一纸折叠成型，堆叠方便稳固，加工工艺简单，经济环保，成本低。