高端蛋品保鮮包裝設計研究

張紅宇 高智勇 魏小捷

摘 要：現有的高端蛋品包裝在功能設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，外部設計選用瓦楞紙板+鋁箔的復合材料，內部使用蓄冷冰袋。內外包裝的所有結構都一紙折疊成型，充分利用瓦楞紙板的緩沖性能，堆疊穩固，加工簡單，可以較全面地滿足多種物流環境下的包裝要求，能有效地保障高端蛋品的新鮮質量。

關鍵詞：高端蛋品；保鮮包裝；包裝設計

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

高端蛋品即特色禽蛋，一般指天然農場或其他大自然環境中以天然谷物飼養的特種禽類所產的蛋品或以專業技術培養的具備特殊功效的蛋品。特色禽蛋生產全過程天然無污染，不添加激素、農藥及各種重金屬物質，不僅營養價值高，而且口感極佳，味道更好。因其生產難度高、產量少，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展，但其數量增長背后的問題也有很多，大多數蛋品包裝功能單一，設計考量不足，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、結構設計作了分析，并嘗試性地給出了一種保鮮包裝設計方案。

1 國內市場上高端蛋品包裝的常見類型及問題

1.1 國內市場上常見的高端蛋品包裝

目前國內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生有毒的廢氣、廢水、廢棄物，對環境沒有污染；紙漿塑模產品在廢棄回收后可繼續作為原料重復使用。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，不能很好地保護產品。PVC塑料包裝盒所使用的PVC在生產、使用和回收過程中所產生的聚氯乙烯、二噁英等物質對人體有害，在自然環境中無法消散，會造成生態環境威脅。

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成型的禽蛋包裝。此類包裝盒所使用的材料來源廣、生產成本低。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，在性能上綠色環保，易于回收處理。

1.2 高端蛋品包裝設計存在的問題

高端蛋品包裝設計的市場空間很大，但總的來說存在著市場需求與設計標準不一、設計功能不全的矛盾。

一是研發不足。目前，擁有自營農場的中小特色蛋品企業在增多，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。但是缺乏專業的包裝人才，研發投入不足，所用包裝未經過嚴格的包裝測試，蛋品包裝因保護性能不足，導致產品壞損的情況時有發生。二是環保達標不充分。高端蛋品是一種綠色天然產品，人們在購買時自然希望其包裝也是綠色無污染的。國內包裝在設計理念上已具有遵循綠色環保原則的意識，但市場上蛋品包裝的環保性能達標不充分，相當多的包裝材料不可自然降解，包裝的循環利用程度低。三是保鮮功能缺乏。市場上的高端蛋品包裝在功能設計上偏重于重點保護內容物免受機械損傷，而相對忽視其他如溫度、濕度等因素的影響，現有大多數蛋品包裝功能單一、保鮮效果差，在流通過程中不能保障內容物質量。加上國內冷鏈物流體系還不完善，一些環節無法保障低溫配送，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 流通環境中影響蛋品質量的因素

蛋品在適宜的儲存環境中保質期可達40天以上，但在夏天常溫環境中保質期降到10天以下。在流通過程中，影響蛋品質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，碳酸鈣質地較脆，所以蛋殼具有易碎的性質，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，如果包裝物內不透氣、環境潮濕，會使蛋殼外的保護膜溶解失去保護作用，加速雞蛋變質。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，因其產品與應用環境的要求，蛋品包裝在設計時，結構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，對生態環境有隱患。目前，電商渠道銷售的蛋品其內包裝大多采用泡沫塑料。

干草是農場環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。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，成型后穩定性差。盡管干草有些缺點，但因其環保和性狀的特色，在發達國家用干草作為蛋品包裝的比較多，但國內應用較少。

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成。瓦楞紙板質量較輕，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；綠色環保，易于回收處理。瓦楞紙板與其他材料相比表現出許多優越性，因此被越來越廣泛地應用。

瓦楞紙板根據楞型不同，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。

瓦楞紙經濟環保，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計方案的內部緩沖材料選擇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于A型瓦楞，能承擔重物的各向作用力，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溫度的相對穩定。[3]熱量傳遞主要通過熱傳導、熱對流和熱輻射，可以通過導熱系數了解物質材料的熱傳導、熱對流的效果，導熱系數越高熱傳遞越容易。[3]

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

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。鋁箔可以與復合加工性能很好的瓦楞紙板復合，使包裝的保溫功能更完善。[2]參照這一結論，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+鋁箔的復合材料。

而蛋品包裝的內部保溫設計可以考慮使用冰袋，通過冰袋制冷來保持包裝盒內的低溫。市場上的冰袋大都為可重復使用型，其注水口采用自封結構，注水后不需封口，袋內粉劑迅速吸水成為膠質狀，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；從冷鏈低溫環境轉移到常溫環境后，空氣中的水汽在低溫包裝表面液化成水滴，使外包裝受潮；內部冰袋表層結晶水溶化使包裝內部或產品受潮。潮濕會使包裝內滋長細菌，也會影響到蛋品的透氣性，從而影響到蛋品的保鮮和質量。所以，高端蛋品包裝材料應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。由此表可以發現，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構設計

3.1 高端蛋品包裝的緩沖結構設計要求

蛋品是易碎的產品，僅憑材料提供的緩沖性能是不足以保護蛋品的，還需要緩沖結構的承載保護能力，這種結構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構設計需要滿足以下條件：

首先，具備良好的緩沖保護能力，可以通過減小正應力或者增加緩沖面積的方式來保護產品。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，具備足夠的穩定性，防止其在物流過程中失去原有的平衡形態。[5]

3.2 蛋品的結構特征

進行包裝的結構設計之前，首先要收集包裝對象的形態資料，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、飼料及產蛋季節有密切關系。我們先后測定了特色禽蛋的質量分布、外形尺寸以及殼厚，結果見表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構單元

在外部沖撞力大小一定的情況下，可以通過包裝的緩沖結構增加蛋品的受力面積來減小外力的破壞。緩沖結構的設計思路是：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，則正應力大。

緩沖結構單元的數值如下：根據本文前面的數據，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；根據緩沖墊的結構要求，取緩沖結構單元角度σ為80度；根據禽蛋短徑42毫米，單元結構底邊長取45毫米，由此可以算出圖中的L（即緩沖墊的側邊長）等于35毫米。

3.4 高端蛋品包裝的緩沖結構組合

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

這種結構充分利用了瓦楞紙板的緩沖性能，節省空間，成本低，堆疊方便、穩固。緩沖結構一紙折疊成型，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計

高端蛋品包裝的整體包裝設計思路是：中間放置30枚蛋品及其緩沖結構組合，共一層，兩側放置冰袋，這樣蛋品包裝內兩側受熱均勻，能更好地保持蛋品質量。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，因此冰袋放置區寬度設為80毫米。外包裝設計如圖3所示。

外包裝通過一紙折疊成型，內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。內部緩沖材料選擇B型瓦楞紙板。內部保溫使用冰袋。

內部緩沖結構單元由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。緩沖結構單元通過5×6的排列形成緩沖結構組合，可放置30枚蛋品。

整體包裝盒的中間放置30枚蛋品及其緩沖結構組合，兩側放置冰袋。內外包裝的所有結構都一紙折疊成型，堆疊方便穩固，加工工藝簡單，經濟環保，成本低。

高端蛋品包裝設計方案，可以較全面地滿足多種物流環境下的包裝要求，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量。

參考文獻：

[1]馬美湖.我國禽蛋產業發展現狀及需解決的重大科技問題[J].華中農業大學學報（社會科學版），2010（05）：12-18.

[2]王建清.包裝材料學[M].北京：中國輕工業出版社，2009.

[3]高斯，錢靜.保溫包裝整體設計及結構分析[J].包裝工程，2010，31（7）：51-53.

[4]侯輝，趙春燕，蔡建.高防潮阻隔性封套包裝復合材料設計探討[J].包裝工程，2014，35（11）：145-148.

[5]原方.工程力學[M].北京：清華大學出版社，2006.