農產品接觸性包裝材料發泡聚苯乙烯泡沫箱保溫效果的驗證試驗＊

□曾姝莉 李和平 蔣立茂 徐涵秋 胡巍 王思敏

/1.四川省農業機械鑒定站 2.農業農村部農產品包裝材料質量安全風險評估實驗室（成都）

農產品在貯藏、運輸、銷售等環節中需要保證適宜的溫度，過冷或過熱都會影響農產品品質和風味。依據相關標準規定，保溫材料在溫度25℃時，熱導率值不大于0.08W/（m·K），密度不大于300kg/m3。常見的保溫材料有發泡聚苯乙烯、發泡硬質聚氨酯、真空絕熱板、酚醛泡沫等。其中，在農產品保溫貯藏、運輸中使用量最大的是發泡聚苯乙烯泡沫箱。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、水果儲運環節可以有效避免由于碰撞和擠壓造成的損傷。發泡聚苯乙烯泡沫箱密度較小，價格相對低廉，易加工成型，因此作為緩沖保溫包裝材料被廣泛應用于農產品運輸、貯藏。本試驗以目前市場上最常見的發泡聚苯乙烯泡沫箱作為研究對象，測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，為確定泡沫箱包裝農產品的最佳保溫包裝方式提供了參考依據。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

本試驗中選擇不同規格的發泡聚苯乙烯泡沫箱，主要研究泡沫箱壁厚、內尺寸、蓄冷劑用量和環境溫度等對于泡沫箱保溫效果的影響。其中，蓄冷劑采用帶冷媒的冰袋，冰袋質量500 ±15g。試驗中泡沫箱的規格如表1。

本試驗探究泡沫箱在農產品保溫的實際應用中，蓄冷劑用量與農產品質量比對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對象。在泡沫箱內容積允許的條件下，本試驗研究冰袋與甜玉米的3種質量比。表2為試驗中冰袋與甜玉米的質量。

試驗所用儀器有：LRHS-1000B-LJS高低溫交變濕熱試驗箱（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 泡沫箱的規格

表 2 冰袋與甜玉米的質量

1.2試驗方法

1.2.1 不同溫度下泡沫箱保溫效果的驗證測試

本試驗在-25℃、0℃、25℃、40℃的試驗溫度條件下，觀察溫度記錄儀放置在泡沫箱外、泡沫箱內和泡沫箱中內置冰袋（冰袋質量500±15g，數量為2袋）時內部溫度的變化情況。溫度記錄儀放置在泡沫箱中，所有試驗記錄時間間隔都為1min，試驗時間是24h，初始環境溫度是25℃。

1.2.2 不同蓄冷劑用量對于泡沫箱保溫效果的影響測試

取4個規格一致的泡沫箱，分別放置數量為1、2、3、4袋質量相同的冰袋，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

1.2.3 不同泡沫箱尺寸對于泡沫箱保溫效果的影響測試

取4個尺寸不同、壁厚一致的泡沫箱，將質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 不同泡沫箱壁厚對于泡沫箱保溫效果的影響測試

取2組，每組2個尺寸一致、壁厚不同的泡沫箱，將質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 不同蓄冷劑與農產品質量比對于泡沫箱保溫效果的影響測試

甜玉米是屬于呼吸強度較高的蔬菜，呼吸作用產生的呼吸熱會使甜玉米自身溫度升高，縮短保鮮期。因此，低溫貯藏對于保持甜玉米品質、延長貯藏期很有必要。將3組不同質量比的冰袋和甜玉米分別放入3個規格相同的泡沫箱中，放置溫度記錄儀，密封泡沫箱。

2 試驗結果與分析

2.1 不同溫度條件下泡沫箱保溫效果的驗證分析

在不同環境溫度下，記錄在泡沫箱外、泡沫箱內和泡沫箱中內置冰袋條件下，其溫度隨時間的變化，具體情況見圖1。

由圖1可看出，實驗室室溫25℃，當改變試驗溫度后，在不同的溫度環境下，放置在泡沫箱內部的溫度記錄儀的讀數比放置在泡沫箱外的溫度記錄儀讀數變化更為緩慢，達到試驗溫度所需時間更長，證實泡沫箱具有保溫效果。實際應用中，農產品運輸、貯藏所需時間更長，使用冰袋是延長泡沫箱保溫時間的常見方法。從圖1中可看出，在泡沫箱中加入冰袋后，除試驗溫度0℃外，加入冰袋后的泡沫箱內部溫度達到試驗溫度所需時間更長，證實在外界環境溫度處于高溫或低溫時，泡沫箱中加入冰袋都能有效延長泡沫箱的保溫時間。同時，外界溫度在25℃、40℃條件下比溫度在低溫-25℃試驗條件下，泡沫箱內部溫度達到環境溫度所需時間更長，保溫效果更好。

2.2 不同蓄冷劑用量對泡沫箱保溫效果的影響分析

選擇尺寸大小一致、壁厚相同的發泡聚苯乙烯泡沫箱，在其中加入數量不同的冰袋，實驗室室溫25℃，在泡沫箱內放置冰袋后密封，24h后取出溫度記錄儀。其溫度隨時間變化情況，見圖2。

圖 1 不同溫度下泡沫箱的保溫效果

圖 2 泡沫箱內溫度隨時間的變化

從圖2可看出，隨著冰袋數量從1增加到3，在24h試驗時間內，冰袋數量越多，同一時間泡沫箱內溫度越低，泡沫箱的保溫時間延長。24h后，打開泡沫箱，冰袋內的冰都完全融化。當冰袋數量增加到4時，從試驗開始到1040min時，泡沫箱內溫度變化與冰袋數量為3時的溫度變化情況相近，試驗后期到結束，由于冰袋內的冰仍有部分未融化，冰融化吸熱，使泡沫箱內溫度降低。

2.3 不同泡沫箱尺寸對泡沫箱保溫效果的影響分析

選擇壁厚相同、內尺寸不同的4個發泡聚苯乙烯泡沫箱，泡沫箱內部體積從大到小其編號依次為HGS190802-6、HGS190829-3、HGS190828-4、HGS190828-3。在其中放入數量相同的冰袋，之后密封泡沫箱。其溫度隨時間變化情況，見圖3。

圖 3 不同尺寸的泡沫箱內溫度隨時間的變化

從圖3可看出，泡沫箱內部最低溫度隨泡沫箱內尺寸增大而升高，保溫時間隨泡沫箱內尺寸增大而減小。密封24h，打開泡沫箱發現HGS190828-3冰袋中仍有部分冰未融化，其余泡沫箱內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 不同泡沫箱壁厚對泡沫箱保溫效果的影響分析

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

圖4-A可看出，內尺寸一致的泡沫箱壁厚從20mm增加至30mm時，泡沫箱的保溫效果基本一致；圖4-B表明，內尺寸一致的泡沫箱壁厚從20mm增加至40mm時，壁厚對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部溫度更低，保溫時間更長。試驗結果表明，壁厚較小時，對于泡沫箱保溫效果影響不明顯，當壁厚增大后，對于泡沫箱保溫效果的影響增加。

2.5 不同冰袋與甜玉米質量比對于泡沫箱保溫效果的影響分析

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

圖 5 不同冰袋與甜玉米質量比的泡沫箱內溫度隨時間的變化

圖 4 不同壁厚的泡沫箱內溫度隨時間的變化

從圖5可知，隨著冰袋與甜玉米質量比的增加，泡沫箱內部溫度變化更緩慢，保溫時間延長。試驗結束后，在泡沫箱內發現均有水分殘留，這是由于甜玉米的呼吸作用產生水。

3 小結與討論

本試驗結果表明，發泡聚苯乙烯泡沫箱在不同環境溫度條件下，具有保溫效果。加入冰袋后，可以有效延長泡沫箱的保溫時間。通過試驗表明，泡沫箱內尺寸大小、冰袋數量、壁厚、冰袋與農產品質量比都會影響泡沫箱保溫效果。后續將進一步對以上影響因素進行驗證試驗，增加試驗對象種類、擴大測試數據范圍，為確認泡沫箱包裝農產品的最佳保溫包裝方式提供參考。