果蔬類農產品紙包裝檢測技術解決方案

蘇紅波 郭素梅 郭利斌 王傳賢

（杭州品享科技有限公司紙制品檢測研發中心，浙江杭州 310022）

造紙工業是國民經濟的基礎產業，在國際上是被公認的“永不衰竭”的工業，造紙工業的發展對其他產業都會產生不同程度的影響。隨著國民經濟的發展，中國對紙產品的需求不斷提高。2018 年中國生產紙板10 435 萬噸，超過美國的7 206 萬噸，成為世界上紙和紙板生產量最高的國家，占世界總量的38.7%[1]。在我國《包裝通用術語》的國家標準中，對包裝下了明確的定義：“包裝是為在流通過程中保護貨物、方便儲運、促進銷售，按一定技術方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱。也指為了達到上述目的而采用容器、材料和輔助物的過程中施加一定技術方法等的操作活動。”由于我國果蔬冷鏈物流不健全，每年約有1.3 億噸的蔬菜和1 200 萬噸的果品在運輸中損失，腐爛損耗的果蔬可滿足近兩億人的基本營養需求，造成經濟損失達750 億元[2]。作為農產品的未來發展需要，加快和促進農產品現代化包裝成為我國當前經濟發展的必然選擇。

1 果蔬菜農產品的包裝

1.1 水果類包裝

作為我國農業中繼糧食和蔬菜的第三大支柱型產業，水果產業每年能達到2 億噸以上的產量且已連續多年位居全球第一，不僅豐富了國民的飲食多樣性，更加助力國家的經濟發展。然而整個產業巨大的產量也因從采收到銷售各個環節的損耗，帶來了巨量的虧損。流通環節造成的損失占總產量的25%-45%[3]。

現在互聯網新經濟、新電商快速發展，國家統計局報告顯示，到2020 年末中國常住人口城鎮化率超過60%，各類大賣場層出不窮，電商平臺競爭加劇，消費者對于各類水果的可選余地增加，從而對產品包裝的需求更加苛刻。因為一個好的包裝，吸引了老百姓的眼球，提高了大家的購買欲望，同時也促進了水果的銷量，甚至提高了產品的檔次和盈利空間。同時，一款合適的外包裝，加快了水果的流通與銷售，減少了水果的損耗，大大提高了果農的收入，促進社會的發展。

1.2 蔬菜類包裝

同水果類包裝相似，我國新鮮的蔬菜，從產地到城鎮各批發市場，再到各地的農貿市場，這個過程中，要么沒有包裝，要么是紡織袋類包裝，在這個運輸與轉運的過程中，蔬菜因缺少防護而造成的壓壞腐爛較為普遍，損耗損失大。

在零售環節，蔬菜因缺少相應的包裝防護，受到各項二次污染。近年來，大超市、大賣場、大電商平臺，均興起了盒式選購或配送模式，蔬菜精選、去除破損變質部分；洗凈、分切，再進行小包裝銷售。自2020 年疫情爆發以來，城市小區蔬菜網上配送市場容量迅速擴大，并且前景相當可觀，很多電商平臺進入這一新興領域競爭，各類富有創意的果蔬類包裝層出不窮，見圖1。

農產品包裝容器包括：塑料包裝容器、紙包裝容器、木質包裝容器、金屬包裝容器和纖維包裝容器。因紙包裝有以下幾大優點：（1）既輕便又能保護商品；（2）便于印刷文字說明，促進商品銷售；（3）攜帶方便，成本較低，便于推銷。因此紙包裝容器成為現在支柱性的傳統果蔬包裝用材料，其占包裝總產值的45%左右。

圖1 富有創意的果蔬包裝

表1 瓦楞芯（原）紙技術指標

2 果蔬類農產品對包裝容器的要求

GB/T 34343-2017《農產品物流包裝容器通用技術要求》[4]對紙包裝容器要求，果蔬類農產品包裝容器應具有防震、防沖擊等功能。果蔬類農產品包裝用瓦楞紙箱，宜選用釘合形式瓦楞紙箱，建議采用寬度為1.5 mm 以上的金屬釘線，裝釘必須經防銹處理。釘線不應有銹斑、剝層、龜裂等質量問題；釘合接縫應釘牢、釘透，不應有疊釘、翹釘等缺陷。

3 果蔬類農產品對包裝材料的要求

GB/T 34344-2017《農產品物流包裝材料通用技術要求》[5]對農產品的紙箱包裝材料要求如下：宜選用箱紙板、瓦楞紙板、蜂窩紙板等材料；包裝應具備較輕質量、良好的透氣性和折疊性能、印刷性能；果蔬紙箱包裝材料宜選用瓦楞紙板；瓦楞原紙在加工過程中應控制有害礦物質填料用量，含量必須符合國家相關法律法規和標準的要求；箱紙板應符合GB/T 13024-2016《箱紙板》的規定；瓦楞原紙應符合GB/T 13023-2008《瓦楞芯（原）紙》的規定；蜂窩紙板應符合BB/T 0016-2018《蜂窩紙板》的規定；瓦楞紙板應符合GB/T 6544-2008《瓦楞紙板》的規定。

3.1 瓦楞原紙

瓦楞原紙是指用于生產瓦楞紙板芯層的包裝紙，即構成瓦楞紙板波紋狀瓦楞所用的原紙材料。它經過瓦楞生產線瓦楞輥加熱成型。

根據GB/T 13023-2008《瓦楞芯（原）紙》[6]，其技術指標應符合表1 規定。

3.2 箱紙板

箱紙板用于制造瓦楞紙板用的非涂布箱紙板，非漂白漿掛面箱紙板。主要分為用純木漿或者80%以上木漿的牛皮箱紙板、牛皮掛面箱紙板以及未用硫酸鹽木漿抄造的普通箱紙板（用廢紙掛面）3 種類型。純木漿國內很少，主要以進口為主，牛皮掛面國內產量今年逐年增大，普通箱紙板是產量最大的品種，如現在比較流行的水果紙箱、紙盒包裝。

根據GB/T 13024-2016《箱紙板》[7]，其技術指標應符合表2規定。

3.3 瓦楞紙板

瓦楞紙板是指由一層或多層瓦楞紙粘合在一層或者多層紙或紙板之間，用于制造瓦楞紙箱的一種復合紙板。瓦楞紙板的瓦楞波紋相互并列成一排，相互支撐，形成三角或者波形結構體，具有較好的機械性能如抗壓、抗彎、緩沖等。UV 型瓦楞紙板的楞型結構及尺寸應符合表3 的要求。

表2 箱紙板技術指標

表3 瓦楞紙板的楞型結構及尺寸

對于瓦楞紙板的厚度：單瓦楞紙板厚度應高于表3 所規定相應楞高的下限值；多層瓦楞紙板厚度應高于表3 所規定的下限值之和。

瓦楞紙板分為單瓦楞紙板(S)、雙瓦楞紙板（D）和三瓦楞紙板（T）3 種。根據GB/T 6544-2008《瓦楞紙板》[8]，其技術指標應符合表4 規定。

3.4 蜂窩紙板

蜂窩紙板因具有較輕的重量、較高的平壓強度、良好的緩沖性能和抗震性能，同時在隔音隔熱、安全、可回收重復利用方面具有較好的優點，是一種成本低廉的綠色包裝緩沖材料，特別適合運輸包裝貴重、重型、易損的商品，如家電、機電類產品。目前，蜂窩紙板既能作為包裝的結構材料，又能作為包裝的緩沖材料，已活躍在我國包裝行業，成為包裝工作從業人員的寵兒[9]。

根據BB/T 0016-2018《包裝材料 蜂窩紙板》[10]規定：其平壓強度值不應低于表5 的規定。

4 果蔬類農產品包裝常見質量問題

（1）包裝原紙質量不符合要求

原紙克重相差；紙張等級（耐破指數、環壓指數、耐折度）混亂；白度、色牢度等不符合標準要求，其他相關的偷工減料行為。

（2）包裝件物理指標不達標

常見的有瓦楞紙板邊壓強度、瓦楞紙箱空箱抗壓強度、瓦楞紙板耐破度、表面彩印耐磨牢度性能、紙張可勃吸水性等指標低于標準要求。

（3）印刷色差較大

同一批次紙包裝，存在顏色深淺不一；同一品種不同供應商之間的色差明顯；同一供應商不同批次包裝存在顏色波動。

（4）其他質量缺陷

覆膜不平整，上光效果不佳，套印不準，接舌假粘或膠水外溢，文字內容漏印，壓線開裂或偏淺，折疊性能差，模切錯位、天窗脫落、提手斷裂或脫出等。

最終導致的包裝質量問題是成品紙箱破損、變形、色差、掉色、磨損等產品外包裝質量問題。結果是銷售方的投訴、消費者購買欲望降低、產品市場銷售額下滑。

表4 瓦楞紙板技術指標

表5 包裝材料蜂窩紙板技術指標 單位：kPa

5 果蔬類農產品包裝測試技術

（1）試樣采取和處理

試樣采取按GB/T 450 進行，處理按GB/T 10739 進行。標準大氣條件：最佳的環境條件為溫度（23±1）℃，相對濕度（50±2）%。

（2）定量和橫幅定量差

定量是一項基本物理指標，它的高低及均勻性直接影響著紙張、紙板和瓦楞紙板的物理強度、力學、光學和印刷性能。定量與價格有關，原紙的采購是按重量計算的，而紙箱、紙板生產企業的核算是按單位面積進行計算的。定量的測定按照GB/T 451.2 的規定進行，用圓形定量取樣器準確地切取10 張面積為100 cm2的試樣，用合適分度的天平稱量質量，然后乘以10 即為該試樣的定量。

橫幅定量差是試樣橫幅定量的最大值和最小值之差與試樣定量平均值的比值，以百分比（%）表示。橫幅定量差按GB/T 451.2 進行測定。

（3）緊度

圖2 紙包裝品質管理系統界面

按照GB/T 451.3 的規定進行測定。用紙和紙板厚度測定儀測量試樣的厚度，除以定量，計算緊度值。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（4）橫向環壓指數

原紙的環壓強度影響瓦楞紙箱的抗壓強度。橫向環壓指數按照GB/T 2679.8 的規定進行測定。先環壓取樣器，再用厚度測定儀測量厚度，根據厚度選擇合適的試驗中心盤，然后裝樣，將裝好試樣的中心盤放在壓縮強度試驗儀的下壓盤中間位置，啟動測試。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（5）平壓指數

原紙平壓指數按GB/T 2679.6 規定進行測定。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（6）縱向裂斷長

縱向裂斷長的測定按照GB/T 12914-2018 的規定進行測定。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（7）吸水性

吸水性主要影響瓦楞紙箱的防潮性能。吸水性按GB/T 1540規定進行測定。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（8）交貨水分

交貨水分按GB/T 462 的規定進行。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（9）耐破度和耐破指數

耐破度是指由液壓系統施加壓力，當彈性膠膜頂破紙樣圓形面積的最大壓力，以千帕（kPa）表示。耐破指數是耐破度除以定量以千帕平方米每克（kPa·m2）/g 表示。箱紙板的耐破度直接影響瓦楞紙板的耐破度。紙和紙板耐破度使用紙張耐破度測定儀按GB/T454 進行測定，瓦楞紙板耐破度使用紙張耐破度測定儀按GB/T1539 進行測定。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（10）橫向耐折度

按橫向裁樣的耐折度為橫向耐折度。橫向耐折度主要影響紙箱搖蓋的耐折性能，箱紙板橫向耐折度按GB/T 457 的MIT 耐折法進行測定，初始張力為9.8N，可以用MIT 耐折度測定儀進行檢測。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（11）邊壓強度

邊壓強度直接影響瓦楞紙箱的抗壓性能。邊壓強度的檢測按GB/T 6546 的規定進行測定。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（12）粘合強度

粘合強度按GB/T 6548 的規定進行。國標規定瓦楞紙板任一粘合層的粘合強度應不低于400N/m，是為了找到瓦楞紙板最薄弱環節。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

（13）平壓強度

蜂窩紙板的平壓強度的檢測按BB/T 0016-2006 的規定進行。檢測數據通過WIFI 實時傳送到品質管理系統服務器。

6 檢測大數據分析

PNQMS100 紙包裝品質管理系統界面如圖2 所示，是一款專用針對紙包裝檢測中心的品質數據管理軟件。能夠實現快速地采集到檢測設備測試數據，運用挖掘技術、云計算技術，方便客戶控制檢測設備，管理數據等。我們利用檢測數據采集系統、紙品檢測管理系統，為用戶提供客戶管理、儀器管理、模塊管理、樣品管理、請檢管理、指標管理、檢測管理、基礎管理等業務服務。

PNQMS100 系統能夠對每一批的來料、每一批的成品檢測數據進行統計、匯總分析，能夠輸出PDF 標準的檢測報告，或者導出EXCEL 數據表，便于客戶的數據分析。比如可以按時間段、按原紙或紙箱的類別、產品編號、供應商、紙箱客戶、物理指標等進行篩選，數據分析、合格率分析和趨勢分析等。

7 結論

果蔬零售企業朝連鎖化、平臺化的新零售發展，果蔬類包裝檢測向大數據、智能化方向發展是一種必然。本文提出了一種基于分析GB/T 34344—2017《農產品物流包裝材料通用技術要求》標準，詳細分析各類關鍵檢測項目內容和方法，并通過PNQMS100 信息化品質管理系統，對各項果蔬包裝箱各項檢測指標進行信息化檢測及管理的解決方案，智能綜合檢測報告，進行包裝品質大數據的分析；同時通過原紙數據，優化配料，從而有效控制成本，幫助農產品包裝行業用戶從傳統實驗室手工作業中解放出來，有更多的時間與精力，進行數據和品質分析等重要工作。