魏雨曼

（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062）

梨在采摘和儲(chǔ)存的過程中，很容易產(chǎn)生產(chǎn)量和質(zhì)量降低的現(xiàn)象，極大地影響了果品的經(jīng)濟(jì)效益，其中，以機(jī)械損傷帶來的影響最為明顯。機(jī)械損傷是由機(jī)械振動(dòng)的重復(fù)出現(xiàn)導(dǎo)致梨在局部質(zhì)地方面產(chǎn)生的一種變化，在具體儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)倪^程中，梨運(yùn)輸?shù)拿恳粋€(gè)物流環(huán)節(jié)都存在著機(jī)械損傷問題，對(duì)梨自身的理化性質(zhì)、外觀等方面產(chǎn)生較為明顯的影響。本文通過研究梨運(yùn)輸過程中機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的具體影響，結(jié)合機(jī)械損傷的規(guī)律，就如何進(jìn)行減損包裝提出了相應(yīng)的策略，為今后梨在運(yùn)輸過程中降低機(jī)械損傷提供參考。

1 果品機(jī)械損傷的形成原理分析

在果品儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)倪^程中，機(jī)械損傷作為最為常見的影響果品質(zhì)量水平的因素，導(dǎo)致梨在各種外力綜合影響下出現(xiàn)的局部質(zhì)地變化[1]。果品的質(zhì)地水平直接受到細(xì)胞間的結(jié)合力細(xì)胞壁組成物的機(jī)械強(qiáng)度、大小等因素影響，外力形式及其強(qiáng)度的變化對(duì)于果品質(zhì)地的變化劇烈程度有著明顯的影響，從而帶來即時(shí)或延遲的機(jī)械損傷，各種不同類型的外力將會(huì)對(duì)果品的原有質(zhì)地產(chǎn)生各種直接或間接的破壞、損傷。

在果品運(yùn)輸過程中，果品表面的各種介質(zhì)部位將會(huì)反復(fù)接受來自擠壓、沖擊、摩擦等多種力的影響，在表面出現(xiàn)不規(guī)則的環(huán)狀損傷。果品在運(yùn)輸過程中，細(xì)胞壁的強(qiáng)度和細(xì)胞間的連接力也會(huì)在反復(fù)作用的影響下出現(xiàn)變化和破壞，帶來塑性或脆性的損傷，使得果品呈現(xiàn)出一種軟化的趨勢(shì)。即便在果品運(yùn)輸之后并沒有出現(xiàn)任何的表面損傷，但在具體放置的過程中也會(huì)因?yàn)楣z物質(zhì)降解加速出現(xiàn)延遲損傷。

2 果品運(yùn)輸產(chǎn)生的損傷規(guī)律分析

在果品流通運(yùn)輸中機(jī)械振動(dòng)作用主要產(chǎn)生在運(yùn)輸階段，并且包括了一定的機(jī)械沖擊，機(jī)械振動(dòng)的存在是果品疲勞損傷出現(xiàn)的主要因素。就目前學(xué)術(shù)界在機(jī)械振動(dòng)對(duì)貨品方面的損傷研究看來，具體的損傷類型及其規(guī)律可以分為如下三種：

第一，凈重?fù)p傷規(guī)律。果品的凈重?fù)p傷通常都是在儲(chǔ)存過程中發(fā)生的，果品在成堆碼放后始終處于一種靜止?fàn)顟B(tài)，處于某一層次的果品很容易受到其上不同層次果品重量的綜合作用，從而產(chǎn)生靜止損壞現(xiàn)象，破壞損傷的部位通常在彼此接觸的區(qū)域。在果品長時(shí)間儲(chǔ)存的過程中，內(nèi)部果膠的降解使得果品原有的強(qiáng)度以及細(xì)胞間的致密度明顯下降，果品接觸面承受的外部荷載能力逐漸加大，致使細(xì)胞壁之間的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和連接狀態(tài)逐漸遭到破壞。對(duì)于果品而言，壓縮特性是最為基礎(chǔ)的力學(xué)性能，考慮到果膠降解細(xì)胞壁和連接狀態(tài)的破壞帶有明顯的延時(shí)性特征，這也意味著凈重?fù)p傷帶有明顯的延遲現(xiàn)象[2]。

第二，沖擊損傷規(guī)律。沖擊損傷的出現(xiàn)通常是在果品運(yùn)輸?shù)倪^程中因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生碰撞沖擊，且果品遭受的機(jī)械振動(dòng)或沖擊力直接超過了固有的抗沖擊強(qiáng)度限制而導(dǎo)致的[3]。這種沖擊力來源于慣性，會(huì)引發(fā)較大內(nèi)應(yīng)力，通常都是果品和機(jī)械振動(dòng)互碰的，或者是從高處跌落產(chǎn)生的一種沖擊。相關(guān)學(xué)者的研究證明，梨在碰撞過程中的典型加速度時(shí)間模型曲線呈現(xiàn)出一種非對(duì)稱分布的狀態(tài)，且有塑性變形的現(xiàn)象，在彈性變形時(shí)不一定會(huì)出現(xiàn)即時(shí)損傷，但塑性變形的存在將會(huì)使得內(nèi)部的細(xì)胞逐漸出現(xiàn)破裂和變形的現(xiàn)象。因此，為了降低梨在運(yùn)輸過程中因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)或者是沖擊帶來的各種損傷，其沖擊荷載需要嚴(yán)格限制在彈性變形現(xiàn)象發(fā)生的范圍內(nèi)。

第三，機(jī)械振動(dòng)損傷。結(jié)合目前學(xué)術(shù)界的相關(guān)理論研究成果來看，水果在運(yùn)輸過程中單純接受一次機(jī)械振動(dòng)力的影響不會(huì)使得水果產(chǎn)生機(jī)械損傷，但在運(yùn)輸尤其是長途運(yùn)輸?shù)倪^程中，機(jī)械振動(dòng)力的反復(fù)多次作用將會(huì)為水果帶來明顯的疲勞損傷。機(jī)械振動(dòng)將會(huì)使得果品處于一種反復(fù)接受來自外部荷載作用的狀態(tài)，細(xì)胞壁和細(xì)胞間的連接將會(huì)出現(xiàn)明顯的破壞，帶來脆性或塑性損傷。

總之，梨產(chǎn)生機(jī)械損傷的規(guī)律相對(duì)較為復(fù)雜，具體的損傷程度不僅受到振動(dòng)參數(shù)影響，在運(yùn)輸過程中靜壓堆碼的層數(shù)以及包裝方式同樣會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，接下來本文就機(jī)械振動(dòng)對(duì)梨產(chǎn)生的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

3 機(jī)械振動(dòng)對(duì)梨的影響研究分析

3.1 實(shí)驗(yàn)的材料和方法

本次研究選用在水果超市內(nèi)采購的原產(chǎn)于河北的天成水晶梨，結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)的要求，參與實(shí)驗(yàn)的梨需要形狀大小均一，成熟度較為相似，不存在任何外部損傷，每個(gè)梨的重量在180 g～200 g之間。在實(shí)驗(yàn)之前，梨需要保存在恒溫恒濕的環(huán)境下。本次研究使用到的儀器設(shè)備包括水平滑臺(tái)、數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析儀、水果硬度計(jì)與數(shù)字折光儀等。

實(shí)驗(yàn)開始，需要在室溫環(huán)境下將梨放置24 h，并選擇形狀、質(zhì)量、成熟度等方面相對(duì)接近的梨按標(biāo)準(zhǔn)分類，隨后將其均勻放置到振動(dòng)臺(tái)上，使用紙板進(jìn)行梨的隔離，并將梨梗進(jìn)行固定，確保梨在振動(dòng)的過程中不會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)以及彼此之間的相互碰撞，保障梨在垂直方向進(jìn)行單自由度的振動(dòng)。隨后需要將數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析儀固定在梨表面，檢測(cè)梨的振動(dòng)頻率和振動(dòng)加速度。本次所選擇的振動(dòng)加速度分為0.25 g、0.5 g和0.75 g三種，振動(dòng)臺(tái)的頻率具體分為20 Hz、25 Hz、30 Hz和35 Hz 四種。為了對(duì)梨運(yùn)輸距離進(jìn)行合理的模擬，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為60 min，在振動(dòng)完成之后，需要將實(shí)驗(yàn)樣品梨在常溫環(huán)境下放置24 h，削去表皮，并在振動(dòng)區(qū)域選擇不同的點(diǎn)對(duì)梨的可溶性固性物的含量、硬度等進(jìn)行測(cè)試。

在目前有關(guān)果品機(jī)械損傷方面的研究中，不難發(fā)現(xiàn)損傷的果品體積大小與振動(dòng)頻率之間呈現(xiàn)出一種明顯的正相關(guān)關(guān)系。為了進(jìn)一步研究梨在損傷最為嚴(yán)重的振動(dòng)條件下，振動(dòng)的具體時(shí)間與梨果實(shí)質(zhì)地之間的關(guān)系，為后續(xù)在運(yùn)輸過程中的運(yùn)輸時(shí)間和距離選擇提供相應(yīng)的支持，需要分別選擇20 Hz、1 g和25 Hz、1 g的振動(dòng)加速度和振動(dòng)臺(tái)頻率進(jìn)行梨的蠕變實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工作。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討

隨著振動(dòng)儀器加速度的逐漸增大以及共振頻率的降低，梨的內(nèi)部可溶性固形物數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。振動(dòng)臺(tái)在上下垂直振動(dòng)中產(chǎn)生的能量越強(qiáng)，傳遞到梨的內(nèi)部的能量越多，可溶性固型物在梨的內(nèi)部的不均衡分布現(xiàn)象將會(huì)變得越發(fā)明顯，對(duì)梨的理化性質(zhì)產(chǎn)生的影響程度也在逐漸增大。結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，梨的內(nèi)部的可溶性固性物的含量和定頻與35 Hz～40 Hz振動(dòng)范圍內(nèi)的可溶性固性物含量相差較少，且這一含量明顯低于20 Hz～30 Hz振動(dòng)范圍內(nèi)的物質(zhì)含量。

隨著振動(dòng)儀器的垂直振動(dòng)加速度逐漸增大，共振頻率隨之降低，梨的表面硬度水平呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接證明，在振動(dòng)加速度逐步增大、振動(dòng)頻率逐漸減小的情況下，振動(dòng)能量將會(huì)明顯增加，梨和振動(dòng)臺(tái)的接觸面受力水平持續(xù)增大，表面果皮的損壞程度會(huì)劇烈增加，直接喪失對(duì)于內(nèi)部果肉的保護(hù)能力，很容易帶來組織的纖維化現(xiàn)象，這也是梨的硬度減小的主要原因，對(duì)梨的內(nèi)部組織、硬度將會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損害。梨的硬度在共振頻率下與25 Hz～30 Hz基本維持一致，這也意味著共振頻率在梨的硬度方面的影響相對(duì)較低。在同一個(gè)頻率下，振動(dòng)儀振動(dòng)中的加速度和振動(dòng)臺(tái)之間的位移距離的正相關(guān)關(guān)系十分明顯，振動(dòng)儀器激發(fā)的能量水平明顯提升，梨的內(nèi)部吸收的能量也會(huì)直接增加，這也意味著加速度數(shù)值對(duì)于梨的硬度及內(nèi)部可溶性固形物的數(shù)量影響相對(duì)較為明顯[4]。

在加速度完全一致的情況下，振動(dòng)頻率的逐漸增大卻使得梨的受損的體積數(shù)值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，加速度達(dá)到0.75 g之后，梨的損傷程度明顯降到最低。在振動(dòng)頻率保持一致的情況下，梨的損傷體積與加速度之間呈現(xiàn)出一種明顯的正相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)槔嬖谶\(yùn)輸過程中同時(shí)受到了疲勞損傷和振動(dòng)能量吸入的雙重影響。梨在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的機(jī)械損傷是因?yàn)橥獠苛α康拇嬖?，?dǎo)致細(xì)胞間的結(jié)合力以及細(xì)

胞壁中成分的機(jī)械強(qiáng)度逐漸被削弱。梨在運(yùn)輸過程中的機(jī)械損傷可以分為即時(shí)和延遲兩部分，即時(shí)損傷是因?yàn)檎駝?dòng)激發(fā)的能量過分強(qiáng)烈，使得表皮細(xì)胞出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p壞；而延遲損傷則是在振動(dòng)頻率相對(duì)較小的情況下，受到了多次反復(fù)的振動(dòng)作用，能量在梨的內(nèi)部不斷積累，并且細(xì)胞從之前的彈性變形逐漸轉(zhuǎn)化為塑性變形，在靜止一段時(shí)間之后，會(huì)因?yàn)楣z溶解速度加快的影響產(chǎn)生延遲損傷。即便在同一個(gè)加速度數(shù)值下，頻率的增加使得振動(dòng)產(chǎn)生的能量數(shù)值逐漸下降，梨吸收的能量數(shù)值也在不斷降低，體積損傷程度也能得到明顯控制，這也直接意味著在機(jī)械振動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^程中，振動(dòng)頻率較低以及加速度相對(duì)較高，對(duì)于梨帶來的損害最為嚴(yán)重。

4 機(jī)械振動(dòng)對(duì)梨的影響的減損包裝策略

4.1 裝箱中的技術(shù)控制

在梨的運(yùn)輸過程中，為了進(jìn)一步降低機(jī)械振動(dòng)帶來的各種損耗，需要對(duì)果品的裝箱技術(shù)不斷進(jìn)行優(yōu)化。在梨裝箱時(shí)不要達(dá)到過滿的狀態(tài)，否則有可能會(huì)因?yàn)槌惺艿絹碜韵嗷サ闹貕憾a(chǎn)生壓傷現(xiàn)象，在運(yùn)輸過程中機(jī)械振動(dòng)的存在也很容易使梨受到靜重沖擊而產(chǎn)生破損。在梨裝載的過程中裝載數(shù)量也不能太少，否則將會(huì)導(dǎo)致果品之間的空隙增大，在振動(dòng)過程中，彼此之間的碰撞強(qiáng)度數(shù)值會(huì)明顯增加，容易增加果品損傷現(xiàn)象的發(fā)生概率[5-6]。裝箱和設(shè)計(jì)人員需要綜合考量運(yùn)輸過程中的路況以及運(yùn)輸距離等因素，對(duì)于裝箱時(shí)的貨品數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格管控。

4.2 儲(chǔ)藏運(yùn)輸過程控制

考慮到我國梨產(chǎn)地較為分散，并且品種、質(zhì)量的差異明顯，銷售通常都依賴于個(gè)體戶，水果生產(chǎn)商通常會(huì)委托當(dāng)?shù)氐娜藛T進(jìn)行收購，隨后租用社會(huì)上的各種閑散車輛，將梨運(yùn)送到城市內(nèi)部的批發(fā)市場(chǎng)、水果超市。目前，我國的鐵路經(jīng)營機(jī)制對(duì)于梨這類生鮮產(chǎn)品的銷售而言作用相對(duì)較低，汽車仍是生鮮產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。但在梨運(yùn)輸?shù)倪^程中，因?yàn)橄嚓P(guān)人員專業(yè)和管理能力的不足，導(dǎo)致整體的運(yùn)輸狀況較為惡劣，機(jī)械振動(dòng)對(duì)于梨品質(zhì)的影響變得越發(fā)明顯。為了進(jìn)一步降低梨在運(yùn)輸過程中的損傷，必須對(duì)其裝卸過程進(jìn)行有效控制[7]。

4.3 設(shè)計(jì)各種緩沖包裝

考慮到機(jī)械振動(dòng)對(duì)于梨的外表皮、內(nèi)部組織以及

可溶性固形物都會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，需要在減損包裝設(shè)計(jì)的過程中合理引入緩沖包裝[8]。一般而言，緩沖包裝中的緩沖襯墊可以在果品遭受沖擊時(shí)，通過壓縮變形吸收各種能量，最大程度上降低梨運(yùn)輸中產(chǎn)生的損傷[9]。在緩沖包裝設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員需要使用合理的方法計(jì)算沖擊變形數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定緩沖包裝材料的應(yīng)力和應(yīng)變特性，并對(duì)各種靜載和機(jī)械運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的壓縮力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終確定果品在運(yùn)輸過程中機(jī)械振動(dòng)帶來的能量變化，得出緩沖包裝內(nèi)部緩沖襯墊的具體厚度[10]。

5 總結(jié)

綜上所述，機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象的存在對(duì)梨的品質(zhì)產(chǎn)生的影響十分明顯，最終將會(huì)影響到果品的總體經(jīng)濟(jì)收益。減損包裝設(shè)計(jì)作為降低機(jī)械運(yùn)輸過程中機(jī)械損傷的有效方法，需要相關(guān)人員對(duì)梨運(yùn)輸?shù)木唧w路程作出考量，在使用緩沖包裝的同時(shí)，對(duì)于裝箱中的數(shù)量和運(yùn)輸過程環(huán)境進(jìn)行有效管控，尤其是需要對(duì)溫度環(huán)境進(jìn)行合理控制，最大程度地降低機(jī)械振動(dòng)對(duì)梨品質(zhì)帶來的損傷。