‘红美人’柑橘果实采后振动损伤特性研究及减振包装开发

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物流运输过程中产生的振动是导致果实损伤的重要因素之一。‘红美人’柑橘是近年来广受消费者欢迎的品种,糖度高、口感好,但由于果实硬度较低,在采后运输过程中易遭受振动损伤,加速腐烂变质。本文首先基于开发的机械力分解平台,研究了振动对‘红美人’柑橘果实生理品质和代谢的影响;进而通过模拟振动实验和道路运输实验评估了自制物流包装的减振效果,并研究了不同的振动环境条件对果实损伤程度的影响;然后采集了浙江衢州到北京道路全程的车厢加速度频谱,为后续更真实地模拟道路运输提供了数据支撑;此外,还开发了一种可以更好地判断包装材料减振效果的振动传递率测试装置。主要研究结果如下:1.开发了能够单独研究物流振动力的机械力分解平台。该平台可单独研究振动处理对果实机械伤发生的影响,避免碰撞、摩擦、滚动等机械力的干扰,并且可以同时对多个独立果实样品进行分析。该平台还可用于研究挤压力和振动力同时作用对果实机械损伤的影响,也可用于研究不同包装材料对果实振动损伤的保护效果。2.基于机械力分解平台,研究了振动对‘红美人’柑橘果实生理品质和代谢的影响。发现3 h随机振动后,在贮藏第1 d,振动组果实的失重率比对照组高171.43%;振动组硬度在第14 d较对照组低20.53%;呼吸速率在振动后第1 d出现峰值,比振动前升高了122.01%;同时,通过代谢组分析发现,振动后果肉中α-亚麻酸代谢、亚油酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成代谢通路富集程度较高,果皮中酮体的合成与降解、卟啉和叶绿素代谢、植物激素信号转导通路富集程度较高。3.提出了一种用于‘红美人’柑橘果实采后物流的减振包装。测定了三种包装(散装塑料筐、商用礼盒装、自制物流包装)的振动传递率,然后通过模拟振动实验和道路运输实验比较了不同包装对果实的保护效果。结果表明,自制物流包装的最大传递率和果实最易遭受振动损伤的低频段(3-28.69 Hz)的传递率均低于其他包装;虽然散装塑料筐货物密度最高,但其装载的果实在3 h和10 h模拟振动后的损伤率和在贮藏期间的腐烂率均高于商用礼盒装和自制物流包装,说明散装方式不适合用于运输‘红美人’柑橘果实;道路实验A(约13 h)中自制物流包装的果实损伤率只有散装塑料筐的16.89%,说明自制物流包装具有良好的保护效果,同时道路实验A中的自制物流包装的损伤率(8.67%)与模拟振动1 0 h的损伤率(6.6 7%)相似,说明模拟振动的实验结果是可靠的。4.研究了振动时间和振动环境温湿度对果实的影响。结果表明,随着振动时间从3 h增加到10 h,果实损伤率升高了2-3倍;振动10 h时,20℃下果实损伤率(15.56%)为10℃(5.56%)的2.8倍;70%RH环境下振动后果实的损伤率(20.00%)比90%RH环境下(15.56%)增加了4.44%。5.测量了道路运输过程中车厢内果箱的加速度,并研究了果箱在车厢中的摆放位置对果实损伤率的影响。采集了道路运输全程29.5 h共102411个加速度数据样本点,发现了3 Hz和16 Hz两个功率谱密度峰值;车厢后部果实的损伤率最高,而车厢前部果实的损伤率最低;车厢后部果实失重率显著高于前部和中部。6.开发了包装材料振动传递率的测试装置。该装置可以用于正式振动运输试验之前测试包装材料的振动传递率特性,为选择减振性能最佳的包装材料提供实验数据,同时也可以减少正式实验中果实的浪费。为了减少因材料与装置之间存在空隙而造成的实验误差,该装置采用了多层结构设计,使待测材料与装置和振动台面紧密贴合。
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