从流变学的观点来看,果蔬属于勃弹性物体,当果蔬组织在屈服极限(生物屈服点)以内时,表现为黏性流动变形及弹性变形相组合的复杂力学特性。在流变学中,典型的黏性体表现为带有阻尼的塑性,典型的弹性体则在应力的作用下呈可以完全恢复的变形。新鲜果蔬组织的力学特性则是上述两种力学特性的多次组合。其振动造成的物理损伤主要有如下几种。
如果蔬组织受到高于生物屈服点的应力,则会造成细胞破裂,造成永久性机械损伤。因此,果蔬组织的黏弹性与生物屈服点组合成为果蔬组织抵抗运输中主要外力作用(振动、挤压、碰撞)的生物力学基础。至于果蔬组织对摩擦的适应性,主要取决于表皮组织的结构和强度。
振动是果蔬运输时的基本环境条件。振动的物理特征主要为振幅与频率。振动强度以振动所产生的加速度来分级,达到一个重力加速度为I级,记为1g,据日本中村等的研究,Ig以上的振动加速度可直接造成果蔬的物理损伤,lg以下的振动也可能造成间接损伤。
一般来说,由于果蔬具有良好的黏弹性,可以吸收大量的冲击能量,因此,作为独立个体的抗冲击性能很好。如中马等(1970)曾测得,高达45g的加速度才会造成单个苹果的跌伤。但是,实际上,1g以上的振动加速度就足以引起果蔬的损伤,这是因为,货车车厢的振动常激发包装和包装内产品的各种运动。这些因素的相加效应常可在一般的振动强度下形成足以对某些个体的果蔬造成损伤的冲击。此外,对于还不至发生机械损伤的振动,如果反复增加作用次数,那么果蔬的强度也会急剧下降。这以后,如果遇到稍大的振动冲击,也有可能使果蔬产品受到损伤(O' Brien, 1965)。中马等(1970)曾报道,草莓在运输中,由于微小的振动,包装上部的果实软化加重,运输距离越长,强度下降越重。振动对果蔬造成的机械损伤主要有如下原因。
1.运输中的撞击果蔬在运输中,果蔬的单体之间会互相撞击。有人测定,在卡车运输中,通常发生的振动加速度多为5级,而在包装物内装的不紧密或无内包装物时,振动加速度远远大于5级。因此在长途运输中,果蔬长时间的互相撞击和振动,将会引起果蔬的严重物理损伤。
2.运输中的二次振动一般情况下,果蔬振动后,振动力被箱子、填充物等所吸收或者产生滑动,使果蔬所受的冲击力有所减弱。但是,如果在运输中振动次数较多,由于果蔬在箱内下沉,使箱的上部产生了空间,逐渐地使果蔬与箱子产生二次振动和旋转运动。这种情况在箱子上部最显著,上部的加速度为下部的2-3倍。其结果,上部的果蔬轻者变软、重者受伤。同时,这种损伤与箱子的大小和装载量有关,箱子越大,装的越多,损伤越严重。
3.运输中的共振果蔬在运输途中,箱内的果实之间、箱子与箱子之间、箱子与车之间的振动频率一旦和谐时,就会产生共振现象。有时,在车的上部就会产生较强的振动,共振点每分钟达百次以上,上部箱子受到上下、左右方向几倍的振动,使果蔬严重损伤。尤其在道路不平,车速过快时,这种共振更加频繁。另外,车内箱子垛得越高,共振就更严重。还有,即使垛同样高度,若箱子较小,垛得箱子越多,上面箱子的振动也就越大。
4.运输中的压力果蔬在运输中受到的压力主要有静负重力和反复加压力两种。
在一个箱子内部,下部的果蔬不断地受到上部果蔬静负荷的压力,箱子越大,这种压力越大.在同一个车内,下部果箱一方面受到由上部果箱的静止负重,另一方面,也受到运动中的负重压,使下部果箱受到很大压力。这种压力因果箱的大小,垛的高低而异。
果蔬在运输中,发生1级以下的振动可能有无数次,由于反复振动,下部果蔬受到反复加压,使果蔬的抗压强度急剧下降。如果受到较大振动冲击,果蔬就会受到损伤。在长途运输中微小的振动是难以避免,果蔬的鲜度必然受到影响。但大的振动是可以防止的,如道路不平,可采取减速等,防止果蔬反复加压。另外,长途运输用的果箱,应根据所装果蔬的耐压特性,选择大小、形状和抗压力不同的果蔬箱。