缓冲包装泡沫网套对苹果运输跌落损伤影响的研究＊

□徐涵秋 蒋立茂 欧小军 胡巍 兰昌文 曾姝莉 王思敏

/1.四川省农业机械鉴定站 2.农业农村部农产品包装材料质量安全风险评估实验室（成都）

果蔬采摘后损耗是备受关注的重大课题，每年我国果蔬采后损失约占总产量的25%～45%[1]。近年来，随着农产品电子商务快速发展，水果电商销售日益普遍，农产品电商销售运输中被诟病的野蛮装卸、暴力分拣等行为也经常见诸报端。其后果是常有购买客户投诉、抱怨收到的农产品受了损、变了形、走了味。不可否认，农产品的运输方式、运输环境、包装结构等都会影响到果蔬损伤程度。国内外学者对不同类型水果运输振动冲击及其损伤作了较多的研究，卢立新等[2-5]系统研究了苹果、梨、哈密瓜等跌落冲击力学特性、损伤特性等。但缓冲包装材料——泡沫网套对水果运输中跌落损伤特性影响的研究相对较少，尤其是模拟整箱水果运输、装卸过程中甩抛、推落等不规范操作导致水果跌落损伤的研究更是鲜有。

泡沫网套是以热塑性或热固性树脂为基体，添加单甘脂、滑石粉、丁烷等助剂或发泡剂挤压形成的内部具有无数微小气孔的网套形状塑料，具有质轻、省料、吸收冲击载荷、隔热等特性。在怕挤压、需隔离的蔬菜和水果等包装上得到了极大地应用，能有效降低碰撞、挤压等机械损伤，对于延长货架期有较大贡献。

本试验参照国际安全运输协会ISTA 1A-2001试验标准规定的跌落试验参数，采用符合ASTM D5276-98标准的KD-128AS型气臂式自由跌落试验机，按规范的试验程序模拟跌落冲击，对使用不同包装材料的苹果进行了跌落试验，探讨苹果缓冲包装与跌落损伤之间的关系，为改善苹果电商运输缓冲包装应用、优化苹果减损包装设计提供了参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选择较为耐贮藏、易运输的苹果为对象，品种选用四川盐源红富士，基地采摘后采用多层缓冲及保护包装材料运往实验室。实验室初步测定表面无损伤，其单果质量在285～325 g之间，等效球径约为76～85 mm，果实硬度为0.35～0.50 MPa。

试验所用包装材料有4种组合方式，第Ⅰ种包装方式为市场上大量使用的瓦楞纸箱，内配瓦楞纸板衬垫和隔档板，隔出24个独立的立方体空间，每个立方体空间放置1个苹果，分两层，每层12个，共24个，均未使用泡沫网套；第Ⅱ种包装方式是在第Ⅰ种方式的基础上每个苹果均外套泡沫网套；第Ⅲ种包装方式是外包装采用内带隔板的泡沫箱，每个苹果均为独立空间，每层12个，两层组合拼成整箱，均未使用泡沫网套；第Ⅳ种包装方式是在第Ⅲ种方式的基础上每个苹果均外套泡沫网套。

1.2 试验仪器

试验所用气臂式自由跌落试验机是采用托臂平托或按规定角度托住包装箱，其托臂启动后先向下以2.5倍重力加速度脱离包装箱，再以2倍重力加速度撤离包装箱自由落体的通道，确保托臂回缩过程不干涉包装箱的自由落体运动。苹果硬度测试采用GY-4型果实硬度计。

1.3 试验方法

试验前先测定待试苹果等效球径与单果质量，并据此挑选出大小均匀、外观完好的一批样品，每层每个苹果均进行编号，以确定其在包装箱内的位置，编号后分别按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ种包装方式进行包装、封箱；按ISTA 1A-2001标准规定，依据包装箱重量对应调整试验机托臂高度，保证自由跌落高度；试验时分别把4种包装箱在自然状态下放在试验机托臂上，其重心尽可能竖直落在托臂以内，避免试验过程中非正常跌落或倾翻。每种包装方式分别以底面着地跌落5次，然后取出样品。4组试验结束后，将苹果在室温条件下放置24 h，参照卢立新等专家提出的果品损伤率测试方法[5]进行测定，测量每个苹果损伤体积，分别计算每个苹果的损伤率及整层、整箱的损伤率。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ种包装方式跌落试验时，对照组苹果损伤率均为0，跌落试验苹果损伤率见表1。

表1 不同包装材料组合跌落试验苹果损伤率

试验结果表明，在包装箱内每层、每个苹果损伤率均有所差异，为准确评价跌落损伤情况的差异性，分别计算了整箱及分层的苹果损伤率变异系数，结果分析见表2。

表2 跌落试验损伤率结果分析

同时统计了整箱损伤率、受损果（以个数计）所占比例，统计结果见表3。

表3 跌落试验损伤情况统计结果

2.2 试验分析

2.2.1 泡沫网套组合不同包装材料的缓冲结构均有效降低苹果损伤率

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ种包装方式分别使用了瓦楞纸箱、瓦楞纸箱+泡沫网套、泡沫箱、泡沫箱+泡沫网套4种缓冲包装结构，试验结果表明4种缓冲结构在跌落损伤过程中都具有一定的保护作用。同样的外包装箱，苹果是否使用泡沫网套缓冲材料对其保护效果存在显著差异，如包装Ⅱ整箱损伤率低于包装Ⅰ，包装Ⅳ整箱损伤率低于包装Ⅲ。试验结果也验证了泡沫网套在跌落试验中发挥了较好的缓冲作用，降低了苹果损伤率。

2.2.2 跌落试验中底层的损伤较为严重

每种组合方式的缓冲结构在跌落试验中有个共性结果，即底层苹果损伤大于上层。主要是因为包装箱跌落着地的碰撞冲击能量传到底层苹果时中间缓冲材料较少，而上层苹果因内衬垫、隔档以及更多层的泡沫网套吸收了大量能量，有效降低了苹果的损伤。由表3统计可见，瓦楞纸箱底层苹果全部损伤，且损伤率最高达26.98%；采用了泡沫网套的底层苹果，其损伤情况则有明显减少。

2.2.3 跌落试验中泡沫网套降低包装箱内个体损伤的差异性

由表1试验结果可知，包装箱内每层、每个苹果损伤率均有所差异，这是因为跌落冲击能量的传导受缓冲包装材料与结构影响，作用于每个个体均有一定的差异，造成不同苹果损伤程度不同。5次试验过程中部分苹果单果出现5处甚至更多处损伤，而少量苹果单果未出现损伤。例如，包装Ⅰ苹果损伤率变异系数大于其他几种，使用了泡沫网套缓冲材料的苹果损伤率变异系数则会有所降低。这也证明泡沫网套的应用缩小了包装箱内个体跌落损伤的差异，能较好地保持运输后的苹果品质、外观均匀性，提高其商品属性。

2.2.4 泡沫网套与泡沫箱组合的缓冲包装跌落试验中显著降低了损伤

试验结果表明，缓冲包装保护效果Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ＜Ⅳ，即泡沫网套与泡沫箱组合的缓冲效果最优、保护效果最好。但常见的EPS泡沫箱受结构强度所限，跌落中易受损，而采用瓦楞纸箱外包装在跌落试验中基本保持包装材料不损。

3 结果与讨论

跌落冲击对苹果具有较大损伤，而运用泡沫网套在同等条件下可有效降低苹果损伤率和缩小个体损伤差异，本文采用4种不同组合的缓冲包装材料进行苹果跌落试验，证实了泡沫网套在苹果包装中发挥了较好的缓冲保护作用。泡沫材料的组合应用可有效提高缓冲效能，也显著降低了跌落损伤，在实际应用中为苹果以及其他农产品的运输提供了可靠保护。但因以箱角、箱边缘等着地的跌落试验包装箱受损，暂未进行多角度跌落试验分析。同时，试验所用缓冲材料的性能参数不充分，也影响了试验结果的分析。后续将对泡沫网套的缓冲减震效能开展进一步研究，量化其缓冲减震各项参数，为农产品收贮运环节的材料选择和应用提供参考。