高端蛋品保鮮包裝設(shè)計研究

張紅宇 高智勇 魏小捷

摘 要：現(xiàn)有的高端蛋品包裝在功能設(shè)計上偏重于重點保護蛋品免受機械損傷，而相對忽視了溫度、濕度等因素的影響，大多數(shù)蛋品包裝功能單一、保鮮效果差。本文給出的蛋品保鮮包裝方案，外部設(shè)計選用瓦楞紙板+鋁箔的復(fù)合材料，內(nèi)部使用蓄冷冰袋。內(nèi)外包裝的所有結(jié)構(gòu)都一紙折疊成型，充分利用瓦楞紙板的緩沖性能，堆疊穩(wěn)固，加工簡單，可以較全面地滿足多種物流環(huán)境下的包裝要求，能有效地保障高端蛋品的新鮮質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高端蛋品；保鮮包裝；包裝設(shè)計

蛋品是人類最好的營養(yǎng)源之一。國內(nèi)市場對禽蛋需求極大，從1985年開始，我國禽蛋總產(chǎn)量連續(xù)25年位居世界第一。[1]隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們對于食物的質(zhì)量以及營養(yǎng)價值更加重視，對高端蛋品的需求也隨之越來越大。

高端蛋品即特色禽蛋，一般指天然農(nóng)場或其他大自然環(huán)境中以天然谷物飼養(yǎng)的特種禽類所產(chǎn)的蛋品或以專業(yè)技術(shù)培養(yǎng)的具備特殊功效的蛋品。特色禽蛋生產(chǎn)全過程天然無污染，不添加激素、農(nóng)藥及各種重金屬物質(zhì)，不僅營養(yǎng)價值高，而且口感極佳，味道更好。因其生產(chǎn)難度高、產(chǎn)量少，所以市場價格比普通蛋品高出許多。

巨大的消費需求推動了蛋品包裝迅速發(fā)展，但其數(shù)量增長背后的問題也有很多，大多數(shù)蛋品包裝功能單一，設(shè)計考量不足，尤其對常溫物流條件下的保鮮性能考慮不足。本文對高端蛋品包裝的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計作了分析，并嘗試性地給出了一種保鮮包裝設(shè)計方案。

1 國內(nèi)市場上高端蛋品包裝的常見類型及問題

1.1 國內(nèi)市場上常見的高端蛋品包裝

目前國內(nèi)市場上的蛋品包裝方式繁多，常見的蛋品包裝以紙漿托盤、PVC塑料包裝盒以及紙板包裝盒為主。

紙漿托盤蛋品包裝是通過紙漿塑模技術(shù)成型的禽蛋包裝。紙漿模塑是以廢紙為原料，在模塑機上由特殊的模具塑造出一定形狀的紙制品。紙漿塑模的原料來源廣，整個工藝制造過程不產(chǎn)生有毒的廢氣、廢水、廢棄物，對環(huán)境沒有污染；紙漿塑模產(chǎn)品在廢棄回收后可繼續(xù)作為原料重復(fù)使用。但紙漿蛋品包裝存在著明顯的缺點：受潮后容易松軟變形，強度會隨之降低。

PVC塑料蛋品包裝是將聚氯乙烯材料通過注塑等一系列的生產(chǎn)工藝成型的禽蛋包裝。包裝成品的透明度高、表面光澤好、觀賞性好、耐沖擊性強并且易于成型，但其緩沖性能較差，不能很好地保護產(chǎn)品。PVC塑料包裝盒所使用的PVC在生產(chǎn)、使用和回收過程中所產(chǎn)生的聚氯乙烯、二噁英等物質(zhì)對人體有害，在自然環(huán)境中無法消散，會造成生態(tài)環(huán)境威脅。

紙板蛋品包裝盒是將紙板通過模切、折疊和粘黏等工藝生產(chǎn)成型的禽蛋包裝。此類包裝盒所使用的材料來源廣、生產(chǎn)成本低。紙板具有良好的機械強度與緩沖性能，同時其加工方便，后期印刷裝潢效果好，在性能上綠色環(huán)保，易于回收處理。

1.2 高端蛋品包裝設(shè)計存在的問題

高端蛋品包裝設(shè)計的市場空間很大，但總的來說存在著市場需求與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不一、設(shè)計功能不全的矛盾。

一是研發(fā)不足。目前，擁有自營農(nóng)場的中小特色蛋品企業(yè)在增多，他們通過電商渠道進行銷售，通過物流渠道進行配送，對性價比高的蛋品包裝有很大的需求。但是缺乏專業(yè)的包裝人才，研發(fā)投入不足，所用包裝未經(jīng)過嚴(yán)格的包裝測試，蛋品包裝因保護性能不足，導(dǎo)致產(chǎn)品壞損的情況時有發(fā)生。二是環(huán)保達標(biāo)不充分。高端蛋品是一種綠色天然產(chǎn)品，人們在購買時自然希望其包裝也是綠色無污染的。國內(nèi)包裝在設(shè)計理念上已具有遵循綠色環(huán)保原則的意識，但市場上蛋品包裝的環(huán)保性能達標(biāo)不充分，相當(dāng)多的包裝材料不可自然降解，包裝的循環(huán)利用程度低。三是保鮮功能缺乏。市場上的高端蛋品包裝在功能設(shè)計上偏重于重點保護內(nèi)容物免受機械損傷，而相對忽視其他如溫度、濕度等因素的影響，現(xiàn)有大多數(shù)蛋品包裝功能單一、保鮮效果差，在流通過程中不能保障內(nèi)容物質(zhì)量。加上國內(nèi)冷鏈物流體系還不完善，一些環(huán)節(jié)無法保障低溫配送，尤其是離開了冷藏車的“最后一公里”，對蛋品包裝的保鮮功能是個巨大的考驗。

2 高端蛋品包裝的性能分析和材料選擇

2.1 流通環(huán)境中影響蛋品質(zhì)量的因素

蛋品在適宜的儲存環(huán)境中保質(zhì)期可達40天以上，但在夏天常溫環(huán)境中保質(zhì)期降到10天以下。在流通過程中，影響蛋品質(zhì)量的主要因素有以下幾點：

一是外力沖撞。蛋殼主要由碳酸鈣組成，碳酸鈣質(zhì)地較脆，所以蛋殼具有易碎的性質(zhì)，運輸過程中的顛簸沖擊等外力沖撞容易使蛋品破碎。二是溫度。蛋品的最佳保存溫度是2至6攝氏度。過高的溫度會加快蛋品內(nèi)細胞的新陳代謝，使蛋品新鮮度受到影響，低溫能抑制蛋品的新陳代謝，更好地保持蛋品質(zhì)量。三是透氣性和防潮性。蛋品需要一定的空氣來進行呼吸，從而抑制細菌滋長。蛋殼由很多對外透氣的小洞組成，蛋殼外的保護膜是水溶性的，如果包裝物內(nèi)不透氣、環(huán)境潮濕，會使蛋殼外的保護膜溶解失去保護作用，加速雞蛋變質(zhì)。所以不透氣的包裝難以保持蛋品的鮮活性，而新鮮正是高端蛋品的重要賣點之一。四是放置方式，禽蛋應(yīng)該豎著放，且大頭向上、小頭向下放置。禽蛋如果橫向放置，蛋黃因為密度較小就會容易上浮，從而貼靠在蛋殼上形成靠黃蛋，如果把禽蛋大頭向上豎著放，蛋頭位置處會有一個氣室，氣室里面的氣體能阻止蛋黃上浮。

如上所述，因其產(chǎn)品與應(yīng)用環(huán)境的要求，蛋品包裝在設(shè)計時，結(jié)構(gòu)上和材料上都需要考慮蛋品的形狀、放置方式，保證包裝具有良好的緩沖、保溫隔熱與防潮性能。

2.2 高端蛋品包裝的緩沖性能與材料選擇

高端蛋品包裝要求具備極佳的緩沖性能：要有良好的機械強度和緩沖減震能力，能很好地固定住蛋品，使其在運輸過程中避免過多搖晃，保護蛋品不受震蕩而破損。目前，應(yīng)用于蛋品包裝的緩沖材料很多，主要有泡沫塑料、干草與瓦楞紙板。

泡沫塑料是由高分子材料通過發(fā)泡處理而形成的，具有良好的緩沖性能和減震抗壓能力，而且具有質(zhì)輕、隔熱、吸音、減震等特性，成本低。改性過的聚乙烯泡沫塑料的使用相當(dāng)廣泛，它能夠一定程度上回收再利用，但仍無法自然降解，對生態(tài)環(huán)境有隱患。目前，電商渠道銷售的蛋品其內(nèi)包裝大多采用泡沫塑料。

干草是農(nóng)場環(huán)境中隨手可得的一種純天然材料，與蛋品的綠色天然相呼應(yīng)。將若干干草通過加熱、壓制，可制成干草包裝盒。干草的緩沖性能良好，能保護蛋品不受震蕩而破碎，但其機械強度低，較難成型，成型后穩(wěn)定性差。盡管干草有些缺點，但因其環(huán)保和性狀的特色，在發(fā)達國家用干草作為蛋品包裝的比較多，但國內(nèi)應(yīng)用較少。

瓦楞紙板是將瓦楞原紙加工成瓦楞的形狀以后，按一定的方式與箱板紙黏合在一起形成的多層紙板，最少由一層波浪形芯紙夾層構(gòu)成。瓦楞紙板質(zhì)量較輕，有很強的機械強度和良好的緩沖防震性能；加工性能良好，易于裁切、折疊、粘合或釘接；原料充足，成本低；便于自動化生產(chǎn)；綠色環(huán)保，易于回收處理。瓦楞紙板與其他材料相比表現(xiàn)出許多優(yōu)越性，因此被越來越廣泛地應(yīng)用。

瓦楞紙板根據(jù)楞型不同，分為A、C、B、E、F幾種，其特征如表1所示。表中壓楞系數(shù)的意義是壓楞前瓦楞原紙長度與壓楞后瓦楞芯紙長度之比。

瓦楞紙經(jīng)濟環(huán)保，可選用的類型多，適合作為蛋品包裝的緩沖材料。本文的高端蛋品包裝設(shè)計方案的內(nèi)部緩沖材料選擇B型瓦楞紙板，B型瓦楞排列密度大，單位長度上瓦楞個數(shù)多，平壓和平行壓縮強度高；外包裝材料選用C型瓦楞紙板，C型瓦楞比A型瓦楞的緩沖性略差，但挺度和抗沖擊性優(yōu)于A型瓦楞，能承擔(dān)重物的各向作用力，紙箱外表面光滑，印刷效果好。

2.3 高端蛋品包裝的保溫性能與材料選擇

保溫隔熱外包裝的作用是為了減少或阻隔空氣中的熱量傳遞，來長時間地保持包裝內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定。[3]熱量傳遞主要通過熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射，可以通過導(dǎo)熱系數(shù)了解物質(zhì)材料的熱傳導(dǎo)、熱對流的效果，導(dǎo)熱系數(shù)越高熱傳遞越容易。[3]

表2匯集了一些物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，可以對比出包裝材料的導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱系數(shù)的單位為瓦/米·度，即W/（m·K），是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1米厚的材料在1秒鐘內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量。由表2可知，瓦楞紙板的導(dǎo)熱性能與泡沫相差不大，可以有效地降低熱量傳導(dǎo)。

另外，鋁箔與鍍鋁材料可以降低熱輻射。鋁具有銀白色光澤，對光的反射性能很好，利用其反射光的能力可有效減少熱輻射所造成的熱量傳遞。鋁質(zhì)輕、耐低溫，鋁的強度在溫度低時增加，它是理想的低溫包裝材料，許多冷藏箱中都有使用。鋁箔可以與復(fù)合加工性能很好的瓦楞紙板復(fù)合，使包裝的保溫功能更完善。[2]參照這一結(jié)論，本文的高端蛋品包裝方案的外包裝保溫材料，擬選用瓦楞紙板+鋁箔的復(fù)合材料。

而蛋品包裝的內(nèi)部保溫設(shè)計可以考慮使用冰袋，通過冰袋制冷來保持包裝盒內(nèi)的低溫。市場上的冰袋大都為可重復(fù)使用型，其注水口采用自封結(jié)構(gòu)，注水后不需封口，袋內(nèi)粉劑迅速吸水成為膠質(zhì)狀，其保容量高，具有蓄冷的效果，溶化后不會造成大量水的污染，安全環(huán)保。常見的冰袋有400毫升、200毫升、100毫升三種，冰袋價格較為便宜，成本可控。

2.4 高端蛋品包裝的防潮性能與材料選擇

蛋品包裝在許多情況下都容易受潮：天氣潮濕，外包裝不慎滲水；從冷鏈低溫環(huán)境轉(zhuǎn)移到常溫環(huán)境后，空氣中的水汽在低溫包裝表面液化成水滴，使外包裝受潮；內(nèi)部冰袋表層結(jié)晶水溶化使包裝內(nèi)部或產(chǎn)品受潮。潮濕會使包裝內(nèi)滋長細菌，也會影響到蛋品的透氣性，從而影響到蛋品的保鮮和質(zhì)量。所以，高端蛋品包裝材料應(yīng)該具備一定的防潮性能。

表3為幾種防潮阻隔材料性能對比。由此表可以發(fā)現(xiàn)，鋁箔的防潮能力極為出色，同時由前面的分析可知，鋁箔也是極為出色的保溫隔熱材料。因此，鋁箔可以很好地滿足高端蛋品包裝所需的性能要求，本文選用的瓦楞紙板+鋁箔的復(fù)合外包裝材料兼具了保溫隔熱與防潮性能。

3 高端蛋品包裝的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 高端蛋品包裝的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

蛋品是易碎的產(chǎn)品，僅憑材料提供的緩沖性能是不足以保護蛋品的，還需要緩沖結(jié)構(gòu)的承載保護能力，這種結(jié)構(gòu)必須能有效減小外力對蛋品的破壞，同時還要能有效固定蛋品。為此高端蛋品包裝的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足以下條件：

首先，具備良好的緩沖保護能力，可以通過減小正應(yīng)力或者增加緩沖面積的方式來保護產(chǎn)品。其次，具備足夠的強度，防止其在載荷作用下斷裂破壞。再次，具備足夠的剛度，防止其在載荷作用下的彈性形變。最后，具備足夠的穩(wěn)定性，防止其在物流過程中失去原有的平衡形態(tài)。[5]

3.2 蛋品的結(jié)構(gòu)特征

進行包裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，首先要收集包裝對象的形態(tài)資料，要掌握蛋品的形狀、尺寸、重量等情況。

禽蛋是卵圓形（一頭大、一頭小），但平時也能遇到其他形狀的禽蛋，蛋品的大小重量與禽類的品種、飼料及產(chǎn)蛋季節(jié)有密切關(guān)系。我們先后測定了特色禽蛋的質(zhì)量分布、外形尺寸以及殼厚，結(jié)果見表4。

采用表4的平均值作為包裝對象的尺寸，取蛋品質(zhì)量為55.4克，長徑為56毫米，短徑為42毫米。大頭向上、小頭向下放置。

3.3 高端蛋品包裝的緩沖結(jié)構(gòu)單元

在外部沖撞力大小一定的情況下，可以通過包裝的緩沖結(jié)構(gòu)增加蛋品的受力面積來減小外力的破壞。緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路是：將一緩沖墊通過一定角度折疊后置于蛋品上下方來分解外力（如圖1）。這樣既增加了蛋品的受力面積，又能起到固定蛋品的作用。緩沖墊折疊的角度應(yīng)稍大于蛋品頂角，不宜過大和過小，過大，則蛋品受力面積就小，過小，則正應(yīng)力大。

緩沖結(jié)構(gòu)單元的數(shù)值如下：根據(jù)本文前面的數(shù)據(jù)，取禽蛋的長徑為56毫米，短徑為42毫米，可計算得到禽蛋頂角σ的值等于74度；根據(jù)緩沖墊的結(jié)構(gòu)要求，取緩沖結(jié)構(gòu)單元角度σ為80度；根據(jù)禽蛋短徑42毫米，單元結(jié)構(gòu)底邊長取45毫米，由此可以算出圖中的L（即緩沖墊的側(cè)邊長）等于35毫米。

3.4 高端蛋品包裝的緩沖結(jié)構(gòu)組合

從經(jīng)濟效益考慮，一個完整的高端蛋品包裝適宜裝有30枚蛋品。30枚蛋品的緩沖結(jié)構(gòu)組合如圖2所示，由緩沖結(jié)構(gòu)單元通過5×6的排列組合形成整體緩沖結(jié)構(gòu)，每枚蛋品都由上下兩張緩沖墊保護。緩沖結(jié)構(gòu)組合的尺寸，長、寬、高分別為310毫米、280毫米、65毫米。

這種結(jié)構(gòu)充分利用了瓦楞紙板的緩沖性能，節(jié)省空間，成本低，堆疊方便、穩(wěn)固。緩沖結(jié)構(gòu)一紙折疊成型，加工工藝簡單。每枚蛋品6個支撐面，每個支撐面2個支撐點，可以避免蛋品晃動。一層需要上下兩張緩沖墊組合，可放置30枚蛋品。

3.5 高端蛋品包裝的整體包裝設(shè)計

高端蛋品包裝的整體包裝設(shè)計思路是：中間放置30枚蛋品及其緩沖結(jié)構(gòu)組合，共一層，兩側(cè)放置冰袋，這樣蛋品包裝內(nèi)兩側(cè)受熱均勻，能更好地保持蛋品質(zhì)量。選用200毫升容量的冰袋，其尺寸為長16厘米、寬10厘米。冰袋冷凍后寬度減小到8厘米以下，因此冰袋放置區(qū)寬度設(shè)為80毫米。外包裝設(shè)計如圖3所示。

外包裝通過一紙折疊成型，內(nèi)部也通過折疊形成冰袋放置空間，具體的折疊方式見外包裝正面透視圖（如圖4）。蛋品包裝盒的整體效果圖（如圖5）。

4 結(jié)語

本文以高端蛋品保鮮包裝為研究對象。

外包裝的材料選擇C型瓦楞紙板+鋁箔的復(fù)合材料，它能兼具緩沖、保溫與防潮性能，同時表面印刷方便。內(nèi)部緩沖材料選擇B型瓦楞紙板。內(nèi)部保溫使用冰袋。

內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)單元由B型瓦楞紙板折疊成的80度角緩沖墊，每枚蛋品都有上下兩張緩沖墊、6個支撐面保護。緩沖結(jié)構(gòu)單元通過5×6的排列形成緩沖結(jié)構(gòu)組合，可放置30枚蛋品。

整體包裝盒的中間放置30枚蛋品及其緩沖結(jié)構(gòu)組合，兩側(cè)放置冰袋。內(nèi)外包裝的所有結(jié)構(gòu)都一紙折疊成型，堆疊方便穩(wěn)固，加工工藝簡單，經(jīng)濟環(huán)保，成本低。

高端蛋品包裝設(shè)計方案，可以較全面地滿足多種物流環(huán)境下的包裝要求，并重點加強了包裝的保鮮功能，能很好地保障高端蛋品的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]馬美湖.我國禽蛋產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及需解決的重大科技問題[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（05）：12-18.

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[5]原方.工程力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.