农产品接触性包装材料发泡聚苯乙烯泡沫箱保温效果的验证试验＊

□曾姝莉 李和平 蒋立茂 徐涵秋 胡巍 王思敏

/1.四川省农业机械鉴定站 2.农业农村部农产品包装材料质量安全风险评估实验室（成都）

农产品在贮藏、运输、销售等环节中需要保证适宜的温度，过冷或过热都会影响农产品品质和风味。依据相关标准规定，保温材料在温度25℃时，热导率值不大于0.08W/（m·K），密度不大于300kg/m3。常见的保温材料有发泡聚苯乙烯、发泡硬质聚氨酯、真空绝热板、酚醛泡沫等。其中，在农产品保温贮藏、运输中使用量最大的是发泡聚苯乙烯泡沫箱。泡沫箱因其自身具有一定的弹性和柔软度，可以起到很好的缓冲防震作用，在蔬菜、水果储运环节可以有效避免由于碰撞和挤压造成的损伤。发泡聚苯乙烯泡沫箱密度较小，价格相对低廉，易加工成型，因此作为缓冲保温包装材料被广泛应用于农产品运输、贮藏。本试验以目前市场上最常见的发泡聚苯乙烯泡沫箱作为研究对象，测试了泡沫箱在不同温度条件下的保温效果，探讨了影响泡沫箱保温效果的参数，为确定泡沫箱包装农产品的最佳保温包装方式提供了参考依据。

1 材料及方法

1.1 试验材料

本试验中选择不同规格的发泡聚苯乙烯泡沫箱，主要研究泡沫箱壁厚、内尺寸、蓄冷剂用量和环境温度等对于泡沫箱保温效果的影响。其中，蓄冷剂采用带冷媒的冰袋，冰袋质量500 ±15g。试验中泡沫箱的规格如表1。

本试验探究泡沫箱在农产品保温的实际应用中，蓄冷剂用量与农产品质量比对于泡沫箱保温性能的影响，选择大小均匀的甜玉米作为试验对象。在泡沫箱内容积允许的条件下，本试验研究冰袋与甜玉米的3种质量比。表2为试验中冰袋与甜玉米的质量。

试验所用仪器有：LRHS-1000B-LJS高低温交变湿热试验箱（林频仪器股份有限公司，上海）；DL-WS218温湿度记录仪（尽享科技有限公司，杭州）。

表 1 泡沫箱的规格

表 2 冰袋与甜玉米的质量

1.2试验方法

1.2.1 不同温度下泡沫箱保温效果的验证测试

本试验在-25℃、0℃、25℃、40℃的试验温度条件下，观察温度记录仪放置在泡沫箱外、泡沫箱内和泡沫箱中内置冰袋（冰袋质量500±15g，数量为2袋）时内部温度的变化情况。温度记录仪放置在泡沫箱中，所有试验记录时间间隔都为1min，试验时间是24h，初始环境温度是25℃。

1.2.2 不同蓄冷剂用量对于泡沫箱保温效果的影响测试

取4个规格一致的泡沫箱，分别放置数量为1、2、3、4袋质量相同的冰袋，放置温度记录仪，密封泡沫箱。

1.2.3 不同泡沫箱尺寸对于泡沫箱保温效果的影响测试

取4个尺寸不同、壁厚一致的泡沫箱，将质量一致的冰袋放入其中，放置温度记录仪，密封泡沫箱。

1.2.4 不同泡沫箱壁厚对于泡沫箱保温效果的影响测试

取2组，每组2个尺寸一致、壁厚不同的泡沫箱，将质量一致的冰袋放入其中，放置温度记录仪，密封泡沫箱。

1.2.5 不同蓄冷剂与农产品质量比对于泡沫箱保温效果的影响测试

甜玉米是属于呼吸强度较高的蔬菜，呼吸作用产生的呼吸热会使甜玉米自身温度升高，缩短保鲜期。因此，低温贮藏对于保持甜玉米品质、延长贮藏期很有必要。将3组不同质量比的冰袋和甜玉米分别放入3个规格相同的泡沫箱中，放置温度记录仪，密封泡沫箱。

2 试验结果与分析

2.1 不同温度条件下泡沫箱保温效果的验证分析

在不同环境温度下，记录在泡沫箱外、泡沫箱内和泡沫箱中内置冰袋条件下，其温度随时间的变化，具体情况见图1。

由图1可看出，实验室室温25℃，当改变试验温度后，在不同的温度环境下，放置在泡沫箱内部的温度记录仪的读数比放置在泡沫箱外的温度记录仪读数变化更为缓慢，达到试验温度所需时间更长，证实泡沫箱具有保温效果。实际应用中，农产品运输、贮藏所需时间更长，使用冰袋是延长泡沫箱保温时间的常见方法。从图1中可看出，在泡沫箱中加入冰袋后，除试验温度0℃外，加入冰袋后的泡沫箱内部温度达到试验温度所需时间更长，证实在外界环境温度处于高温或低温时，泡沫箱中加入冰袋都能有效延长泡沫箱的保温时间。同时，外界温度在25℃、40℃条件下比温度在低温-25℃试验条件下，泡沫箱内部温度达到环境温度所需时间更长，保温效果更好。

2.2 不同蓄冷剂用量对泡沫箱保温效果的影响分析

选择尺寸大小一致、壁厚相同的发泡聚苯乙烯泡沫箱，在其中加入数量不同的冰袋，实验室室温25℃，在泡沫箱内放置冰袋后密封，24h后取出温度记录仪。其温度随时间变化情况，见图2。

图 1 不同温度下泡沫箱的保温效果

图 2 泡沫箱内温度随时间的变化

从图2可看出，随着冰袋数量从1增加到3，在24h试验时间内，冰袋数量越多，同一时间泡沫箱内温度越低，泡沫箱的保温时间延长。24h后，打开泡沫箱，冰袋内的冰都完全融化。当冰袋数量增加到4时，从试验开始到1040min时，泡沫箱内温度变化与冰袋数量为3时的温度变化情况相近，试验后期到结束，由于冰袋内的冰仍有部分未融化，冰融化吸热，使泡沫箱内温度降低。

2.3 不同泡沫箱尺寸对泡沫箱保温效果的影响分析

选择壁厚相同、内尺寸不同的4个发泡聚苯乙烯泡沫箱，泡沫箱内部体积从大到小其编号依次为HGS190802-6、HGS190829-3、HGS190828-4、HGS190828-3。在其中放入数量相同的冰袋，之后密封泡沫箱。其温度随时间变化情况，见图3。

图 3 不同尺寸的泡沫箱内温度随时间的变化

从图3可看出，泡沫箱内部最低温度随泡沫箱内尺寸增大而升高，保温时间随泡沫箱内尺寸增大而减小。密封24h，打开泡沫箱发现HGS190828-3冰袋中仍有部分冰未融化，其余泡沫箱内的冰袋中的冰完全融化。其他条件一致，泡沫箱体积越大，泡沫箱的保温效果降低。

2.4 不同泡沫箱壁厚对泡沫箱保温效果的影响分析

编号HGS190828-5、HGS190828-6的泡沫箱壁厚分别为20mm和30mm，编号HGS190829-3、HGS190802-7的泡沫箱壁厚分别为20mm和40mm。在其中放入数量相同的冰袋，密封泡沫箱，24h后取出温度记录仪。其温度随时间变化情况，见图4。

图4-A可看出，内尺寸一致的泡沫箱壁厚从20mm增加至30mm时，泡沫箱的保温效果基本一致；图4-B表明，内尺寸一致的泡沫箱壁厚从20mm增加至40mm时，壁厚对保温效果的影响明显，壁厚为40mm的泡沫箱放置冰袋后泡沫箱内部温度更低，保温时间更长。试验结果表明，壁厚较小时，对于泡沫箱保温效果影响不明显，当壁厚增大后，对于泡沫箱保温效果的影响增加。

2.5 不同冰袋与甜玉米质量比对于泡沫箱保温效果的影响分析

在泡沫箱中放入相同质量的甜玉米，然后取不同量的冰袋放入其中，质量比分别为0.50、0.75、0.95，密封泡沫箱，24h后取出温度记录仪读数，变化情况如图5所示。

图 5 不同冰袋与甜玉米质量比的泡沫箱内温度随时间的变化

图 4 不同壁厚的泡沫箱内温度随时间的变化

从图5可知，随着冰袋与甜玉米质量比的增加，泡沫箱内部温度变化更缓慢，保温时间延长。试验结束后，在泡沫箱内发现均有水分残留，这是由于甜玉米的呼吸作用产生水。

3 小结与讨论

本试验结果表明，发泡聚苯乙烯泡沫箱在不同环境温度条件下，具有保温效果。加入冰袋后，可以有效延长泡沫箱的保温时间。通过试验表明，泡沫箱内尺寸大小、冰袋数量、壁厚、冰袋与农产品质量比都会影响泡沫箱保温效果。后续将进一步对以上影响因素进行验证试验，增加试验对象种类、扩大测试数据范围，为确认泡沫箱包装农产品的最佳保温包装方式提供参考。