葡萄贮运保鲜包装结构优化设计

翁 桢，李 琛，2*，刘 颖

在世界水果产业中，葡萄栽培面积和产量仅次于柑橘，居第二位，在我国葡萄是五大水果之一，其栽种面积仅次于柑橘和苹果，但与国际上葡萄产业发达国家相比，我国产业水平较低，我国80%以上用于鲜食。我国葡萄每年由于保鲜技术不完善造成的损失占葡萄总产量的20%以上［1］。我国目前葡萄的集中产区分布在新疆、河南、山东、河北、山西、辽宁等5个省的葡萄种植园面积占全国的63.7%，葡萄产量占69.8%。因葡萄采摘季节集中，不易储藏及运输，腐烂速度快等因素直接影响了果农的收入。葡萄皮薄水分含量高，易干瘪、皱皮、掉粒、易受病菌浸染而腐烂变质，同时，由于葡萄采后还是活的有机体，在继续进行新陈代谢，不断地消耗营养物质，这些都给葡萄的贮藏运输、拓宽市场、延长销售时间等带来困难［2］。随着我国物流产业的飞速发展，葡萄的销售范围扩大，运输距离延长，葡萄的保鲜已由重仓储轻运输的状态转变为以运输包装设计为主的趋势，考虑到各产区品种与采收期的互补性，避开果品集中上市期，取得更好的经济效益，要使其在加工及食用前的运输及贮藏过程中更好的保鲜保质，设计科学可行的保鲜运输包装具有重要的研究意义。

1 贮运过程中葡萄品质影响因素

葡萄果实为浆果，果中水分含量高，一些品种的果实偏软、果皮薄、易脱粒。葡萄采收后果实的生命活动还比较活跃。在一般的贮藏条件下，葡萄的烂果率可高达25%－30%，失水率可高达10%－13%。贮运包装设计的主要目的是延缓其衰老变质，依据葡萄采后生理活动的规律，确定合理的贮运保鲜技术方案，达到保证葡萄品质的目的。

引起葡萄在贮运过程中的损伤因素主要包括:呼吸强度、温湿度、机械损伤，另外，果实中激素的变化、酶的变化及微生物病害等因素也对葡萄的长期贮存起到很大的影响。

1.1 呼吸强度

果实采后，光合作用停止，呼吸作用成为新陈代谢的主导过程。果实的呼吸作用，是从空气中吸收氧，把糖类及其他物质氧化，分解为二氧化碳和水，同时释放能量。其结果是使果实的有机物质消耗，水分减少，造成品质逐渐下降［3］。

正常的呼吸维持着生命活动，从而增强对病虫的抵抗力，有利于储藏。但过分的呼吸作用将大量地消耗营养物质，造成过熟和引起病害，使品质下降。葡萄的呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸，其关键是环境中的氧浓度，适当降低氧的浓度可以减少因有氧呼吸而造成的营养损失;但过低的氧气浓度将导致无氧呼吸，产生酒精加速品质裂变［2］。由此可见，适当调整贮运环境中气体的成分能够对葡萄的呼吸作用进行调整，延长保质期，另外，葡萄在呼吸过程中释放乙烯气体，其具有催熟作用，在包装设计中应添加乙烯气体吸附剂或涂层。

1.2 温湿度

温度对葡萄的呼吸作用和水分的保持有很大影响，低温能够使葡萄的水分挥发和呼吸作用趋于缓慢，保证正常的生理代谢，同时能够降低乙烯的生成和释放量，维持SOD酶的活性，抑制微生物的滋生，避免褐变和腐烂［4］。湿度决定了葡萄的含水量，失水3%－6%就会明显降低葡萄的品质，使其表面皱缩、光泽消退、细胞空隙增多、组织变成海绵状，使正常的呼吸作用受到影响，加快了组织的衰老［3］。因此，葡萄的贮运过程中应保证低温阴凉，避免阳光直射，适当采用阻隔性薄膜，使内装环境保持一定的含水率。

1.3 机械损伤

物流运输过程中产生的振动和冲击对葡萄的损伤也是较严重的，长距离的低频振动增加了果实间相互摩擦及碰撞的疲劳损伤，大强度的水平冲击及跌落使浆果在瞬间破裂或落粒。外界激励对果实产生的机械损伤直接降低果实的硬度，促进酶的活性，加速葡萄的成熟与腐烂。因此，在葡萄的运输包装设计中采用适当的缓冲保护形式，能够有效降低外界激励对葡萄产生的机械损伤，更好的保证葡萄的品质［5］。

2 葡萄贮运常用包装形式

经过大量的市场调研及搜集资料，总结常用于葡萄贮运的包装形式如下:

2.1 木箱

简单的将葡萄置于木箱中主要应用于冷藏库房中的堆码，或制作葡萄干等工艺时的自然风干，保持空气流通易于水分挥发。这种包装形式不能用于运输，这种包装形式对于运输过程中的跌落碰撞等物理损伤没有很好的保护作用，而且不利于葡萄较长时间的贮运要求。

2.2 塑料周转箱

目前市场上广泛应用塑料箱内衬塑料袋的形式运输葡萄，葡萄在采摘前喷洒保鲜剂，并且在周转箱的塑料袋内放置保鲜纸或保鲜缓蚀剂，该包装形式相对成本较低，保鲜剂及塑料薄膜的应用延长葡萄的保存时间，但果农往往过量的应用保鲜剂而影响葡萄的品质。塑料袋中葡萄串简单的堆叠在一起，运输过程中的冲击、振动及温度对葡萄品质的影响较为严重，易产生掉粒及破粒的情况，平且葡萄的呼吸作用也不利于其长时间的贮存。

2.3 泡沫周转箱

对于价格相对贵一些的葡萄品种，常采用EPS泡沫周转箱内衬塑料薄膜的形式进行运输，泡沫周转箱的成本比塑料周转箱高，但缓冲性能和隔热性能优良。泡沫周转箱中仍需使用保鲜剂来延长葡萄的腐烂时间，由于泡沫周转箱本身厚度较大所以占用空间较大，导致增加了物流成本。

2.4 瓦楞纸箱

瓦楞纸箱是现代运输包装最广泛应用的一种形式，其成本低，绿色环保，并且重量轻缓冲性能优良，它也被应用于葡萄的运输过程中。根据葡萄品种及价格的要求，常采用瓦楞纸箱内衬塑料薄膜或每串葡萄独立应用塑料薄膜进行包装再放置于箱内，该包装形式与塑料周转箱的包装形式类似，葡萄必须经过喷洒保鲜剂及塑料膜内置保鲜剂确保其储存效果。其主要缺点在于瓦楞纸箱在受潮后力学性能大幅下降，葡萄为多汁类浆果如塑料薄膜阻隔性能不好，渗出的汁液经直接影响包装箱在贮运过程中堆码强度。

2.5 独立托盘包装

在精品超市中常见到一些价格昂贵的进口品种葡萄采用独立托盘缠绕保鲜薄膜进行包装形式，其在运输过程中也有采用该形式进行独立包装后再放置于瓦楞纸箱中进行运输，其优点在于缓冲效果较好，并且有效减少了运输过程葡萄粒之间由于振动产生相对位移而引起的摩擦损伤，但其成本较高，包装工艺繁琐，以人力操作为主，包装效率较低，对于大产量的葡萄品种很难推广应用。

以上是目前市场上常见的一些葡萄的包装形式，通过调查分析发现每种形式都存在着一些不足之处，尤其是保鲜剂的应用对葡萄的品质及食用都存在着影响，通过大量的试验研究发现，气调方法对延长葡萄保鲜周期有非常好的效果，并且安全环保，本研究将气调保鲜的方法应用于葡萄的运输包装设计中，优化现有的葡萄运输包装形式，使其能够在运输过程中减少外界激励对葡萄的损伤，更好的保证葡萄的品质。

3 葡萄运输包装设计

3.1 葡萄小规模化及散粒包装

(1)结构形式。经吴有梅等对葡萄不同组织的乙烯释放研究发现，葡萄的乙烯释放主要集中在葡萄的果梗和果柄处［6］。所以，在葡萄的储运过程中，如果进行剪梗处理，能有效推迟穗梗果柄衰老，控制落粒发生，改进贮藏品质。另外，葡萄串中隐藏的坏粒在贮运过程中霉变后增加乙烯气体的排放，促进优良葡萄的成熟及霉变，从而影响整体的葡萄品质。

图1 小规模及散粒包装示意图Fig.1 Small-scale and bulk packaging

葡萄小规模化及散粒包装是将原本成串的葡萄进行去果梗，果枝，果柄处理，得到散粒葡萄后集中挑除坏、破、霉等低品质果粒，再进行清洗、保鲜处理及预冷，然后进行包装运输。

外包装箱采用瓦楞纸箱内衬塑料薄膜，塑料薄膜上打有空洞避免温度变化产生凝露，采用热压成型的塑料衬板及保鲜纸作为分隔层，塑料衬板制成一定凹凸配合的形状，如图1所示，减少上层对下层的压力，每铺垫一层泡沫衬垫及保鲜纸后密排三层左右小串或散粒葡萄，避免同一层内果粒之间相互挤压，直至纸箱装满，塑料薄膜内放置保鲜剂，瓦楞纸箱四壁开有通风散热孔洞，在较长时间仓储环境中，需进行低温及气调处理。

(2)主要特点。①将成熟后采摘的葡萄进行去果梗，果枝，果柄处理减少葡萄在采摘后的乙烯释放量，提高葡萄的耐储性能。②将整串葡萄散粒化，剔除其中坏，破，霉等低品质果粒，防止坏粒对整体产生不良影响而导致的葡萄整体的品质劣变。③将挑选后的葡萄散粒进行清洗、保鲜处理及预冷，去除表面异物、细菌、霉菌、降低葡萄呼吸强度，提升葡萄保鲜能力，并保证食用安全性。④装箱时，采用独立分层式装箱。一方面有利于通风散热，与外界进行气体交换。另一方面避免过多的葡萄在竖直方向上对底层的葡萄产生过大压力造成底层葡萄的压溃，腐败。

(3)适用条件。①适合长距离的葡萄运输，例如从新疆地区往东部沿海地区运送葡萄，或者销往海外，需要进行长距离，长时间运输的情况，能够保证葡萄在运输后的品质要求。②适合精品葡萄的包装要求，高品质葡萄因为受生长的周期性和地域性等其他因素限制，在葡萄的整体生产中所占比例很小，生产规模较小。而且销售价格较高，葡萄品质下降将造成严重经济损失，因此，对这些葡萄的保鲜要求较普通葡萄要高。此包装形式虽在修剪葡萄的过程中效率较低，但能满足小众化群体对高品质葡萄的保鲜和卫生性要求。③适合硬度较高，含水量较少葡萄及提子品种，以避免在包装前预处理时造成人为机械损害，影响葡萄保存效果。

3.2 密封充气套袋包装

(1)结构形式。过分紧实的葡萄果穗易发生病害，剔除病害果粒，将大果穗拆分成500g左右小果穗，并将其置于聚氯乙烯袋内进行充气包装，如图2所示，根据葡萄的种类密封袋内充入一定比例的保鲜气体，气体含量应满足将充气后的包装袋紧密放置于包装箱内时，如图3所示，充气袋之间的气体相互支撑，运输过程中在外界激励下气体流动起到缓冲作用，延长外力传递到葡萄上的时间，降低外界激励对葡萄的作用力，能够有效降低运输过程对葡萄品质的损伤。

图2 密封充气套袋包装Fig.2 Sealed inflatable bag packaging

图3 充气套袋包装堆码形式Fig.3 Stacking form of inflatable bag packaging

(2)主要特点。①将葡萄单元化分开后，便于剔除大果穗内部的病害果粒，降低其他果粒的染病概率。②密封袋内充入一定比例的保鲜气体，既起到抑制细菌生长功能又起到控制果粒及果梗呼吸的作用，减少保鲜剂的用量，保证了葡萄的健康品质。③充入气体的独立包装互相排列在一起，使其在受到外界激励时能够有效吸收激励产生的能量，从而降低葡萄受到机械损伤，同时减少了葡萄之间的碰撞、挤压与摩擦，避免了破粒、落粒等情况。

(3)适用条件。①适合中长距离运输，包装前葡萄需进行预冷处理，密封袋可采用透明阻隔性能较好的塑料材料，便于消费者购买时观察内装产品的品质。②保鲜气体应根据葡萄的品种进行确定，选择适合的CO2及O2比例，为增强灭菌效果可少量混入SO2气体。③改包装形式适用于路况较差，运输过程比较恶劣的情况，气体既能吸收冲击和振动产生的能量又能够减少上下层之间的挤压力，避免机械损伤。

3.3 波浪形缓冲垫包装

(1)结构形式。葡萄多汁、易破裂、易落粒，因此在实际运输过程中箱内堆叠造成葡萄品质受到严重影响，同时裂果流出的果汁造成箱内湿度增加，乙烯气体浓度增大，葡萄呼吸作用增强导致霉变、腐烂等品质劣变。

该结构形式从设计适合的缓冲衬垫入手，旨在减少运输过程中果穗间相互挤压所引起的损伤。衬垫可采用纸浆模塑或泡沫塑料经加工形成横向和纵向两种波浪形，上下层之间相互配合形成多个近似球状的空间，如图4所示，将果穗放置于衬板的波浪凹槽中，再覆盖上层衬板，形成多层叠置，并置于周转箱中进行运输。

图4 波浪形缓冲垫包装示意图Fig.4 Wave shaped cushion packaging

(2)主要特点。衬板上纵向和横向的波浪，使能够最大程度的贴合葡萄表面，形成一各个独立的空间，避免了果穗之间相互挤压与摩擦，从而降低贮运对葡萄品质造成的损伤。

(3)适用条件。适合中短途距离，应季时葡萄供应的环境及条件。外包装可采用塑料周转箱或瓦楞纸箱，内衬塑料袋避免运输过程中水分损失。

4 结束语

所设计的三种包装形式都是从提高贮运过程中葡萄的品质出发，充分考虑到葡萄贮运过程中的呼吸、温度、湿度、防虫、防病、防振等特性，应用气调包装技术、缓冲包装技术、保鲜包装技术等进行了的合理贮运包装设计，每一种形式都有其独到的特定，并且在理论上是科学可行的，希望能够推广应用于实践当中，检验其经济效益，为葡萄贮运包装优化改良做出贡献。

［1］葛邦国，吴茂玉，和法涛，等.我国葡萄加工产业发展现状［J］.中国果菜，2008(5):54－55.

［2］蔡佑星，赵东柏，周小媛.葡萄与保鲜包装［J］.包装工程，2004，25(1):42 －43，67.

［3］袁军伟，赵胜建，魏建梅，等.葡萄采后生理及贮藏保鲜技术研究进展［J］.河北农业科学，2009，13(4):80 －83.

［4］及 华，关军锋，冯云霄，等.温度和包装对巨峰葡萄贮藏品质的影响［J］.食品与发酵工业，2006，32(1):138 －140.

［5］陈春晟，王桂英，张群利，等.基于林业特色的包装工程专业课程体系构建［J］.森林工程，2012，29(1):84 －86.

［6］吴有梅，任建川，华雪增，等.葡萄采后果粒脱落及保鲜贮藏［J］.植物生理学报，1992，18(3):267 －272.