西兰花流态冰预冷包装纸箱性能试验

董 迪，卢立新*，王 清

（1.江南大学机械工程学院，江苏 无锡 221412；2.北京市农林科学院蔬菜研究中心，北京，100081）

西兰花属易腐型蔬菜，常温运输过程中极易黄化、衰老，品质下降较快。贮藏温度高于8℃时，花球易变黄、变暗及腐烂，而低于0℃时易发生冻害；同时，贮藏环境相对湿度过低或通风过速，也会造成花球失水萎焉[1]。

为延长西兰花货架期，一些研究围绕低温贮藏对产品保质影响开展。高雪等[2]发现近冰温-0.5℃贮藏可延长西兰花货架期，减少其在贮藏期间的损失数量。张怡等[3]测定不同温度贮藏时西兰花4 种品质指标变化，证明0℃贮藏下西兰花品质最佳，贮藏期达28 天。郭香风等[4]研究表明4℃条件下西兰花褪绿、黄化的现象得到了抑制，营养物质降解速度缓慢。其他相关研究也表明，低温贮运能延长西兰花货架寿命和品质下降时间[5-6]。

近年来，随着物流销售模式的变化，西兰花低温运输包装需求增大，其中泡沫箱加碎冰是主要手段[7]，研究适应产地采摘、物流销售模式的纸箱包装成为行业亟待解决的重点。本研究选用目前国内商业化的3 种防水纸箱，采用包装现场加注碎冰方式，评估西兰花包装纸箱性能及产品温度变化，为西兰花低温运输包装提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜西兰花（购于无锡本地超市，产地苏州）。

钙塑箱（东莞市某包装材料公司提供）以HDPE 为主要原材料，碳酸钙为填充料，加入各种助剂，经压延热粘成钙塑双面单瓦楞板，再经装订成型的瓦楞箱。

涂膜纸箱（东莞市某包装材料公司提供），表面涂布蜡或硅油等抗水剂。

覆膜纸箱（东莞市某包装材料公司提供），纸板表面覆BOPP 薄膜。

碎冰，自制。

1.2 试验仪器设备

温湿度控制系统（产于昆山锦宏中环仪器设备有限公司）。

分布式温度记录仪（产于美国Maxim），测温范围为233-398 K，分辨率为0.0625 K。

纸箱压缩试验机（产于台湾GOTECH 公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 运输包装纸箱设计

综合考虑充冰开口、托盘装载利用率、纸箱抗压强度、箱内西蓝花堆放限高、预冷效果等要求，以5 kg 西兰花包装为单位，设计纸箱尺寸大小和开孔方案。装箱开孔设计分为2 个部分，一是位于包装箱端面上部的充冰孔，二是位于包装箱端面下部的排水孔。

（1）充冰孔。位于端面顶部，顶部开孔有利于冰枪充冰，形状依据充填碎冰的机器槽孔设计，最大高度为48 mm，最大宽度为128 mm，为防止摇盖面纸开裂，充冰孔向上延伸10 mm。

（2）排水孔。位于端面下部，根据调研，市场上钙塑箱的开孔直径一般在20-40 mm 之间。为保证包装箱底部不积水，且防止碎冰流出，排水孔设计为直径20 mm 的3/4 圆。

西兰花包装箱开孔、纸箱结构设计见图1、图2。

1.3.2 纸箱预处理

将400 mm ×250 mm ×300 mm 的0209 型钙塑箱、覆膜瓦楞箱、涂膜瓦楞箱按照开孔方案制造成品，首先每个端面开1个充冰孔和2 个排水孔，其次将开孔后的纸箱放入温度为30℃、相对湿度90%的恒温恒湿箱内预处理24 h，每种包装箱测定3个平行样。

1.3.3 西兰花流态冰预冷

将初始温度为25℃的西兰花装入钙塑箱、覆膜纸箱和涂膜纸箱内，每箱5 kg，并将分布式温度记录仪插入西蓝花花冠，充入碎冰，碎冰将5 kg 包装箱充满的质量定义为充冰量100%，每组设置3 个平行样。分布式温度记录仪每分钟记录1 次箱内温度，每2 h 检查一次残留冰量。

将装有西兰花充入流态冰的钙塑箱放入恒温恒湿箱内保存，温度设置为30 ℃，测试湿度设置为90%，试验时间为6 h，分布式温度记录仪位置和装有西兰花的钙塑箱见图3。

1.3.4 箱体抗压强度

参照GBT4857.4-2008 进行箱体抗压强度试验。

2 结果与讨论

2.1 西兰花流态冰预冷

钙塑箱、覆膜纸箱、涂膜纸箱充冰后放入恒温恒湿箱中保存，分别测定0、2、4、6 h 余冰量。钙塑箱内碎冰质量变化见表1。

表1 钙塑箱内碎冰质量变化

试验2 h 时，钙塑箱、覆膜纸箱、涂膜纸箱中的碎冰快速融化，融化速度分别为钙塑箱＜覆膜纸箱＜涂膜纸箱。

试验4 h 时，覆膜纸箱和涂膜纸箱中碎冰已基本熔化完全，钙塑箱还有5.8%的余冰量，说明钙塑箱保温性能较好。

试验6 h 后，钙塑箱、覆膜纸箱、涂膜纸箱箱内底部均无积水，无碎冰残留。钙塑箱保存前后外观基本无变化，其余2 种纸箱均有不同程度浸水，纸箱结构受到损伤。

包装箱内温度变化趋势见图4。结果表明，3 种包装箱内6 h 平均温度变化趋势大体一致，平均最低温度都在5-7℃，最低温度都出现在90-100 min 附近，此后1 h 开始快速回升，最后缓慢回升至接近30℃。

保存6 h 后，3 种包装箱箱体外观变化情况见图5。根据包装箱箱体变化，钙塑箱箱体未出现损伤，覆膜纸箱和涂膜纸箱均有不同程度的损伤。

2.2 箱体抗压强度

3 种箱体样品抗压强度试验值见表2。根据试验结果，钙塑箱处理后抗压强度仅下降7.39%，覆膜纸箱、涂膜纸箱抗压强度下降较为明显，且纸箱抗压强度小于钙塑箱所需的最低抗压强度，建议采用钙塑箱符合该西兰花预冷配套包装箱的强度符合设计要求。

表2 包装箱抗压强度

3 结论

为研究西兰花低温运输，选用钙塑箱、覆膜纸箱、涂膜纸箱3 种纸箱，充入流态冰对西兰花预冷，通过预冷和抗压试验测定包装箱内温度变化、包装箱抗压强度评估包装箱性能。

本研究选用的3 种包装箱，考虑预冷开孔方式和托盘装载量，3 种纸箱的尺寸均为400 mm×250 mm×300 mm，托盘利用率100%，比较3 种包装箱预冷效果和抗压强度，钙塑箱在30 ℃下保存4 h 仍有5.8%的余冰量，箱内平均最低温度在5-7 ℃。抗压试验处理后钙塑箱抗压强度仅下降7.39%，通过预冷试验和抗压试验评估了预冷包装箱的性能，表明钙塑箱可满足西兰花预冷要求，为西兰花低温运输提供依据。