獼猴桃電商包裝隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)及果品損傷研究

孫一鳴，馬先潤(rùn)，張立軍，吳子鳴，吳映桐，王立軍,2，宋海燕,2*

獼猴桃電商包裝隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)及果品損傷研究

孫一鳴1，馬先潤(rùn)1，張立軍1，吳子鳴1，吳映桐1，王立軍1,2，宋海燕1,2*

（1.天津科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457； 2.中國(guó)輕工業(yè)食品包裝材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457）

研究獼猴桃在5種不同電商包裝形式內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)和損傷情況，為獼猴桃電商包裝提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)指導(dǎo)。以“紅陽(yáng)”獼猴桃為研究對(duì)象，對(duì)目前市場(chǎng)常見(jiàn)的5種形式的獼猴桃電商包裝（EPE襯墊、EPS襯墊、PET帶蓋托盤(pán)、瓦楞隔板和EPE網(wǎng)套）分別進(jìn)行掃頻振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)研究，獲得各包裝內(nèi)獼猴桃的共振頻率、振動(dòng)傳遞率、果品損傷面積、硬度、質(zhì)量損失率、可溶性固形物含量等參數(shù)，分析包裝形式對(duì)獼猴桃果實(shí)振動(dòng)響應(yīng)和振后損傷的影響。PET帶蓋托盤(pán)和EPE網(wǎng)套包裝下獼猴桃的共振頻率較小，在20～30 Hz，處于公路運(yùn)輸振動(dòng)范圍內(nèi)，易發(fā)生共振受損。瓦楞隔板包裝的獼猴桃共振頻率最大，在50～75 Hz內(nèi)，受到的振動(dòng)能量較低。5種包裝下獼猴桃的振動(dòng)傳遞率從大到小為EPE網(wǎng)套、EPE襯墊、瓦楞隔板、EPS襯墊、PET帶蓋托盤(pán)，PET帶蓋托盤(pán)包裝的振動(dòng)傳遞率最低，為1.68，隔振效果最好；EPE網(wǎng)套和EPE襯墊包裝的振動(dòng)傳遞率較高，為3.16～3.72，隔振效果較差。振后24 h果實(shí)硬度下降了13.5%～48.7%、軟化率提高了9.0%～40.4%、質(zhì)量損失率提高了6.7%～100.0%、可溶性固形物含量（SCC）提高了3.2%～15.0%、損傷面積為981～6 931 mm2。5種包裝中PET帶蓋托盤(pán)包裝對(duì)果實(shí)的保護(hù)效果最佳，瓦楞隔板和EPE網(wǎng)套包裝的保護(hù)效果較差。

獼猴桃；電商包裝形式；振動(dòng)響應(yīng)：振動(dòng)損傷：生理特性

獼猴桃是一種口感酸甜、老少皆宜、深受消費(fèi)者喜歡的水果，是人體維生素C、膳食纖維、鉀和維生素E的優(yōu)質(zhì)來(lái)源[1-2]。因?yàn)楂J猴桃為呼吸躍變型果實(shí)，采摘后果實(shí)硬度下降迅速，在運(yùn)輸過(guò)程中極易受到機(jī)械損傷，造成經(jīng)濟(jì)損失[3]。所以研究獼猴桃在電商包裝中的振動(dòng)響應(yīng)和損傷狀況是非常有必要的。

當(dāng)前，在果品電商包裝和機(jī)械損傷領(lǐng)域，已有較多研究。在探究不同包裝材料對(duì)水果機(jī)械損傷的影響方面，王妮睿等[4]通過(guò)比較PET聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，PET）襯墊、聚苯乙烯（Expanded Polystyrene，EPS）襯墊和紙屑襯墊包裝的振動(dòng)傳遞率及振動(dòng)后果實(shí)受損程度，發(fā)現(xiàn)紙屑襯墊的緩振效果最好，并發(fā)現(xiàn)包裝緩沖結(jié)構(gòu)是獼猴桃表面損傷指數(shù)和振動(dòng)傳遞率最大的影響因子；夏銘等[5]通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，比較EPS襯墊、聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）襯墊和自制的珍珠棉襯墊包裝的保護(hù)效果，發(fā)現(xiàn)減振包裝能顯著減少獼猴桃損傷和延緩果實(shí)衰老，并發(fā)現(xiàn)珍珠棉襯墊對(duì)減少獼猴桃果實(shí)損傷和延緩果實(shí)衰老的效果最優(yōu)；薛潔等[6]采用單層珍珠棉襯墊、單層PVC蛋托和雙層珍珠棉襯墊分別包裝獼猴桃進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸，分析運(yùn)輸后的果實(shí)貨架品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)雙層珍珠棉襯墊包裝減振效果最優(yōu)，可以有效延緩獼猴桃運(yùn)輸后的品質(zhì)劣變。目前大多研究所采用的包裝形式不夠具有代表性，研究結(jié)果缺乏指導(dǎo)意義，對(duì)各種包裝的振動(dòng)特性和包裝內(nèi)果實(shí)的振動(dòng)響應(yīng)缺少科學(xué)分析。

在研究振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率、振動(dòng)時(shí)間等因素對(duì)果實(shí)運(yùn)輸后貨架品質(zhì)的影響方面，康維民等[7]研究了塑料包裝箱盛裝的梨的各方向振動(dòng)加速度傳遞率，發(fā)現(xiàn)頂層塑料箱在左右、前后方向受到的加速度傳遞率遠(yuǎn)大于上下方向的，并且在相同加速度條件下，振動(dòng)頻率越小，梨越容易產(chǎn)生損傷；謝丹丹等[8]采用5、10和20 Hz這3種振動(dòng)頻率模擬了不同運(yùn)輸路況的振動(dòng)強(qiáng)度，研究獼猴桃果實(shí)在振動(dòng)過(guò)程中的生理和品質(zhì)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)5～10 Hz的振動(dòng)頻率對(duì)獼猴桃貨架品質(zhì)沒(méi)有顯著影響，但20 Hz振動(dòng)頻率能加速獼猴桃貨架品質(zhì)劣變。Lin等[9]通過(guò)對(duì)成熟桃果實(shí)的振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在振動(dòng)后第1天，果實(shí)瘀傷面積、腐爛率和總酚含量之間存在顯著的線(xiàn)性相關(guān)性，并得出振動(dòng)能夠立刻影響水果的總酚代謝。但目前在振動(dòng)對(duì)果實(shí)品質(zhì)影響的作用機(jī)理、果實(shí)生理特性的變化規(guī)律方面尚未進(jìn)行深入的探究。

基于此，本研究通過(guò)充分的市場(chǎng)調(diào)研，選出5種市場(chǎng)常見(jiàn)的獼猴桃電商包裝形式：聚乙烯泡沫塑料（Expandable Polyethylene, EPE）襯墊、EPS襯墊、PET帶蓋托盤(pán)、瓦楞隔板、EPE網(wǎng)套。以“紅陽(yáng)”獼猴桃為包裝對(duì)象，進(jìn)行掃頻振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，分析各種包裝內(nèi)獼猴桃的振動(dòng)特性及響應(yīng)，探究不同包裝形式對(duì)果實(shí)生理特性的影響，以期為獼猴桃電商包裝提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)

1.1 材料

主要材料：“紅陽(yáng)”獼猴桃，質(zhì)量為（120±5）g，購(gòu)自成都市山依湖生態(tài)農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，挑選果形端正、大小均勻、無(wú)機(jī)械損傷的果實(shí)作為試驗(yàn)樣品。

從電商平臺(tái)購(gòu)入5種常用的獼猴桃禮盒包裝，如圖1所示，分別為EPE襯墊（P1）、EPS襯墊（P2）、PET帶蓋托盤(pán)（P3）、瓦楞隔板（P4）、EPE網(wǎng)套（P5）。

圖1 5組獼猴桃包裝形式

1.2 儀器與設(shè)備

主要測(cè)試設(shè)備：GY-4型水果硬度計(jì)，艾普計(jì)量?jī)x器有限公司；手持折光儀，上海力辰邦西儀器科技有限公司；DC-600-6振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，蘇州蘇試試驗(yàn)儀器有限公司；電子分析天平，上海梅特勒托利多有限公司。

1.3 振動(dòng)試驗(yàn)方法

1.3.1 掃頻振動(dòng)

1）根據(jù)ISTA 6-AMAZON.COM 2018試驗(yàn)方法[10]，設(shè)置包裝件3種擺放方式（圖2）：正放（面3放在振動(dòng)臺(tái)薄表面）、側(cè)放（面4放在振動(dòng)臺(tái)薄表面）、豎放（面6放在振動(dòng)臺(tái)薄表面）。加速度傳感器水平固定在包裝內(nèi)部中間位置和邊角位置的果實(shí)上，按照3種擺放方式，分別對(duì)EPE襯墊（P1）包裝進(jìn)行掃頻試驗(yàn)，頻率范圍為3～100 Hz，加速度為0.5。

2）根據(jù)ASTM D4169-16試驗(yàn)方法[11]對(duì)5種不同的電商包裝形式進(jìn)行掃頻試驗(yàn)，頻率范圍為3～100 Hz，加速度為0.5。加速度傳感器水平固定在包裝內(nèi)部中間位置和邊角位置的果實(shí)上，測(cè)量果實(shí)收到的響應(yīng)加速度值。

1.3.2 隨機(jī)振動(dòng)

根據(jù)GB/T 4857.23—2021試驗(yàn)方法[12]進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，譜型選取標(biāo)準(zhǔn)中的中國(guó)公路運(yùn)輸?shù)缆纷V，嚴(yán)酷等級(jí)Ⅱ，加速度為0.58，振動(dòng)時(shí)間為180 min。模擬運(yùn)輸距離為1 080 km，振動(dòng)強(qiáng)度為一般水平，模擬中國(guó)公路電商運(yùn)輸?shù)某Ｒ?jiàn)情況，具有代表性。加速度傳感器水平固定在中間位置的獼猴桃果實(shí)上，測(cè)量獼猴桃在模擬運(yùn)輸中的振動(dòng)響應(yīng)。

設(shè)置6個(gè)試驗(yàn)組：對(duì)照組、EPE襯墊（P1）、EPS襯墊（P2）、PET帶蓋托盤(pán)（P3）、瓦楞隔板（P4）、EPE網(wǎng)套（P5）。對(duì)照組的獼猴桃在室溫環(huán)境下靜置，不進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，其他包裝根據(jù)前述試驗(yàn)方法，在室溫下進(jìn)行3 h的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，模擬電商包裝的實(shí)際運(yùn)輸情況。振動(dòng)后對(duì)各組獼猴桃果實(shí)進(jìn)行機(jī)械損傷面積、質(zhì)量損失率、硬度、可溶性固形物含量（SSC）等生理指標(biāo)的測(cè)量。

1.4 水果生理指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 硬度及軟化率

在果實(shí)赤道處選取3個(gè)位置進(jìn)行去皮測(cè)定[13]，使用GY-4型硬度計(jì)，探頭直徑為7.9 mm，測(cè)定深度為10 mm，硬度單位為kg/cm2。取3個(gè)位置的平均值作為一個(gè)試樣的硬度值，每次選取3個(gè)平行試樣進(jìn)行測(cè)量。為直觀(guān)地表現(xiàn)獼猴桃果實(shí)硬度的變化情況，定義果實(shí)軟化率[14]為果實(shí)振動(dòng)后降低的硬度與振動(dòng)前硬度的比值。

1.4.2 質(zhì)量損失率

使用電子分析天平測(cè)量3個(gè)平行試樣振動(dòng)前后的質(zhì)量[15]，定義質(zhì)量損失率為振動(dòng)后果實(shí)降低的質(zhì)量與振動(dòng)前質(zhì)量的比值。

1.4.3 可溶性固形物含量

取果實(shí)混合汁液，滴在手持折光儀平板上，進(jìn)行測(cè)定[16]，用百分比表示。為直觀(guān)地表現(xiàn)獼猴桃果實(shí)SSC的變化情況，定義果實(shí)的SSC變化率為果實(shí)振動(dòng)后變化的SSC與振動(dòng)前SSC的比值[17]。

1.4.4 機(jī)械損傷面積

隨機(jī)振動(dòng)后獼猴桃在室溫下放置24 h，進(jìn)行損傷面積的測(cè)量。損傷面積采用硫酸紙描繪方法[18]進(jìn)行測(cè)量，如圖3所示。將透明硫酸紙覆蓋于損傷區(qū)域，用鉛筆在硫酸紙上繪制損傷輪廓。將繪制好輪廓的硫酸紙放在1 mm2的方格坐標(biāo)紙上，通過(guò)損傷輪廓內(nèi)的方格數(shù)量精確計(jì)算損傷面積，單位為mm2。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同擺放方式對(duì)EPE襯墊（P1）包裝的獼猴桃振動(dòng)響應(yīng)的影響

對(duì)EPE襯墊中獼猴桃果實(shí)的掃頻振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯觯?種擺放方式下獼猴桃共振頻率的振動(dòng)傳遞率較為接近，在3.12～3.46，豎放時(shí)振動(dòng)傳遞率最高，側(cè)放時(shí)振動(dòng)傳遞率最低。不同擺放方式下獼猴桃的共振頻率明顯不同，豎放條件下獼猴桃的共振頻率最小，振動(dòng)傳遞率最高時(shí)頻率為21.3 Hz，處于公路運(yùn)輸振動(dòng)頻率范圍內(nèi)[19]，可能會(huì)出現(xiàn)共振，在相同振動(dòng)等級(jí)下引起獼猴桃果實(shí)損傷較為嚴(yán)重。正放時(shí)獼猴桃的共振頻率最大，為36.7 Hz。造成此現(xiàn)象的原因是包裝擺放方式不同時(shí)，包裝內(nèi)的獼猴桃受到振動(dòng)激勵(lì)的方向不同，導(dǎo)致獼猴桃的共振頻率出現(xiàn)差異。因此，在獼猴桃電商物流運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，應(yīng)盡量保持包裝正放，避免包裝豎放或側(cè)放，以避免獼猴桃果實(shí)發(fā)生共振，減輕獼猴桃果實(shí)的振動(dòng)損傷。

2.2 包裝形式對(duì)獼猴桃電商包裝振動(dòng)傳遞率的影響

將獼猴桃受到的響應(yīng)加速度與振動(dòng)臺(tái)的激勵(lì)加速度的比值稱(chēng)作振動(dòng)傳遞率r，能更加直觀(guān)地反映緩沖包裝結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)部獼猴桃的減振保護(hù)作用。各包裝的振動(dòng)傳遞率如圖5所示。

式中：at為獼猴桃受到的響應(yīng)加速度值（g）；a0為振動(dòng)臺(tái)的激勵(lì)加速度值（g）。

注：P1為EPE襯墊，P2為EPS襯墊，P3為PET帶蓋托盤(pán)， P4為瓦楞隔板，P5為EPE網(wǎng)套。

由圖5可知，不同包裝形式下獼猴桃的共振頻率有顯著差異，各包裝各位置獼猴桃的共振頻率總體分布在22～73 Hz。其中PET帶蓋托盤(pán)（P3）和EPE網(wǎng)套（P5）包裝共振頻率偏小，在20～30 Hz內(nèi)，處于公路運(yùn)輸振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象，應(yīng)該對(duì)這2種包裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，適當(dāng)增大其共振頻率，能夠有效減少運(yùn)輸振動(dòng)中獼猴桃受到的共振損傷。EPE襯墊（P1）和EPS襯墊（P2）的共振頻率偏大，在35～60 Hz內(nèi)；瓦楞隔板（P4）包裝的共振頻率最大，在50～75 Hz內(nèi)。

除EPS襯墊（P2）外，各包裝邊角位置獼猴桃的共振頻率較中間位置的偏大。其中EPE襯墊（P1）和瓦楞隔板（P4）包裝的邊角位置與中間位置共振頻率相差較大，說(shuō)明其包裝整體性較差，位置差異明顯，應(yīng)優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加其包裝襯墊的整體性。

圖6 各電商包裝峰值振動(dòng)傳遞率

共振頻率下各包裝形式獼猴桃的峰值振動(dòng)傳遞率[20]如圖6所示。由圖6可知，5種包裝形式下獼猴桃的振動(dòng)傳遞率差異顯著，按從大到小排列為EPE網(wǎng)套（P5）、EPE襯墊（P1）＞瓦楞隔板（P4）＞EPS襯墊（P2）＞PET帶蓋托盤(pán)（P3）。PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝的振動(dòng)傳遞率最低，比其他包裝形式低28.4%到55.4%；EPE網(wǎng)套（P5）和EPE襯墊（P1）包裝的振動(dòng)傳遞率較高，原因是EPE網(wǎng)套（P5）包裝不能抑制獼猴桃的跳動(dòng)現(xiàn)象，EPE襯墊（P1）中獼猴桃底部沒(méi)有緩沖材料，容易受到?jīng)_擊。綜上可知，PET帶蓋托盤(pán)包裝緩振效果最好，EPS襯墊（P2）包裝次之，EPE網(wǎng)套（P5）包裝緩振效果最差。在包裝易損的水果時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇PET帶蓋托盤(pán)（P3）和EPS襯墊（P2）包裝。

2.3 不同包裝形式對(duì)獼猴桃振后果實(shí)品質(zhì)的影響

機(jī)械損傷面積可以直觀(guān)地表現(xiàn)獼猴桃在模擬運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中所受到的振動(dòng)損傷，能直接影響獼猴桃的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[21]。從圖7a中可以看出，5種包裝的獼猴桃果實(shí)振動(dòng)后24 h的損傷情況差異明顯，PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝的獼猴桃損傷面積最小，為981 mm2；瓦楞隔板（P4）和EPE網(wǎng)套（P5）包裝的獼猴桃損傷面積較大，分別為6 931 mm2和6 524 mm2，較PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝損傷面積增大了606.5%和565%。造成此現(xiàn)象的原因主要是PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝中獼猴桃果實(shí)在托盤(pán)中不直接與外盒產(chǎn)生作用力，并有上層蓋板固定，在振動(dòng)中極少出現(xiàn)跳動(dòng)和摩擦的情況，對(duì)果實(shí)機(jī)械損傷的保護(hù)效果最佳；瓦楞隔板（P4）和EPE網(wǎng)套（P5）包裝對(duì)獼猴桃果實(shí)的位置固定效果較差，果實(shí)在振動(dòng)過(guò)程中極易發(fā)生跳動(dòng)與摩擦，導(dǎo)致出現(xiàn)較多的擦傷和瘀傷，對(duì)果實(shí)的保護(hù)效果較差。該發(fā)現(xiàn)與Wang等[18]的研究結(jié)論相符，果實(shí)在包裝內(nèi)的運(yùn)動(dòng)空間越大，振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的損傷面積越大。在獼猴桃包裝設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量按照果實(shí)尺寸設(shè)計(jì)包裝襯墊，減小果實(shí)在包裝中的活動(dòng)空間。

質(zhì)量損失率是衡量獼猴桃果實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的直接指標(biāo)[22]。從圖7b中可以看出，各包裝內(nèi)的獼猴桃經(jīng)過(guò)模擬運(yùn)輸之后質(zhì)量損失率較對(duì)照組的有顯著增加。振動(dòng)后24 h，各包裝的質(zhì)量損失率比對(duì)照組的增加了6.67%～100%；振動(dòng)后168 h，各包裝的質(zhì)量損失率比對(duì)照組的增加了7.18%～97.2%。5種包裝中，PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝對(duì)獼猴桃質(zhì)量損失率的影響最小，振后96 h，質(zhì)量損失率比對(duì)照組增加了13.0%；瓦楞隔板（P4）、EPE襯墊（P1）和EPE網(wǎng)套（P5）均對(duì)獼猴桃質(zhì)量損失率的增加有顯著影響，振動(dòng)后96 h，比對(duì)照組增加了96.7%～116.3%。說(shuō)明振動(dòng)能夠加速獼猴桃的呼吸代謝，促進(jìn)獼猴桃果實(shí)內(nèi)部水分的流失，并加速果實(shí)中淀粉和可滴定酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗，導(dǎo)致果實(shí)質(zhì)量下降。結(jié)果與薛潔[23]的試驗(yàn)結(jié)論相符合，果實(shí)受到振動(dòng)脅迫時(shí)提高呼吸速率導(dǎo)致活性氧自由基增加，進(jìn)而破壞了細(xì)胞膜的完整性。

果實(shí)硬度是決定水果口感和質(zhì)地，以及檢測(cè)水果損傷程度的重要指標(biāo)，主要受果膠和纖維素等物質(zhì)的影響[24]。損傷面積與體積越大，硬度下降越多。分析圖7c、圖7d可以看出，5種包裝的獼猴桃振動(dòng)后果實(shí)硬度均有不同程度下降。振后24 h，EPE網(wǎng)套（P5）包裝的獼猴桃軟化率相較于對(duì)照組增大了40.4%，PET帶蓋托盤(pán)（P3）相對(duì)增大了9.0%；振后96 h，EPE網(wǎng)套（P5）包裝的獼猴桃軟化率相對(duì)增大了37.2%，PET帶蓋托盤(pán)（P3）相對(duì)了增大10.3%。造成此現(xiàn)象的原因是劇烈振動(dòng)導(dǎo)致了果肉細(xì)胞組織被破壞，同時(shí)加速了果膠類(lèi)物質(zhì)的水解和酶的催化作用，細(xì)胞壁水解酶使細(xì)胞壁的支撐力下降，果肉硬度也隨之下降，并加快了果實(shí)的軟化速度。這與謝丹丹等[8]提出的振動(dòng)引起有關(guān)細(xì)胞壁酶活性的增加，導(dǎo)致細(xì)胞壁降解的理論相一致。

可溶性固形物就是果實(shí)體內(nèi)水溶性的干物質(zhì)，主要是糖、有機(jī)酸、單寧等，是檢測(cè)獼猴桃果實(shí)品質(zhì)和貯藏效果的重要指標(biāo)。振動(dòng)對(duì)各包裝獼猴桃的可溶性固形物含量的影響如圖7e、圖7f所示，可以看出經(jīng)過(guò)隨機(jī)振動(dòng)，獼猴桃果實(shí)的SSC均有所上升。其中EPE網(wǎng)套（P5）和EPE襯墊（P1）包裝對(duì)SSC變化率的影響最為顯著，振后24 h，SSC變化率比對(duì)照組增大了15.0%和8.0%，PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝的影響最小，SSC變化率比對(duì)照組增大了3.2%；振后96 h，EPE網(wǎng)套（P5）包裝的SSC變化率比對(duì)照組的增大了19.7%，PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝的SSC變化率比對(duì)照組的增大了6.9%。說(shuō)明振動(dòng)過(guò)程加速了果實(shí)的后熟過(guò)程，加快了淀粉轉(zhuǎn)化成糖的生理過(guò)程，使得可溶性固形物含量上升。這與夏銘等[5]得出的試驗(yàn)規(guī)律相符，保護(hù)效果好的包裝襯墊更有利于維持果實(shí)SSC的穩(wěn)定性。

綜上可知，隨機(jī)振動(dòng)對(duì)獼猴桃果實(shí)的機(jī)械損傷、質(zhì)量損失率、硬度、SSC等生理特性均有顯著影響，加速了果實(shí)的后熟過(guò)程，促進(jìn)了果實(shí)的呼吸代謝和腐爛變質(zhì)。5種包裝對(duì)獼猴桃果實(shí)的保護(hù)效果差異明顯，PET帶蓋托盤(pán)（P3）包裝的綜合保護(hù)效果最佳，EPS襯墊（P2）次之，EPE網(wǎng)套（P5）包裝的保護(hù)效果最差。在進(jìn)行獼猴桃電商包裝的選擇時(shí)，對(duì)于成熟度較低、不易受損傷的果實(shí)，可選用EPE襯墊（P1）或EPE網(wǎng)套（P5）包裝；對(duì)于成熟度較高、極易受損傷的果實(shí)，應(yīng)盡量選用PET帶蓋托盤(pán)（P3）或EPS襯墊（P2）進(jìn)行包裝。

圖7 振動(dòng)后獼猴桃機(jī)械損傷及生理指標(biāo)測(cè)量結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的分析，對(duì)5種包裝形式的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出優(yōu)化改進(jìn)建議：EPE襯墊（P1）的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用挖孔式設(shè)計(jì)，保證獼猴桃果實(shí)的底部有足夠的緩沖材料，同時(shí)應(yīng)增大襯墊材料的空間利用率，避免材料的浪費(fèi)；EPS襯墊（P2）存在材質(zhì)過(guò)脆的問(wèn)題，在振動(dòng)過(guò)程中容易發(fā)生破裂、掉渣的情況，應(yīng)適當(dāng)增加襯墊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證襯墊的緩沖性能；瓦楞隔板（P4）和EPE網(wǎng)套（P5）包裝對(duì)獼猴桃包裝的保護(hù)性能較差，不建議單獨(dú)使用此結(jié)構(gòu)直接對(duì)獼猴桃果實(shí)進(jìn)行包裝，可以采取兩者相結(jié)合的方式，使用瓦楞隔板固定果實(shí)位置的同時(shí)，使用EPE網(wǎng)套對(duì)果實(shí)進(jìn)行保護(hù)，能夠起到較好的緩沖作用。

3 結(jié)語(yǔ)

1）5種包裝中，PET帶蓋托盤(pán)和EPE網(wǎng)套包裝的獼猴桃共振頻率偏小，處于公路運(yùn)輸頻率范圍內(nèi)，容易產(chǎn)生共振，應(yīng)該對(duì)這2種包裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，適當(dāng)增大其共振頻率。

2）5種包裝的獼猴桃的振動(dòng)傳遞率從大到小排列為EPE網(wǎng)套、EPE襯墊、瓦楞隔板、EPS襯墊、PET帶蓋托盤(pán)。PET帶蓋托盤(pán)包裝的振動(dòng)傳遞率最低，對(duì)獼猴桃的緩振效果最好；EPE網(wǎng)套和EPE襯墊包裝的振動(dòng)傳遞率較高，緩振效果較差。

3）振動(dòng)導(dǎo)致獼猴桃硬度顯著下降、果實(shí)軟化加速、質(zhì)量損失率和SSC升高、機(jī)械損傷面積增大等。不同包裝對(duì)獼猴桃的保護(hù)效果差異顯著，EPE帶蓋托盤(pán)包裝對(duì)獼猴桃果實(shí)的綜合保護(hù)效果最佳，瓦楞隔板和EPE網(wǎng)套對(duì)果實(shí)的保護(hù)效果較差，實(shí)際運(yùn)輸中應(yīng)盡量選用PET帶蓋托盤(pán)包裝。

本文可為獼猴桃電商包裝優(yōu)化設(shè)計(jì)及獼猴桃振動(dòng)損傷研究提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)指導(dǎo)。

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Random Vibration Response and Damage of Kiwifruit E-commerce Packaging

SUN Yi-ming1, MA Xian-run1, ZHANG Li-jun1, WU Zi-ming1, WU Ying-tong1, WANG Li-jun1,2, SONG Hai-yan1,2*

(1. School of Light Industry Science and Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2. Key Laboratory of Food Packaging Materials and Technology of China Light Industry, Tianjin 300457, China)

The work aims to study the vibration response and damage of kiwifruit in five different packaging forms, so as to provide theoretical basis and scientific guidance for the e-commerce packaging of kiwifruit. "Hongyang" kiwifruit was taken as the research object, and the five forms of kiwifruit e-commerce packaging (EPE liner, EPS liner, PET capped tray, corrugated separator and EPE net) commonly used in the current market were studied by sweep frequency vibration and random vibration tests. The parameters such as resonance frequency, vibration transmission rate, damage area, hardness, weight loss rate and soluble solids content (SSC) were obtained, and the effects of packaging form on the vibration response and post-vibration damage of kiwifruit were analyzed. The results showed that the resonance frequency of kiwifruit in PET capped tray and EPE net was small, which was 20 ～ 30 Hz and within the vibration range of road transportation, such packaging was prone to resonance damage. The resonance frequency of kiwifruit packaged in corrugated separator was the largest, and the vibration energy was lower in the range of 50 ～ 75 Hz. The vibration transmission rate of kiwifruit under five kinds of packaging was: EPE net > EPE liner > corrugated separator > EPS liner > PET capped tray. The vibration transmission rate of PET capped tray packaging was the lowest, which was 1.68, and the vibration isolation effect was the best. The vibration transmission rate of EPE net and EPE liner packaging was higher, which was 3.16 ～ 3.72, and the vibration isolation effect was poor. Within 24 h after vibration, the fruit hardness decreased by 13.5% ～ 48.7%, softening rate increased by 9.0 ～ 40.4%, weight loss rate increased by 6.7% ～100.0%, SCC increased by 3.2%～15%, and damage area was 981 ～ 6 931 mm2. Among five kinds of packaging, the PET capped tray has the best protection effect on fruit, and corrugated separator and EPE net are poor in protection effect.

"Hongyang" kiwifruit; e-commerce packaging; vibration response; vibration damage; physiological characteristics

TS206.4

A

1001-3563(2023)19-0067-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.009

2023-03-23

國(guó)家自然科學(xué)基金（32202116）

責(zé)任編輯：曾鈺嬋