冷链物流发展与现状【冷链物流中制冷技术应用的现状与发展】

　　 [摘要] 本文分析了我国冷链物流系统中制冷技术的应用现状,介绍了国外几种先进制冷技术的应用,为我国冷链物流特别是冷藏运输的发展提供借鉴。 　　[关键词] 冷链物流 制冷技术 应用 发展
　　
　　冷链物流是指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售,到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下,以保证食品质量,减少食品损耗的一项系统工程。它是随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来的,是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程,是需要特别装置,需要注意运送过程、时间掌控、运输型态、物流成本所占成本比例非常高的特殊物流形式。
　　作为一项系统工程,冷链物流包含和涉及的技术领域广泛而复杂。2010～2015年中国冷链物流行业市场调查与发展前景分析报告中提到,冷链物流行业发展技术环境包括四个方面,首要就是冷藏冷冻技术。没有先进的制冷技术支持,冷藏运输质量就无法得到保障,现代冷链物流就是纸上谈兵。因此,制冷技术是冷链物流系统的核心技术平台,是冷链服务品质的根本保证。
　　一、我国冷链物流制冷技术的应用现状及问题分析
　　从冷藏、保鲜、节能和自动化技术来看,国际上普遍运用的冷藏、冷凝、气调、冷藏集装箱多式联运等先进的制冷技术在国内一些行业龙头企业已成熟应用,各类保鲜、先进的包装技术以及涉及节能方面的技术在国内大型的果蔬基地和冷藏基地,如“上海名特农产品国际物流与交易基地”、“宁波远东冷藏物流基地”已得到成功运用,自动化冷藏技术、各类传感技术、自动化测量温控技术、无线射频识别技术、空间定位技术、动态信息监控技术也逐步从局部尝试向更大范围推广。总体而言,国内冷链制冷技术体系随着冷链物流需求市场的快速发展已初步确立。但是与国际先进国家相比,我国的冷链物流制冷技术体系仍存在诸多问题,主要反映在以下几个方面。
　　1.基础设施薄弱,自动化程度不高
　　从冷藏运输能力看,美国有冷藏车16万辆,日本有冷藏保温车12万辆,我国保温车仅有约3000辆;从预冷保鲜率看,欧美处理能力达80%-100%,我国仅30%;从冷藏运输率看,欧、美、日等发达国家达80%～90%,我国不足30%。此外,我国冷藏设施普遍自动化水平不高,国外已成熟运用的自动化测量和自动识别技术没能得到规模应用。
　　2.流通领域中的保鲜、包装技术亟待提高
　　在发达国家,食品冷链产品的产后损失率只有1.7%～5.0%,而在我国,粮食平均损失达14.8%,果蔬损失率达20%～30%。目前在冷链中需要保鲜的多为初级农产品,加强保鲜新技术和包装新材料的应用,已成刻不容缓的课题。
　　3.冷链节能意识和节能方案的设计需不断增强
　　冷链物流环节涉及多种能源利用,特别是电、油和水等基础能源的应用,目前我国建设和使用的冷链设施多数只考虑冷链环节的应用,但对节能减排考虑不足,如何加强现行冷链设施的节能改造和新节能技术综合运用变得尤为迫切。
　　二、国际冷链物流制冷技术的发展
　　国际上对食品质量与安全提出了越来越高的要求,并积极探索先进的制冷技术以保障易腐食品对冷链运输的需求。当前有关制冷新技术的发展表现在如下几方面:
　　1.空气制冷技术的发展
　　空气制冷系统在低温下的宽温度范围内,具有运行性能优良、无臭无害且制冷速度快的特性,非常适合于食品的冷冻冷藏。传统的单级蒸汽压缩制冷技术,很难满足易腐食品冷藏及运输的低温要求和运行工况;多级压缩或复叠式蒸汽制冷,则导致系统COP(制冷效率)的降低和投资的增加。因此,随着冷藏运输对制冷技术需求质量的不断提高,以及运输过程中环保问题的日益突出,空气制冷技术又一次成为世界关注的焦点。先后有美国、澳大利亚、德国、日本、英国等进行了空气制冷装置的研究试验,研究范围涉及食品冷冻、冷藏储存及冷藏运输等冷链物流的各个环节。
　　美国是空气制冷技术应用最早、技术最成熟的国家之一。虽然目前只有少数闭式空气制冷系统用于美国食品的冷链市场,但统计显示,75%的食品加工厂家希望使用空气制冷系统,而且47% 的食品企业有强烈的使用意向。美国学者PaulChen在其研究中,详细阐述了空气控制技术应用于新鲜水果冷藏运输的优越性,指出空气控制技术可以通过抑制水果的呼吸,延缓水果的成熟过程,抑制病菌,减缓衰变,并起到防治虫害的作用。学者Thomas Pelsoci分析了美国食品加工业运用闭式空气制冷系统的市场状况,他指出,由于不同食品对冷冻或冷藏的低温环境要求不同,因此在储藏或运输过程中,温度可在0℃～-100℃大范围内调节,并且要求制冷系统长期在-30℃以下运行。
　　2.低温容器隔热结构的发展
　　随着科学研究、工业技术、生物技术的不断深入,越来越多的物品需要通过低温冷藏容器进行运输。在这些行业中,不仅要使用-24℃～-80℃冷藏箱,同时还需要-80℃以下超低温冷藏箱、-80℃～-120℃的低温冷却器、低温循环器等工作温度在干冰温度以下的设备。这些设备的共同点是:其工作温度低于常用的PU泡沫塑料的冷缩温度,且此低温容器必须进行隔热。一般的隔热材料难以满足干冰温度下低温容器的要求。
　　为了防止常用的、隔热性能较好的PU泡沫塑料在-80℃～-90℃的温度下产生冷缩,国外低温容器采用双层的隔热材料来处理:对于工作温度高于冷缩温度的外部,用PU泡沫塑料隔热;对于工作温度低于冷缩温度的内部,以耐低温隔热材料隔热,从而较好地实现了干冰温度环境下物品的冷藏运输。
　　3.气调运输技术及设备的发展
　　20世纪80年代初,国外开始利用气调集装箱进行海上或陆上长途运输,将本国水果运至世界各地,从而占领更大的市场份额。采摘后的果蔬采用冷藏集装箱运输,对保持果蔬品质起到了很好的作用。但是,随着消费者对新鲜果蔬品质要求的不断提高,对其运输过程也提出了更高的要求。
　　按照降氧方法的不同,气调集装箱可分成充气法气调集装箱和依靠制氮机降氧的气调集装箱两类。充气法气调集装箱的早期代表产品是美国加州Transfresh公司推出的Tectrol CA系统,主要通过调节箱内CO2与O2的含量,保障运输物品的质量。依靠制氮机降氧的气调集装箱,主要通过调节箱内N2与O2的含量以保障运输物品的质量。由于海上或是陆上的运输环境远比气调库中恶劣,所以对气调集装箱及其内部设备有很高的坚固性(能经受路途颠簸)、可靠性(无需在路途维修)和方便性(操作人员往往非专业人士)要求。针对经常出现的气体泄漏问题,制造商们采取的措施有:靠磁力将一层塑料帘吸在门框内部(意大利ISOCELL公司);将双扇门改为特制的单门(美国Freshtainer公司)等,从而将漏气率从5 m�3/h降至1 m�3/h。
　　另外,一家名为Cronos Containers的英国公司推出的Cronos 气调系统,可以把标准冷藏集装箱临时性或永久性地改装成气调集装箱。该系统外形尺寸为2m×2m×0.2m,所有气调及控制设备均安装在铝质外壳内,仅占据0.8m�3的空间,可以很容易地安装在大多数冷藏集装箱的地板和内壁上。它由制冷系统的电源驱动,可以将O2、CO2 及相对湿度维持在预先设定的水平上,还能脱除乙烯。
　　目前,国外开始研究膜分离技术在气调集装箱领域的应用。其工作原理为:用半透膜作为选择障碍层,允许氧气、二氧化碳等透过而保留混合物中的氮气,从而达到分离的目的。膜分离控制系统工作流程见图4。实践证明,气调运输不仅能够减少果实内部生理紊乱和各类病害的出现,降低损耗率,而且在有效降低运输成本的同时,可以使果实抵达销售地时状态均匀、货架期长,更受销售商欢迎,具有很大的发展空间。
　　4.相变材料在冷藏运输制冷系统中的应用
　　澳大利亚研制了一种应用相变材料制成的新型制冷系统。该制冷系统实现了与车体的分离,可以在停车场等地点补充制冷材料后,安装在车体上实现制冷功能。与传统制冷装置相比,该系统具有噪音低、耗能少、污染小等优势,适用于短途、区域内的配送。
　　Ming Liu、Wasim Saman等人对该制冷装置的性能及优点进行了研究,并对一种基于水的无机盐进行了试验,初步证明了该物质具有合理的耐热性,具备变相材料的基本条件;但在长期稳定性方面,试验的次数尚显不足,提出有必要在未来的工作中,进行更多的冷热循环试验来证明其性能是否稳定。相变材料制冷系统结构如图1所示。
　　三、冷链物流系统制冷技术发展的前景与展望
　　随着我国国民经济和居民收入持续性稳定增长,今后5～10年我国冷藏冷冻食品以及医药产品依旧能保持10%以上的产销增长,冷链物流市场增长潜力仍然巨大。从冷链物流系统制冷技术体系来看,我国目前正处于培育上升期,许多国外成熟的技术在我国还处于尝试起步阶段,譬如国内目前分级清洗、整理机械等前道成型设备、新型低温包装材料、冰温贮藏、气调储藏技术和无线射频识别技术等的推广应用以及快速冻结装置等核心关键设备和新型制冷系统及制冷剂的研制研发等,因此发展空间极为广阔。可以预见,未来随着国外成熟技术在国内的快速推广、国内技术的不断深入以及相关政策法规的不断完善,国内冷链物流制冷技术体系将日趋完善。
　　
　　参考文献:
　　[1]中国物流与采购联合会.中国物流发展报告2006[M].北京:中国物资出版社,2007.
　　[2]张建松.我国冷藏运输存在巨大的发展空间[EB/OL].2004-12-19.
　　[3]Thomas Pelsoci.Closed-Cycle Air RefrigerationTechnology[M].Chicago:National Institute of Standardsand Technology,2001.
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