■ 文/肖婕，成新新

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.海拉（上海）管理有限公司）

0 引 言

美國(guó)在2021年新年來(lái)臨之際，發(fā)布了最新版的膳食指南，其中提及一個(gè)關(guān)鍵建議就是健康膳食模式中蔬果吃多少，類(lèi)同于中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推出的中國(guó)居民均衡膳食寶塔第二層就是蔬菜和水果。無(wú)疑蔬菜和水果具有豐富的維生素、礦物質(zhì)和碳水化合物等促進(jìn)人體健康的營(yíng)養(yǎng)素，已成為人類(lèi)飲食不可或缺的組成部分。特別是漿果類(lèi)的水果（指葡萄、獼猴桃、草莓、藍(lán)莓、樹(shù)莓、蔓越莓等[1]），因其含有天然強(qiáng)大的抗氧化能力，能降低某些慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，深受消費(fèi)者的青睞。突如其來(lái)的新冠肺炎疫情促使消費(fèi)者對(duì)衛(wèi)生和安全更加關(guān)注，更需要健康的飲食，特別是新鮮食品的配送很受歡迎。艾瑞咨詢(xún)公布的數(shù)據(jù)顯示：疫情培養(yǎng)了用戶(hù)線上購(gòu)買(mǎi)生鮮商品的習(xí)慣[2]，2019年中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售中水果、水產(chǎn)品、肉禽蛋、蔬菜的額度占據(jù)28.8%。新鮮水果從產(chǎn)地采摘后，如何從產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為商品，并且安全有效地送達(dá)消費(fèi)者手中。如圖1所示，水果產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈分為上游（生產(chǎn)）、中游（分銷(xiāo)）和下游（零售消費(fèi)）。由于水果具有新鮮易腐、不耐貯運(yùn)、生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)、消費(fèi)彈性系數(shù)小等特點(diǎn)，必須全程冷鏈物流運(yùn)輸和配送。但在下游零售消費(fèi)鏈，即從分銷(xiāo)點(diǎn)到達(dá)消費(fèi)者家中這一段配送路程稱(chēng)之為“最后一公里”，由于缺乏低溫低濕環(huán)境的保證，無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷鏈配送[3]。

圖1 生鮮水果產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈

隨著消費(fèi)者對(duì)新鮮水果的需求量增大，生鮮水果電商市場(chǎng)也在迅速興起，適合延長(zhǎng)“最后一公里”水果保質(zhì)期的包裝技術(shù)需求也在增加。因此，在包裝材料方面，蔣金勇[4]和云雪艷[5]分別選擇環(huán)?？山到獾牟牧希跃廴樗岜∧ぷ鳛檠芯繉?duì)象，前者以PLA為基材通過(guò)材料改性應(yīng)用在果蔬保鮮之中，后者制備親疏水性嵌段PLA薄膜在草莓EMAP包裝中應(yīng)用。NIU B[6]等研發(fā)一種新型的疏水結(jié)構(gòu)與理化表征的普魯蘭酯薄膜應(yīng)用于水果的保鮮包裝。在包裝結(jié)構(gòu)方面，翟紀(jì)強(qiáng)[7]等開(kāi)發(fā)了一種多溫區(qū)的保溫箱應(yīng)用于生鮮電商的配送。在包裝技術(shù)方面，MACHADO N P[8]等做了三種不同塑料包裝的試驗(yàn)比對(duì)在冷藏水果的保鮮效果。由此可見(jiàn)，在產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中，果蔬產(chǎn)品采摘后通過(guò)包裝升值，轉(zhuǎn)化為商品，脫離受季節(jié)性、原產(chǎn)地、商品屬性等限制，這是從果蔬產(chǎn)后走向市場(chǎng)的第一步；然后在配送過(guò)程中冷鏈配送，提高運(yùn)輸效率。即使在“最后一公里”也最大程度地保障生鮮產(chǎn)品的質(zhì)量，給消費(fèi)者提供“好吃又安全”的水果。這就是保鮮包裝技術(shù)的基礎(chǔ)。

1 “最后一公里“下我國(guó)生鮮電商終端配送的痛點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品破損率

“一騎紅塵妃子笑，無(wú)人知是荔枝來(lái)”?，F(xiàn)代智能冷鏈物流系統(tǒng)可以為這個(gè)千年傳誦的典故，如何保持荔枝的色香味的難題迎刃而解，但從側(cè)面可以反映在原始狀態(tài)下未施加任何技術(shù)，荔枝的保鮮期是非常短的。依據(jù)生鮮電商配送的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，如果常溫運(yùn)輸，時(shí)間必須控制5 h之內(nèi)；超出就選擇0～5°的冷鏈車(chē)廂儲(chǔ)存運(yùn)輸。不同種類(lèi)的水果對(duì)溫濕度儲(chǔ)存條件的標(biāo)準(zhǔn)和要求也不同。由于冷鏈物流系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用較高，并非所有的物流企業(yè)都鋪展開(kāi)冷鏈配送，大多數(shù)需要冷藏的生鮮產(chǎn)品只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行常溫儲(chǔ)存，對(duì)配送的速度并未嚴(yán)格要求，較長(zhǎng)的配送時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的新鮮度產(chǎn)生很大影響，用戶(hù)滿(mǎn)意度較低。如圖2所示，由于包裝不當(dāng)，導(dǎo)致桃子腐爛。登錄國(guó)內(nèi)幾大主流電商平臺(tái)，搜索”桃子”關(guān)鍵詞，發(fā)現(xiàn)與桃子相關(guān)商品的售后跟蹤，差評(píng)和退貨等評(píng)價(jià)80%來(lái)源于包裝方式不當(dāng)。皮薄、果肉嫩、果汁多是桃子及漿果類(lèi)水果的基本特征[9]。由此可見(jiàn)，研發(fā)一種既能保鮮又抗壓損的包裝對(duì)于桃子及漿果類(lèi)水果的運(yùn)輸尤為重要。

圖2 包裝不當(dāng)導(dǎo)致?tīng)€桃[10]

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化難題

生鮮產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化除了生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化以外還有商品標(biāo)準(zhǔn)化，不同城市、不同區(qū)域、不同年齡職業(yè)收入群體的需求呈現(xiàn)多樣化。比如，在職場(chǎng)中上班的白領(lǐng)沒(méi)時(shí)間去菜市場(chǎng)買(mǎi)水果和蔬菜，他肯定青睞獨(dú)立的小份的、新鮮而且能夠往家里面配送的包裝；而退休的大爺大媽群體則希望到門(mén)店購(gòu)買(mǎi)，不僅僅是一項(xiàng)購(gòu)物，更是一種社會(huì)性活動(dòng)，實(shí)惠型的組合包裝是他們的需求。這就是不同類(lèi)型顧客的需求[10]。除此之外，還可以根據(jù)商品的不同等級(jí)和分層包裝滿(mǎn)足不同顧客的需求。如同一個(gè)生產(chǎn)基地的橙子，可分為禮盒裝、精品裝、特惠裝和試吃裝四種不同包裝，有針對(duì)性地分別供應(yīng)給追求品質(zhì)、追求性?xún)r(jià)比和認(rèn)知消費(fèi)的顧客。這也是推進(jìn)生鮮電商標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程的一個(gè)難點(diǎn)。這個(gè)環(huán)節(jié)的突破點(diǎn)：只有細(xì)分消費(fèi)者市場(chǎng)，細(xì)致地了解消費(fèi)者的需求點(diǎn)，精準(zhǔn)地投放不同樣式的包裝方案。

1.3 環(huán)境壓力

傳統(tǒng)包裝材料的制造使用不可降解的高分子材料，其回收成本高?；厥章实停目偭窟^(guò)于龐大，帶來(lái)嚴(yán)重“白色污染”問(wèn)題。電商平臺(tái)和快遞公司包裝材料主要兩大類(lèi)：紙類(lèi)（文件袋、瓦楞紙箱、紙筒和膠帶芯）和塑料（塑料袋、珠光袋、填充物和封裝膠帶等）。因電商發(fā)展而帶來(lái)的電商包裝垃圾和環(huán)境污染問(wèn)題日益突顯。目前快遞包裝存在不同程度的過(guò)度包裝的現(xiàn)象，而大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)于二次利用快遞包裝的接受度不高。廢棄快遞包裝材料混入生活垃圾，不僅加大了環(huán)境承載壓力，也造成社會(huì)管理成本的增長(zhǎng)[11]。2017年10月，國(guó)家十部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于協(xié)同推進(jìn)快遞業(yè)綠色包裝工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》。2020年伊始，史上最嚴(yán)格的“禁塑”政策出臺(tái)。中國(guó)政府有關(guān)工作指導(dǎo)意見(jiàn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)被推出，促進(jìn)了電商物流包裝的綠色化、減量化、可循環(huán)化。當(dāng)前，尋找低成本，減少環(huán)境的負(fù)面影響，可生物降解的包裝材料正是解決產(chǎn)業(yè)瓶頸的有效舉措之一。

1.4 可回收設(shè)計(jì)性

采用真空包裝袋、內(nèi)襯袋及盒式包裝產(chǎn)品等塑料制品來(lái)包裝食品（見(jiàn)圖3），并結(jié)合保鮮技術(shù)有助于延長(zhǎng)新鮮食品的保質(zhì)期，增加市場(chǎng)銷(xiāo)量并減少食物浪費(fèi)。但是在實(shí)踐中，由于不規(guī)范、不科學(xué)的塑料包裝設(shè)計(jì)，塑料制品在帶來(lái)便利性生活方式的同時(shí)，也給回收塑料增加難度，還會(huì)浪費(fèi)大量資源，成為顯著的發(fā)展危機(jī)。2020年1月13日探討中國(guó)塑料可回收性設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及指南的《PET可回收性設(shè)計(jì)指南》正式發(fā)布[12]，這意味著從“綠色設(shè)計(jì)”的國(guó)家政策導(dǎo)向到落地，可操作的方案實(shí)施。因而塑料包裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)兼顧易循環(huán)性和可回收性，不但有助于提高塑料回收效率，更有助于消費(fèi)品牌公司及包裝企業(yè)樹(shù)立綠色、環(huán)保的品牌形象。

圖3 （a）氣調(diào)內(nèi)襯保鮮袋 （b）氣調(diào)包裝盒

2 一站式綜合電商物流保鮮包裝解決方案

本文基于電商生鮮配送終端“最后一公里”，結(jié)合實(shí)際配送的痛點(diǎn)，以漿果類(lèi)的代表水果——樹(shù)莓為研究對(duì)象，尋求一種趨于合理、科學(xué)、簡(jiǎn)單的保鮮包裝方案，以滿(mǎn)足產(chǎn)品非冷鏈環(huán)境配送的可能，達(dá)到保質(zhì)期延長(zhǎng)、多批次、小批量、精細(xì)化的要求。

2.1 包裝材料的選擇

改性聚乳酸PLA（來(lái)源于浙江海正生物材料股份有限公司），用途級(jí)別為食品級(jí)，特性級(jí)別為耐高溫、高韌性、高選擇透過(guò)性、透明級(jí)和高光澤性。PLA主要來(lái)源于可再生的植物資源（如玉米和甘蔗）所萃取的淀粉原料，是一種環(huán)境友好型塑料，可降解為活性堆肥[13]，符合生物降解材料標(biāo)準(zhǔn)EN13432。良好的光澤度和透明度，適用于快速消費(fèi)品促銷(xiāo)包裝，清晰地展示產(chǎn)品的特色。PLA是應(yīng)用于食品包裝和3D打印的主力軍，平衡了生態(tài)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的雙重效應(yīng)。

緩沖襯墊選用定制EPP百變珍珠棉（來(lái)源于順啟和（深圳）科技有限公司），產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在于：無(wú)異味，可接觸食品；適配不同直徑的水果，多種包裝尺寸規(guī)格可選，長(zhǎng)寬高及內(nèi)空形狀均可定制，一體成型；質(zhì)地輕盈，內(nèi)壁波浪型結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4），并且可拉伸設(shè)計(jì)，大大節(jié)約倉(cāng)儲(chǔ)面積。隨之顯著提升包裝的緩沖性能，不必?fù)?dān)心因長(zhǎng)途運(yùn)輸而帶來(lái)包裝破損問(wèn)題；其透氣性，還能夠有效緩解鮮果“呼吸熱”，最大程度地保持水果鮮甜多汁的口感。

圖4 百變珍珠棉

2.2 保鮮包裝成型方式的確定

3D打印在食品包裝行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn)。第一，功能性的原型和美觀的包裝。傳統(tǒng)的吹塑成型工藝制造薄壁中空塑料制品的，其設(shè)計(jì)原型是金屬的模具，投入成本較高。而對(duì)于小批量的生產(chǎn)，3D打印可以直接制造，能夠?qū)崿F(xiàn)高透明性、精確性、內(nèi)腔復(fù)雜性的原型，并且可以在制造過(guò)程中可以調(diào)整、修正原型，滿(mǎn)足包裝功能性和美觀性的平衡需求。第二，節(jié)省材料和時(shí)間成本。3D打印原理決定其原材料的平均利用率，遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)鍛造工藝技術(shù)。傳統(tǒng)式減材生產(chǎn)制造方式的原料的均值利用率大概在25%，而3D打印原料均值利用率理論上可達(dá)到100%[14]。

2.3 保鮮包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖5所示，本包裝方案設(shè)計(jì)的一種樹(shù)莓保鮮包裝盒，主要包括盒體、盒蓋和兩個(gè)平行設(shè)置的緩沖結(jié)構(gòu)層。盒體、盒蓋和固定層由改性PLA通過(guò)3D打印而成型。改性PLA塑料是透明的，這樣就可以通過(guò)目視觀察到樹(shù)莓的狀態(tài)，使得包裝盒內(nèi)的樹(shù)莓一目了然，從而增加客戶(hù)的可信度。該樹(shù)莓包裝盒還包括用于封蓋盒體的盒蓋，以便使用氣調(diào)包裝技術(shù)等方法對(duì)包裝盒內(nèi)的樹(shù)莓進(jìn)行保鮮，以進(jìn)一步延長(zhǎng)樹(shù)莓的保鮮期。

圖5 一種樹(shù)莓保鮮包裝盒

如圖6所示，本包裝方案的緩沖結(jié)構(gòu)層，包括固定層和固定層上的若干用于放置樹(shù)莓的放置孔，固定層與盒體通過(guò)凸起和卡槽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行卡接固定，以便對(duì)固定層進(jìn)行快捷裝卸，以靈活適應(yīng)各種場(chǎng)合需求。放置孔由百變珍珠棉制成，以陣列的方式等間距排布，孔徑大小設(shè)置成使其至少能包裹住樹(shù)莓的三分之二，這樣既可以防止包裝盒受震蕩時(shí)將樹(shù)莓從放置孔中顛出，也可以增大樹(shù)莓的受力面積，減小沖擊力對(duì)樹(shù)莓造成的損傷。其緩沖原理：包裝盒受到外力沖擊時(shí)，沖擊力由盒體傳導(dǎo)至緩沖結(jié)構(gòu)層，緩沖結(jié)構(gòu)層2由百變珍珠棉制成，其具有優(yōu)良的復(fù)原性和抗沖擊特性，可以有效分散沖擊力，大大減小對(duì)樹(shù)莓的作用力，起到保護(hù)樹(shù)莓的作用。同時(shí)，由百變珍珠棉制成的緩沖結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小，可有效減輕包裝盒的重量，降低運(yùn)輸成本。

圖6 緩沖結(jié)構(gòu)層

2.4 保鮮效果對(duì)比試驗(yàn)

挑選一批果實(shí)直徑2 cm，平均糖度7、單果重量12 g的樹(shù)莓，將其均勻成為A、B、C、D四組， A、B、C、D組分別采用變溫貯藏、保鮮劑處理、涂膜包裝、本包裝方案保鮮防損方法（充入圖5包裝盒內(nèi)的混合氣體氣壓為100 KPa，且混合氣體各組分的體積分?jǐn)?shù)為氧氣2%、二氧化碳5%、氮?dú)?3%）進(jìn)行處理，然后均靜置于溫度為15～23℃之間、相對(duì)濕度在65%～80%之間的環(huán)境中，6天后取出進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容和方法如下。

（1）感官評(píng)價(jià)：通過(guò)眼、鼻、舌等感覺(jué)器官，采用觀察、聞氣味和分辨顏色的方式對(duì)樹(shù)莓的色香味等外觀品質(zhì)作出客觀評(píng)定。

（2）失重率：利用電子秤分別測(cè)量出各組樹(shù)莓放置一段時(shí)間后的損失重量，計(jì)算出其失重率。

（3）硬度：利用P/2柱頭（直徑Φ3 mm）對(duì)不同包裝技術(shù)的對(duì)照組進(jìn)行穿刺測(cè)試，每個(gè)樹(shù)莓中部穿刺3次，測(cè)前速率為5.0 mm/s，測(cè)試速率為2.0 mm/s，穿刺深度為10 mm，硬度單位為N。

（4）色差：每組處理取10個(gè)番茄定期測(cè)定色差，取平均值。

（5）維生素C含量：稱(chēng)取12.00 g樣品于研缽中，加入 10% HCl 10 mL勻漿，用蒸餾水定容至25 mL，混勻離心。取1.0 mL上清液，放入盛有2.0 mL10%HCl的容量瓶中，用蒸餾水定容至25 mL，搖勻。以蒸餾水為空白，在240.4 nm處測(cè)定其吸光度。單位為mg·100g-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1 ：

表1 表示不同保鮮方法對(duì)樹(shù)莓的保鮮效果對(duì)比

由上表可知，在相同的外部環(huán)境中放置6天后，對(duì)A、B、C、D四組樹(shù)莓進(jìn)行橫向比較，A組樹(shù)莓失重最多、硬度較小、產(chǎn)生色差最大、維生素C含量最低，B組樹(shù)莓失重較少、硬度最小、色差較大、維生素C含量較高，C組樹(shù)莓失重較少、硬度較小、色差較小、維生素C含量較低，D組樹(shù)莓失重最少、硬度最大、色差最小、維生素C含量最高，表明本包裝方案有利于保持樹(shù)莓的硬度和水分，維持樹(shù)莓較好的色澤，保持樹(shù)莓的維生素C含量，對(duì)樹(shù)莓具有最好的保鮮效果。

綜上所述，本包裝方案中針對(duì)樹(shù)莓的保鮮防損方法如下：將樹(shù)莓放入低阻隔性材料組成的包裝盒中，再將包裝盒內(nèi)的空氣替換為氧氣、二氧化碳和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。這不僅可以抑制樹(shù)莓的呼吸和水分的散失，還能抑制微生物繁殖和酶反應(yīng)作用，對(duì)樹(shù)莓具有較好的保鮮效果，可以有效延長(zhǎng)其保鮮期。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用3D打印技術(shù)及3D打印材料的優(yōu)勢(shì)和后處理工藝打造了一種水果保鮮包裝，其外觀新穎，具備功能性。未來(lái)，針對(duì)保鮮包裝的研究和應(yīng)用，將著重朝著保鮮包裝的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)設(shè)計(jì)及多功能經(jīng)濟(jì)性等方向開(kāi)展。