農(nóng)產(chǎn)品接觸性包裝材料發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱保溫效果的驗(yàn)證試驗(yàn)＊

□曾姝莉 李和平 蔣立茂 徐涵秋 胡巍 王思敏

/1.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品包裝材料質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（成都）

農(nóng)產(chǎn)品在貯藏、運(yùn)輸、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)中需要保證適宜的溫度，過(guò)冷或過(guò)熱都會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和風(fēng)味。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，保溫材料在溫度25℃時(shí)，熱導(dǎo)率值不大于0.08W/（m·K），密度不大于300kg/m3。常見(jiàn)的保溫材料有發(fā)泡聚苯乙烯、發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯、真空絕熱板、酚醛泡沫等。其中，在農(nóng)產(chǎn)品保溫貯藏、運(yùn)輸中使用量最大的是發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱。泡沫箱因其自身具有一定的彈性和柔軟度，可以起到很好的緩沖防震作用，在蔬菜、水果儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)可以有效避免由于碰撞和擠壓造成的損傷。發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱密度較小，價(jià)格相對(duì)低廉，易加工成型，因此作為緩沖保溫包裝材料被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸、貯藏。本試驗(yàn)以目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱作為研究對(duì)象，測(cè)試了泡沫箱在不同溫度條件下的保溫效果，探討了影響泡沫箱保溫效果的參數(shù)，為確定泡沫箱包裝農(nóng)產(chǎn)品的最佳保溫包裝方式提供了參考依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)中選擇不同規(guī)格的發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱，主要研究泡沫箱壁厚、內(nèi)尺寸、蓄冷劑用量和環(huán)境溫度等對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響。其中，蓄冷劑采用帶冷媒的冰袋，冰袋質(zhì)量500 ±15g。試驗(yàn)中泡沫箱的規(guī)格如表1。

本試驗(yàn)探究泡沫箱在農(nóng)產(chǎn)品保溫的實(shí)際應(yīng)用中，蓄冷劑用量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量比對(duì)于泡沫箱保溫性能的影響，選擇大小均勻的甜玉米作為試驗(yàn)對(duì)象。在泡沫箱內(nèi)容積允許的條件下，本試驗(yàn)研究冰袋與甜玉米的3種質(zhì)量比。表2為試驗(yàn)中冰袋與甜玉米的質(zhì)量。

試驗(yàn)所用儀器有：LRHS-1000B-LJS高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱（林頻儀器股份有限公司，上海）；DL-WS218溫濕度記錄儀（盡享科技有限公司，杭州）。

表 1 泡沫箱的規(guī)格

表 2 冰袋與甜玉米的質(zhì)量

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 不同溫度下泡沫箱保溫效果的驗(yàn)證測(cè)試

本試驗(yàn)在-25℃、0℃、25℃、40℃的試驗(yàn)溫度條件下，觀察溫度記錄儀放置在泡沫箱外、泡沫箱內(nèi)和泡沫箱中內(nèi)置冰袋（冰袋質(zhì)量500±15g，數(shù)量為2袋）時(shí)內(nèi)部溫度的變化情況。溫度記錄儀放置在泡沫箱中，所有試驗(yàn)記錄時(shí)間間隔都為1min，試驗(yàn)時(shí)間是24h，初始環(huán)境溫度是25℃。

1.2.2 不同蓄冷劑用量對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響測(cè)試

取4個(gè)規(guī)格一致的泡沫箱，分別放置數(shù)量為1、2、3、4袋質(zhì)量相同的冰袋，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

1.2.3 不同泡沫箱尺寸對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響測(cè)試

取4個(gè)尺寸不同、壁厚一致的泡沫箱，將質(zhì)量一致的冰袋放入其中，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

1.2.4 不同泡沫箱壁厚對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響測(cè)試

取2組，每組2個(gè)尺寸一致、壁厚不同的泡沫箱，將質(zhì)量一致的冰袋放入其中，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

1.2.5 不同蓄冷劑與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量比對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響測(cè)試

甜玉米是屬于呼吸強(qiáng)度較高的蔬菜，呼吸作用產(chǎn)生的呼吸熱會(huì)使甜玉米自身溫度升高，縮短保鮮期。因此，低溫貯藏對(duì)于保持甜玉米品質(zhì)、延長(zhǎng)貯藏期很有必要。將3組不同質(zhì)量比的冰袋和甜玉米分別放入3個(gè)規(guī)格相同的泡沫箱中，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同溫度條件下泡沫箱保溫效果的驗(yàn)證分析

在不同環(huán)境溫度下，記錄在泡沫箱外、泡沫箱內(nèi)和泡沫箱中內(nèi)置冰袋條件下，其溫度隨時(shí)間的變化，具體情況見(jiàn)圖1。

由圖1可看出，實(shí)驗(yàn)室室溫25℃，當(dāng)改變?cè)囼?yàn)溫度后，在不同的溫度環(huán)境下，放置在泡沫箱內(nèi)部的溫度記錄儀的讀數(shù)比放置在泡沫箱外的溫度記錄儀讀數(shù)變化更為緩慢，達(dá)到試驗(yàn)溫度所需時(shí)間更長(zhǎng)，證實(shí)泡沫箱具有保溫效果。實(shí)際應(yīng)用中，農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸、貯藏所需時(shí)間更長(zhǎng)，使用冰袋是延長(zhǎng)泡沫箱保溫時(shí)間的常見(jiàn)方法。從圖1中可看出，在泡沫箱中加入冰袋后，除試驗(yàn)溫度0℃外，加入冰袋后的泡沫箱內(nèi)部溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度所需時(shí)間更長(zhǎng)，證實(shí)在外界環(huán)境溫度處于高溫或低溫時(shí)，泡沫箱中加入冰袋都能有效延長(zhǎng)泡沫箱的保溫時(shí)間。同時(shí)，外界溫度在25℃、40℃條件下比溫度在低溫-25℃試驗(yàn)條件下，泡沫箱內(nèi)部溫度達(dá)到環(huán)境溫度所需時(shí)間更長(zhǎng)，保溫效果更好。

2.2 不同蓄冷劑用量對(duì)泡沫箱保溫效果的影響分析

選擇尺寸大小一致、壁厚相同的發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱，在其中加入數(shù)量不同的冰袋，實(shí)驗(yàn)室室溫25℃，在泡沫箱內(nèi)放置冰袋后密封，24h后取出溫度記錄儀。其溫度隨時(shí)間變化情況，見(jiàn)圖2。

圖 1 不同溫度下泡沫箱的保溫效果

圖 2 泡沫箱內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化

從圖2可看出，隨著冰袋數(shù)量從1增加到3，在24h試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，冰袋數(shù)量越多，同一時(shí)間泡沫箱內(nèi)溫度越低，泡沫箱的保溫時(shí)間延長(zhǎng)。24h后，打開(kāi)泡沫箱，冰袋內(nèi)的冰都完全融化。當(dāng)冰袋數(shù)量增加到4時(shí)，從試驗(yàn)開(kāi)始到1040min時(shí)，泡沫箱內(nèi)溫度變化與冰袋數(shù)量為3時(shí)的溫度變化情況相近，試驗(yàn)后期到結(jié)束，由于冰袋內(nèi)的冰仍有部分未融化，冰融化吸熱，使泡沫箱內(nèi)溫度降低。

2.3 不同泡沫箱尺寸對(duì)泡沫箱保溫效果的影響分析

選擇壁厚相同、內(nèi)尺寸不同的4個(gè)發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱，泡沫箱內(nèi)部體積從大到小其編號(hào)依次為HGS190802-6、HGS190829-3、HGS190828-4、HGS190828-3。在其中放入數(shù)量相同的冰袋，之后密封泡沫箱。其溫度隨時(shí)間變化情況，見(jiàn)圖3。

圖 3 不同尺寸的泡沫箱內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化

從圖3可看出，泡沫箱內(nèi)部最低溫度隨泡沫箱內(nèi)尺寸增大而升高，保溫時(shí)間隨泡沫箱內(nèi)尺寸增大而減小。密封24h，打開(kāi)泡沫箱發(fā)現(xiàn)HGS190828-3冰袋中仍有部分冰未融化，其余泡沫箱內(nèi)的冰袋中的冰完全融化。其他條件一致，泡沫箱體積越大，泡沫箱的保溫效果降低。

2.4 不同泡沫箱壁厚對(duì)泡沫箱保溫效果的影響分析

編號(hào)HGS190828-5、HGS190828-6的泡沫箱壁厚分別為20mm和30mm，編號(hào)HGS190829-3、HGS190802-7的泡沫箱壁厚分別為20mm和40mm。在其中放入數(shù)量相同的冰袋，密封泡沫箱，24h后取出溫度記錄儀。其溫度隨時(shí)間變化情況，見(jiàn)圖4。

圖4-A可看出，內(nèi)尺寸一致的泡沫箱壁厚從20mm增加至30mm時(shí)，泡沫箱的保溫效果基本一致；圖4-B表明，內(nèi)尺寸一致的泡沫箱壁厚從20mm增加至40mm時(shí)，壁厚對(duì)保溫效果的影響明顯，壁厚為40mm的泡沫箱放置冰袋后泡沫箱內(nèi)部溫度更低，保溫時(shí)間更長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，壁厚較小時(shí)，對(duì)于泡沫箱保溫效果影響不明顯，當(dāng)壁厚增大后，對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響增加。

2.5 不同冰袋與甜玉米質(zhì)量比對(duì)于泡沫箱保溫效果的影響分析

在泡沫箱中放入相同質(zhì)量的甜玉米，然后取不同量的冰袋放入其中，質(zhì)量比分別為0.50、0.75、0.95，密封泡沫箱，24h后取出溫度記錄儀讀數(shù)，變化情況如圖5所示。

圖 5 不同冰袋與甜玉米質(zhì)量比的泡沫箱內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化

圖 4 不同壁厚的泡沫箱內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化

從圖5可知，隨著冰袋與甜玉米質(zhì)量比的增加，泡沫箱內(nèi)部溫度變化更緩慢，保溫時(shí)間延長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)束后，在泡沫箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)均有水分殘留，這是由于甜玉米的呼吸作用產(chǎn)生水。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)泡聚苯乙烯泡沫箱在不同環(huán)境溫度條件下，具有保溫效果。加入冰袋后，可以有效延長(zhǎng)泡沫箱的保溫時(shí)間。通過(guò)試驗(yàn)表明，泡沫箱內(nèi)尺寸大小、冰袋數(shù)量、壁厚、冰袋與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量比都會(huì)影響泡沫箱保溫效果。后續(xù)將進(jìn)一步對(duì)以上影響因素進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，增加試驗(yàn)對(duì)象種類(lèi)、擴(kuò)大測(cè)試數(shù)據(jù)范圍，為確認(rèn)泡沫箱包裝農(nóng)產(chǎn)品的最佳保溫包裝方式提供參考。