葡萄貯運(yùn)保鮮包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

翁 楨，李 琛，2*，劉 穎

在世界水果產(chǎn)業(yè)中，葡萄栽培面積和產(chǎn)量?jī)H次于柑橘，居第二位，在我國(guó)葡萄是五大水果之一，其栽種面積僅次于柑橘和蘋果，但與國(guó)際上葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)產(chǎn)業(yè)水平較低，我國(guó)80%以上用于鮮食。我國(guó)葡萄每年由于保鮮技術(shù)不完善造成的損失占葡萄總產(chǎn)量的20%以上［1］。我國(guó)目前葡萄的集中產(chǎn)區(qū)分布在新疆、河南、山東、河北、山西、遼寧等5個(gè)省的葡萄種植園面積占全國(guó)的63.7%，葡萄產(chǎn)量占69.8%。因葡萄采摘季節(jié)集中，不易儲(chǔ)藏及運(yùn)輸，腐爛速度快等因素直接影響了果農(nóng)的收入。葡萄皮薄水分含量高，易干癟、皺皮、掉粒、易受病菌浸染而腐爛變質(zhì)，同時(shí)，由于葡萄采后還是活的有機(jī)體，在繼續(xù)進(jìn)行新陳代謝，不斷地消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些都給葡萄的貯藏運(yùn)輸、拓寬市場(chǎng)、延長(zhǎng)銷售時(shí)間等帶來(lái)困難［2］。隨著我國(guó)物流產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，葡萄的銷售范圍擴(kuò)大，運(yùn)輸距離延長(zhǎng)，葡萄的保鮮已由重倉(cāng)儲(chǔ)輕運(yùn)輸?shù)臓顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃\(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)為主的趨勢(shì)，考慮到各產(chǎn)區(qū)品種與采收期的互補(bǔ)性，避開果品集中上市期，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，要使其在加工及食用前的運(yùn)輸及貯藏過程中更好的保鮮保質(zhì)，設(shè)計(jì)科學(xué)可行的保鮮運(yùn)輸包裝具有重要的研究意義。

1 貯運(yùn)過程中葡萄品質(zhì)影響因素

葡萄果實(shí)為漿果，果中水分含量高，一些品種的果實(shí)偏軟、果皮薄、易脫粒。葡萄采收后果實(shí)的生命活動(dòng)還比較活躍。在一般的貯藏條件下，葡萄的爛果率可高達(dá)25%－30%，失水率可高達(dá)10%－13%。貯運(yùn)包裝設(shè)計(jì)的主要目的是延緩其衰老變質(zhì)，依據(jù)葡萄采后生理活動(dòng)的規(guī)律，確定合理的貯運(yùn)保鮮技術(shù)方案，達(dá)到保證葡萄品質(zhì)的目的。

引起葡萄在貯運(yùn)過程中的損傷因素主要包括:呼吸強(qiáng)度、溫濕度、機(jī)械損傷，另外，果實(shí)中激素的變化、酶的變化及微生物病害等因素也對(duì)葡萄的長(zhǎng)期貯存起到很大的影響。

1.1 呼吸強(qiáng)度

果實(shí)采后，光合作用停止，呼吸作用成為新陳代謝的主導(dǎo)過程。果實(shí)的呼吸作用，是從空氣中吸收氧，把糖類及其他物質(zhì)氧化，分解為二氧化碳和水，同時(shí)釋放能量。其結(jié)果是使果實(shí)的有機(jī)物質(zhì)消耗，水分減少，造成品質(zhì)逐漸下降［3］。

正常的呼吸維持著生命活動(dòng)，從而增強(qiáng)對(duì)病蟲的抵抗力，有利于儲(chǔ)藏。但過分的呼吸作用將大量地消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，造成過熟和引起病害，使品質(zhì)下降。葡萄的呼吸作用分為有氧呼吸和無(wú)氧呼吸，其關(guān)鍵是環(huán)境中的氧濃度，適當(dāng)降低氧的濃度可以減少因有氧呼吸而造成的營(yíng)養(yǎng)損失;但過低的氧氣濃度將導(dǎo)致無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生酒精加速品質(zhì)裂變［2］。由此可見，適當(dāng)調(diào)整貯運(yùn)環(huán)境中氣體的成分能夠?qū)ζ咸训暮粑饔眠M(jìn)行調(diào)整，延長(zhǎng)保質(zhì)期，另外，葡萄在呼吸過程中釋放乙烯氣體，其具有催熟作用，在包裝設(shè)計(jì)中應(yīng)添加乙烯氣體吸附劑或涂層。

1.2 溫濕度

溫度對(duì)葡萄的呼吸作用和水分的保持有很大影響，低溫能夠使葡萄的水分揮發(fā)和呼吸作用趨于緩慢，保證正常的生理代謝，同時(shí)能夠降低乙烯的生成和釋放量，維持SOD酶的活性，抑制微生物的滋生，避免褐變和腐爛［4］。濕度決定了葡萄的含水量，失水3%－6%就會(huì)明顯降低葡萄的品質(zhì)，使其表面皺縮、光澤消退、細(xì)胞空隙增多、組織變成海綿狀，使正常的呼吸作用受到影響，加快了組織的衰老［3］。因此，葡萄的貯運(yùn)過程中應(yīng)保證低溫陰涼，避免陽(yáng)光直射，適當(dāng)采用阻隔性薄膜，使內(nèi)裝環(huán)境保持一定的含水率。

1.3 機(jī)械損傷

物流運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊對(duì)葡萄的損傷也是較嚴(yán)重的，長(zhǎng)距離的低頻振動(dòng)增加了果實(shí)間相互摩擦及碰撞的疲勞損傷，大強(qiáng)度的水平?jīng)_擊及跌落使?jié){果在瞬間破裂或落粒。外界激勵(lì)對(duì)果實(shí)產(chǎn)生的機(jī)械損傷直接降低果實(shí)的硬度，促進(jìn)酶的活性，加速葡萄的成熟與腐爛。因此，在葡萄的運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)中采用適當(dāng)?shù)木彌_保護(hù)形式，能夠有效降低外界激勵(lì)對(duì)葡萄產(chǎn)生的機(jī)械損傷，更好的保證葡萄的品質(zhì)［5］。

2 葡萄貯運(yùn)常用包裝形式

經(jīng)過大量的市場(chǎng)調(diào)研及搜集資料，總結(jié)常用于葡萄貯運(yùn)的包裝形式如下:

2.1 木箱

簡(jiǎn)單的將葡萄置于木箱中主要應(yīng)用于冷藏庫(kù)房中的堆碼，或制作葡萄干等工藝時(shí)的自然風(fēng)干，保持空氣流通易于水分揮發(fā)。這種包裝形式不能用于運(yùn)輸，這種包裝形式對(duì)于運(yùn)輸過程中的跌落碰撞等物理?yè)p傷沒有很好的保護(hù)作用，而且不利于葡萄較長(zhǎng)時(shí)間的貯運(yùn)要求。

2.2 塑料周轉(zhuǎn)箱

目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用塑料箱內(nèi)襯塑料袋的形式運(yùn)輸葡萄，葡萄在采摘前噴灑保鮮劑，并且在周轉(zhuǎn)箱的塑料袋內(nèi)放置保鮮紙或保鮮緩蝕劑，該包裝形式相對(duì)成本較低，保鮮劑及塑料薄膜的應(yīng)用延長(zhǎng)葡萄的保存時(shí)間，但果農(nóng)往往過量的應(yīng)用保鮮劑而影響葡萄的品質(zhì)。塑料袋中葡萄串簡(jiǎn)單的堆疊在一起，運(yùn)輸過程中的沖擊、振動(dòng)及溫度對(duì)葡萄品質(zhì)的影響較為嚴(yán)重，易產(chǎn)生掉粒及破粒的情況，平且葡萄的呼吸作用也不利于其長(zhǎng)時(shí)間的貯存。

2.3 泡沫周轉(zhuǎn)箱

對(duì)于價(jià)格相對(duì)貴一些的葡萄品種，常采用EPS泡沫周轉(zhuǎn)箱內(nèi)襯塑料薄膜的形式進(jìn)行運(yùn)輸，泡沫周轉(zhuǎn)箱的成本比塑料周轉(zhuǎn)箱高，但緩沖性能和隔熱性能優(yōu)良。泡沫周轉(zhuǎn)箱中仍需使用保鮮劑來(lái)延長(zhǎng)葡萄的腐爛時(shí)間，由于泡沫周轉(zhuǎn)箱本身厚度較大所以占用空間較大，導(dǎo)致增加了物流成本。

2.4 瓦楞紙箱

瓦楞紙箱是現(xiàn)代運(yùn)輸包裝最廣泛應(yīng)用的一種形式，其成本低，綠色環(huán)保，并且重量輕緩沖性能優(yōu)良，它也被應(yīng)用于葡萄的運(yùn)輸過程中。根據(jù)葡萄品種及價(jià)格的要求，常采用瓦楞紙箱內(nèi)襯塑料薄膜或每串葡萄獨(dú)立應(yīng)用塑料薄膜進(jìn)行包裝再放置于箱內(nèi)，該包裝形式與塑料周轉(zhuǎn)箱的包裝形式類似，葡萄必須經(jīng)過噴灑保鮮劑及塑料膜內(nèi)置保鮮劑確保其儲(chǔ)存效果。其主要缺點(diǎn)在于瓦楞紙箱在受潮后力學(xué)性能大幅下降，葡萄為多汁類漿果如塑料薄膜阻隔性能不好，滲出的汁液經(jīng)直接影響包裝箱在貯運(yùn)過程中堆碼強(qiáng)度。

2.5 獨(dú)立托盤包裝

在精品超市中常見到一些價(jià)格昂貴的進(jìn)口品種葡萄采用獨(dú)立托盤纏繞保鮮薄膜進(jìn)行包裝形式，其在運(yùn)輸過程中也有采用該形式進(jìn)行獨(dú)立包裝后再放置于瓦楞紙箱中進(jìn)行運(yùn)輸，其優(yōu)點(diǎn)在于緩沖效果較好，并且有效減少了運(yùn)輸過程葡萄粒之間由于振動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)位移而引起的摩擦損傷，但其成本較高，包裝工藝繁瑣，以人力操作為主，包裝效率較低，對(duì)于大產(chǎn)量的葡萄品種很難推廣應(yīng)用。

以上是目前市場(chǎng)上常見的一些葡萄的包裝形式，通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)每種形式都存在著一些不足之處，尤其是保鮮劑的應(yīng)用對(duì)葡萄的品質(zhì)及食用都存在著影響，通過大量的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)方法對(duì)延長(zhǎng)葡萄保鮮周期有非常好的效果，并且安全環(huán)保，本研究將氣調(diào)保鮮的方法應(yīng)用于葡萄的運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)中，優(yōu)化現(xiàn)有的葡萄運(yùn)輸包裝形式，使其能夠在運(yùn)輸過程中減少外界激勵(lì)對(duì)葡萄的損傷，更好的保證葡萄的品質(zhì)。

3 葡萄運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)

3.1 葡萄小規(guī)模化及散粒包裝

(1)結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)吳有梅等對(duì)葡萄不同組織的乙烯釋放研究發(fā)現(xiàn)，葡萄的乙烯釋放主要集中在葡萄的果梗和果柄處［6］。所以，在葡萄的儲(chǔ)運(yùn)過程中，如果進(jìn)行剪梗處理，能有效推遲穗梗果柄衰老，控制落粒發(fā)生，改進(jìn)貯藏品質(zhì)。另外，葡萄串中隱藏的壞粒在貯運(yùn)過程中霉變后增加乙烯氣體的排放，促進(jìn)優(yōu)良葡萄的成熟及霉變，從而影響整體的葡萄品質(zhì)。

圖1 小規(guī)模及散粒包裝示意圖Fig.1 Small-scale and bulk packaging

葡萄小規(guī)?；吧⒘０b是將原本成串的葡萄進(jìn)行去果梗，果枝，果柄處理，得到散粒葡萄后集中挑除壞、破、霉等低品質(zhì)果粒，再進(jìn)行清洗、保鮮處理及預(yù)冷，然后進(jìn)行包裝運(yùn)輸。

外包裝箱采用瓦楞紙箱內(nèi)襯塑料薄膜，塑料薄膜上打有空洞避免溫度變化產(chǎn)生凝露，采用熱壓成型的塑料襯板及保鮮紙作為分隔層，塑料襯板制成一定凹凸配合的形狀，如圖1所示，減少上層對(duì)下層的壓力，每鋪墊一層泡沫襯墊及保鮮紙后密排三層左右小串或散粒葡萄，避免同一層內(nèi)果粒之間相互擠壓，直至紙箱裝滿，塑料薄膜內(nèi)放置保鮮劑，瓦楞紙箱四壁開有通風(fēng)散熱孔洞，在較長(zhǎng)時(shí)間倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中，需進(jìn)行低溫及氣調(diào)處理。

(2)主要特點(diǎn)。①將成熟后采摘的葡萄進(jìn)行去果梗，果枝，果柄處理減少葡萄在采摘后的乙烯釋放量，提高葡萄的耐儲(chǔ)性能。②將整串葡萄散?；?，剔除其中壞，破，霉等低品質(zhì)果粒，防止壞粒對(duì)整體產(chǎn)生不良影響而導(dǎo)致的葡萄整體的品質(zhì)劣變。③將挑選后的葡萄散粒進(jìn)行清洗、保鮮處理及預(yù)冷，去除表面異物、細(xì)菌、霉菌、降低葡萄呼吸強(qiáng)度，提升葡萄保鮮能力，并保證食用安全性。④裝箱時(shí)，采用獨(dú)立分層式裝箱。一方面有利于通風(fēng)散熱，與外界進(jìn)行氣體交換。另一方面避免過多的葡萄在豎直方向上對(duì)底層的葡萄產(chǎn)生過大壓力造成底層葡萄的壓潰，腐敗。

(3)適用條件。①適合長(zhǎng)距離的葡萄運(yùn)輸，例如從新疆地區(qū)往東部沿海地區(qū)運(yùn)送葡萄，或者銷往海外，需要進(jìn)行長(zhǎng)距離，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸?shù)那闆r，能夠保證葡萄在運(yùn)輸后的品質(zhì)要求。②適合精品葡萄的包裝要求，高品質(zhì)葡萄因?yàn)槭苌L(zhǎng)的周期性和地域性等其他因素限制，在葡萄的整體生產(chǎn)中所占比例很小，生產(chǎn)規(guī)模較小。而且銷售價(jià)格較高，葡萄品質(zhì)下降將造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，因此，對(duì)這些葡萄的保鮮要求較普通葡萄要高。此包裝形式雖在修剪葡萄的過程中效率較低，但能滿足小眾化群體對(duì)高品質(zhì)葡萄的保鮮和衛(wèi)生性要求。③適合硬度較高，含水量較少葡萄及提子品種，以避免在包裝前預(yù)處理時(shí)造成人為機(jī)械損害，影響葡萄保存效果。

3.2 密封充氣套袋包裝

(1)結(jié)構(gòu)形式。過分緊實(shí)的葡萄果穗易發(fā)生病害，剔除病害果粒，將大果穗拆分成500g左右小果穗，并將其置于聚氯乙烯袋內(nèi)進(jìn)行充氣包裝，如圖2所示，根據(jù)葡萄的種類密封袋內(nèi)充入一定比例的保鮮氣體，氣體含量應(yīng)滿足將充氣后的包裝袋緊密放置于包裝箱內(nèi)時(shí)，如圖3所示，充氣袋之間的氣體相互支撐，運(yùn)輸過程中在外界激勵(lì)下氣體流動(dòng)起到緩沖作用，延長(zhǎng)外力傳遞到葡萄上的時(shí)間，降低外界激勵(lì)對(duì)葡萄的作用力，能夠有效降低運(yùn)輸過程對(duì)葡萄品質(zhì)的損傷。

圖2 密封充氣套袋包裝Fig.2 Sealed inflatable bag packaging

圖3 充氣套袋包裝堆碼形式Fig.3 Stacking form of inflatable bag packaging

(2)主要特點(diǎn)。①將葡萄單元化分開后，便于剔除大果穗內(nèi)部的病害果粒，降低其他果粒的染病概率。②密封袋內(nèi)充入一定比例的保鮮氣體，既起到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)功能又起到控制果粒及果梗呼吸的作用，減少保鮮劑的用量，保證了葡萄的健康品質(zhì)。③充入氣體的獨(dú)立包裝互相排列在一起，使其在受到外界激勵(lì)時(shí)能夠有效吸收激勵(lì)產(chǎn)生的能量，從而降低葡萄受到機(jī)械損傷，同時(shí)減少了葡萄之間的碰撞、擠壓與摩擦，避免了破粒、落粒等情況。

(3)適用條件。①適合中長(zhǎng)距離運(yùn)輸，包裝前葡萄需進(jìn)行預(yù)冷處理，密封袋可采用透明阻隔性能較好的塑料材料，便于消費(fèi)者購(gòu)買時(shí)觀察內(nèi)裝產(chǎn)品的品質(zhì)。②保鮮氣體應(yīng)根據(jù)葡萄的品種進(jìn)行確定，選擇適合的CO2及O2比例，為增強(qiáng)滅菌效果可少量混入SO2氣體。③改包裝形式適用于路況較差，運(yùn)輸過程比較惡劣的情況，氣體既能吸收沖擊和振動(dòng)產(chǎn)生的能量又能夠減少上下層之間的擠壓力，避免機(jī)械損傷。

3.3 波浪形緩沖墊包裝

(1)結(jié)構(gòu)形式。葡萄多汁、易破裂、易落粒，因此在實(shí)際運(yùn)輸過程中箱內(nèi)堆疊造成葡萄品質(zhì)受到嚴(yán)重影響，同時(shí)裂果流出的果汁造成箱內(nèi)濕度增加，乙烯氣體濃度增大，葡萄呼吸作用增強(qiáng)導(dǎo)致霉變、腐爛等品質(zhì)劣變。

該結(jié)構(gòu)形式從設(shè)計(jì)適合的緩沖襯墊入手，旨在減少運(yùn)輸過程中果穗間相互擠壓所引起的損傷。襯墊可采用紙漿模塑或泡沫塑料經(jīng)加工形成橫向和縱向兩種波浪形，上下層之間相互配合形成多個(gè)近似球狀的空間，如圖4所示，將果穗放置于襯板的波浪凹槽中，再覆蓋上層襯板，形成多層疊置，并置于周轉(zhuǎn)箱中進(jìn)行運(yùn)輸。

圖4 波浪形緩沖墊包裝示意圖Fig.4 Wave shaped cushion packaging

(2)主要特點(diǎn)。襯板上縱向和橫向的波浪，使能夠最大程度的貼合葡萄表面，形成一各個(gè)獨(dú)立的空間，避免了果穗之間相互擠壓與摩擦，從而降低貯運(yùn)對(duì)葡萄品質(zhì)造成的損傷。

(3)適用條件。適合中短途距離，應(yīng)季時(shí)葡萄供應(yīng)的環(huán)境及條件。外包裝可采用塑料周轉(zhuǎn)箱或瓦楞紙箱，內(nèi)襯塑料袋避免運(yùn)輸過程中水分損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

所設(shè)計(jì)的三種包裝形式都是從提高貯運(yùn)過程中葡萄的品質(zhì)出發(fā)，充分考慮到葡萄貯運(yùn)過程中的呼吸、溫度、濕度、防蟲、防病、防振等特性，應(yīng)用氣調(diào)包裝技術(shù)、緩沖包裝技術(shù)、保鮮包裝技術(shù)等進(jìn)行了的合理貯運(yùn)包裝設(shè)計(jì)，每一種形式都有其獨(dú)到的特定，并且在理論上是科學(xué)可行的，希望能夠推廣應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，檢驗(yàn)其經(jīng)濟(jì)效益，為葡萄貯運(yùn)包裝優(yōu)化改良做出貢獻(xiàn)。

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