1、冷藏链在食品行业中的现状及进展学院：食品科学与工程学院班级：07 食品项目三班姓名：云晶学号：070916063冷藏链在食品行业中的现状及进展云晶07 级食品科学与工程项目三班摘 要 冷藏链系统是保证易腐产品质量最重要的保障技术措施。:介绍了国内外食品冷藏链发展概况通过分析国内蔬菜、水果、肉产品、水产品、冷饮等易腐产品的市场发展趋势，指出发展冷藏链技术是保证我国易腐产品可持续发展的重要保障。在这基础上，从冷藏链流程上分析了国内冷藏链关键技术的现状和不足，包括预冷技术、冷藏运输技术、冷藏库技术及冷藏链末端技术。最后对国内发展冷藏链技术的方向进行了阐述，包括冰温技术、无线信息管理技术。这些工作将为
2、发展和健全我国冷藏链系统起指导作用。关键词： 园艺学；差压预冷；蓄冷板；可追溯性Abstract The cold storage chain is the main technology to protect the quality of perishable products. The domestic and international development of food cold chain is int roduced. In this paper, the market developing trends of vegetables, fruits, meat products
3、, aquatic products and cold beverage in China are described. The status and the shortcomings of the cold storage chain technology were analyzed from the process of the cold storage chain including precooling technology, refrigerated transportation technology, cold store technology, and end technolog
4、y of the cold storage chain. In addition, some suggestions of the development of the cold storage chain technology are presented, such as ice-temperature technology andwireless information management.Keywords Horticulture; Forced air precooling; Cold storage panel; Traceability1、冷藏链概述冷藏链系统是保证各类商品加工、
5、流通在适度低温状态下的运行过程及其实验条件配套的综合系统网络, 基本流程为产地采集及产后处理、预冷冷加工产地集货、冷藏产地批发冷藏运输销地集货销地加工、批发、配送零售、消费，可以适用于果蔬、肉、禽、蛋、水产品、奶、花卉，乃至血浆、生物制剂等的生产、采收、运输和销售等各环节，是保证这些易腐产品长期贮藏、运输及消费过程中品质、安全及卫生的最重要的技术手段。在这个过程中可以发现，预冷技术是整个低温冷藏链技术的前提，冷藏运输是过程保障，冷储藏则是必要条件。在我国现有的冷藏链系统中，冷储藏发展成熟，实现了冷藏链系统的必要条件，但是预冷和冷藏运输落后，没有形成完全意义上的冷藏链系统，这对可持续发展我国易腐
6、产品不利，特别是在发展我国农业生产、解决城乡差别、提高农业国际竞争力等方面。因此，在国家中长期科学和技术发展规划纲要中明确指出建立完备的鲜活农产品保鲜与物流配送及相应的冷藏链运输系统技术是优先发展的内容。这里将对国内外易腐产品的市场进行分析，讨论我国冷藏链系统的现状和不足，并对未来冷藏链技术系统中优先发展的技术进行介绍。2 国外食品冷藏链发展概况冷藏链的概念是 1908 年法国和英国学者提出的。到 20 世纪 30 年代,欧洲和美国的食品冷藏链体系已经初步建立。1958 年,美国的阿萨德等人提出了冷冻食品品质保证的时间( time) 、温度( tem2perat ure) 、耐藏性( tole
7、rance) 的容许限度 ,即“3 T”概念,接着美国的左尔提出冷冻食品品质还取决于产品冻前原料(product s) 、加工方式(processing) 、包装(package) 等因素的“3P”理论;后来又有人提出冷却(chilling) 、清洁(clean) 、小心(care) 的 3C 原则。这些理论不仅成为低温食品加工流通与冷藏链设施遵循的理论技术依据,更重要的是它奠定了低温食品与冷藏链发展和完善的理论基础。现代冷冻食品工业的创立与发展是自 1945 年开始的,冷冻食品工业的发展促进了家用低温冷柜和冷藏箱的发展,与冷藏供应链相互促进,又相互制约。到20 世纪 60 年代末,超市发展起
8、来了,家庭、商店、旅馆、餐馆拥有低温制冷柜变得越来越普遍,把货物及时送到超市和其他大客户手中,必须采用专用车辆进行大批量发货,而且这种车辆带有货物冷藏处理设备。从 20 世纪 70 年代开始,零售环节的冷藏设备迅速发展,易腐食品亦以冷藏商品的形式进入市场,并且发展成为洲际运输。1980 年 ,世界主要冷藏货物贸易量约为 2 300 万 t ,1990 年增加到 4 300 万 t ,其中主要是香蕉、柑桔和冻肉。进入 20 世纪 90 年代,世界速冻食品生产和销售增长速度高达 20 %30 %。美国、日本及欧洲一些国家已经形成原料产地加工、销售、家庭食用的完整冷藏链,保证了速冻食品工业化和社会化
9、。近几年,最显著的变化是整个库存控制和定货系统的计算机化。对每个生产线产品使用条形编码的电子销售点( EPOS) 系统意味着超市顾客结帐和通过地区批发中心订货都能迅速、可靠地进行,甚至可进行与生产商联系、填补超市缺货等业务。以家用电冰箱为代表的家庭冷藏设备的普及与多样化以及超级市场的出现,促使那些易腐且具有高营养、高品质的食品以冷藏商品的形式进入市场,加之以微波炉为代表的家用解冻和热加工设备的问世及普及,推动了食品冷藏链的发展和完善。目前,发达国家如美国、日本等冷藏链的建设已较完善。无论是管理措施、规章制度,还是大到如自动化冷库的设计、建设、库体、库门的隔热,制冷设备、电器设备的配置,制冷剂的
10、选用,堆码系统和车辆运行以及装卸平台的设计;小到设备运行和人员安全的监控报警系统等各种软硬件环境都已发展的相当成熟,欧美发达国家已形成了较完整的食品冷藏链体系。3 我国食品冷藏链发展现状易腐产品的种类很多，包括果蔬、肉、禽、蛋、水产品、奶、花卉，冷饮，乃至血浆、生物制剂等。由于我过人口众多，很多产品产量都处于世界前列，如果蔬、肉制品、水产品等，到 2006 年蔬菜产量为 5.8 亿吨，保持着 3%的年增长率；水果产量为 0.95 亿吨，年增长率为 7%。虽然我国易腐产品总量大，但是在世界贸易范围内，出口所占比例较小，低于美国、欧盟、加拿大、巴西，是世界第 5 大出口国，与生产大国身份不符。主要
11、原因有两点。第一点是我国易腐产品冷藏链保障系统不成熟。以农产品为例，发达国家把产后贮藏加工保鲜放在农业的首要位置，如美国农业总投入 30%用于生产，70%用于产后加工保鲜；意大利、荷兰农产品保鲜产业化率为 60%，而日本则大于 70%。产后产值与采收时自然产值比，美国为 3.7:1，日本 2.2:1，而我国仅为 0.38:12。大量的初级农产品几乎都是以原始状态投放市场的，达不到质量保证要求，因此损耗率很高。例如中国果蔬的损耗在 25%30%，而美国只有 1%3.0%，我国每年总值约 92.5 亿美元的农产品腐烂3。第二点是我国农产品面临强劲的竞争对手。我国一些有比较优势的农产品走出国门时还遭
12、遇到种种障碍， “绿色壁垒”备受业内人士关注。统计显示，入世以来，我国出口农产品遭遇了 11 个国家和地区贸易救济调查 15 起，涉案金额约 5 亿美元，占同期总案件数和总涉案金额的比例分别为 5和 6。目前，我国有 90%的农业及食品出口企业受国外技术性贸易壁垒的影响，造成每年损失约 90 亿美元，出口受阻的产品从蔬菜、水果、茶叶到蜂蜜，进而又扩展到畜产品和水产品4。以上分析可知，发展冷藏链系统是提高我国易腐产品“时空”价值的重要方法，同时也是提高我国易腐产品国际竞争力，与国际接轨的唯一方法。4 冷藏链关键技术及设施分析冷藏链系统设备可以分为保管设施、制冷设施、配送设施、 加工设施等，其中制
13、冷设施是保证易腐产品在整个物流过程中维持低温的必要前提。以农业产品为例，制冷设施按低温物流过程分为预冷设备、冷库、冷藏车、超市冷柜及家庭消费冰箱等。这 5 类制冷设施中，冷库、超市冷柜及家庭消费冰箱在我国属于较为发达的阶段。冷库库容已经达到 700 万吨，冰箱在城市的普及率达到 90%以上，因此在下面的分析中，主要就预冷设施及冷藏运输设施的现状进行分析。预冷是指采收后的果易腐产品，在运输储藏之前，迅速除去产地热，使其温度降低到规定温度的操作过程。经过预冷的产品可以迅速除去产在热，降低产品温度，有效抑制其呼吸作用，减少水分蒸发，降低营养成分的消耗，减少乙烯释放量。另外，低温环境还可有效抑制各种微
14、生物的大量繁殖，减少其对产品的破坏，以延长贮藏时间。按冷却产品种类不同，冷却方法可分为果蔬预冷和肉类及水产品速冻技术，其中果蔬预冷技术是我国冷藏链流程中目前急需解决的问题之一。当前国外果品预冷贮藏保鲜方法包括 4 种，即 1)强制通风预冷保鲜；2)真空预冷保鲜；3)差压通风预冷保鲜；4)冷水预冷保鲜，表 1 列出了不同预冷方法之间的差异，文献中详细分析了各种预冷方法的应用场合。在这 4 种预冷方法中，由于差压预冷的综合优势明显，逐渐地在我国各农产品生产基地开始得到运用。差压通风预冷是对带有通风孔的包装箱进行特殊码垛，使用差压风机在包装箱的两侧造成压力差，使库内冷空气从包装箱内部通过，直接接触蔬
15、菜表面进行冷却，也称为压力预冷系统。文献6-8中建立了差压预冷的冷却模型，讨论了不同因素对差压预冷的影响。在国内，自“九五”天津商业大学承担“产地蔬菜预冷”项目以来，差压预冷的研究开始得到重视，包括不同果蔬的差压预冷工艺研究9-13，差压预冷设备匹配研究14-16，取得了一系列的专利产品17-20，为差压预冷技术在我国的推广运用奠定了很好的基础。将来的研究中，差压预冷应注重解决实际运用中的问题，如预冷过程中由于堆码方式造成的冷却不均匀性、优化预冷设备减小能耗、降低预冷损耗等方面开展研究。目前我国农产品的生产方式决定了预冷方式在我国推广的难度。在我国，农产品的生产方式主要是以单体农户为主，同时伴
16、有少数的产业化生产企业。针对这种状况，预冷技术的推广应和生产方式相结合。对单体农户而言，小型的差压预冷方式更为适合，如利用现有微型冷库所改造的具有贮藏功能和预冷功能的冷墙式差压预冷库。冷墙式差压预冷库建造成本和微型冷库成本相差不大，但是预冷时间比室内通风预冷相比，缩短较大，和差压预冷时间一样。文献17-20所阐述的各种专利技术也可以做为单体农户生产企业使用。这些技术成本低，功能综合，并且操作简单，符合农机产品的发展趋势。对于产业化生产企业而言，生产产量大，质量要求高，适用于一次处理量较大的预冷方式，如真空预冷、冷水预冷方式及“十一五”攻关中所提出来的大型的移动式差压预冷车。针对不同的产品，企业
17、可以采取不同的预冷方式，从而达到最优化的经济效果。在我国，限制我国冷藏链系统发展的另外一个方面就是冷藏运输。我国目前年调运易腐货物约 4000 万吨。其中铁路运输率为 10%，公路运输率为 80%，水路运输率为 1%，空运运输率为 0.1%，其余均采用普通棚、敞车运送，缺少冷藏流通设备。据资料显示，我国易腐货物的冷藏运输率仅为 15%20%，而发达国家为 80%90%21。由于保鲜技术落后，运输效率低，食品损耗高，我国每年约有 20%25%的果品和 30%的蔬菜在中转运输和存放中腐烂损坏，易腐食品的损耗每年高达几百亿元, 整个物流费用占到食品成本的 70%22。冷藏运输一般可以分为铁路冷藏运输
18、、公路冷藏运输、航空冷藏运输、水路冷藏运输。其中公路冷藏运输按所涉及到的冷藏方式，可以分为冷藏、保温及保鲜。2000 年我国冷藏保温汽车产量为 2792 辆，2004 年冷藏、保温、保鲜汽车产量为 3915辆，其中保温车占 55.4%；冷藏车占 40.3%，保鲜车占 4.3%(2006中国汽车工业年鉴)。从 2003 年起，冷藏汽车企业销售收入和工业总产值均达到 6 亿多元，工业增加值近 1 亿元，表 2 为我国近几年冷藏汽车的产量。从冷却方式分类，冷藏运输可以分为加冰冷藏、机械冷藏、冷藏集装箱及冷板冷藏22-24其中冷藏集装箱和冷板冷藏是发展的重点。冷藏集装箱可以广泛运用于铁路运输、公路运输
19、、水路运输和航空运输，易实现冷藏链过程中的“无缝化” ，保证产品的质量25。冷板冷藏车结构简单，造价低，仅为加冰冷藏车造价的 42.125%，机械冷藏车的 21.5%，冷板冷藏车无盐水腐蚀、使用期长、运输成本低、制冷费用也低，仅占其运输成本的 15.13%，为加冰冷藏车制冷费的 33.18%，也是我国冷藏运输发展的一个方向26。造成冷藏运输环节发展缓慢有很多原因，主观上的原因是人们的认识不足，观念未到；客观上的原因是冷藏运输管理操作复杂，增加了冷链物流成本。针对这样的情况，认为要发展冷藏运输，应根据冷冻产品的运输距离来发展不同的冷藏运输形式，否则发展统一的冷藏运输模式容易使冷藏运输趋于形式化，
20、不利于冷藏运输的发展。对于同城运输，如果生产产地到销售地的运输距离的运输时间在 2 个小时以内，可以采用保温汽车或无保温运输，这个过程主要是靠产品内部的蓄冷来维持产品的低温；对于区域内运输，如果生产产地到销售地的运输距离的运输时间在 6 个小时以内，则采用蓄冷式的冷藏运输方式，如冷板冷藏运输、液氮冷藏运输及干冰冷藏运输，主要考虑因素是维持运输过程的冷环境成本和管理控制方式的方便；对于全国内的长距离运输，如果生产产地到销售地的运输距离的运输时间大于 6 个小时，则应发展机械式制冷冷藏运输方式，如机械式制冷冷藏车、集装箱等，采用这种运输方式要防止在运输过程中，为减少运输过程的维持冷环境的能耗而停止
21、机械制冷方式的工作，因此在这种方式中监控运输过程的温度变化是一个重要的研究方向。5 冷藏链发展的新技术冷藏链系统以提供安全、卫生、质量可靠的产品为目标，以冰温保鲜为基础的第三代冷藏链系统为实现这个目标提供了更可靠的保证，在日本认为无冰温则无冷藏链之说。冰温贮藏是将食品贮藏在 0以下至各自的冻结点的范围内，是属于非冻结保存，是继冷藏、CA 贮藏后的第三代保鲜技术。冰温贮藏最早是原日本鸟取县食品加工研究所所长、现日本冰温协会理事长山根昭美博士于上世纪 70 年代提出的。在贮藏效果方面，和传统保鲜技术相比，冰温技术以下优点：1)不破坏细胞；2)最大限度地抑制有害微生物的活动；3)最大限度地抑制呼吸作
22、用，延长保鲜期；4)在一定程度上提高水果、蔬菜的品质。在国内由于实验设备的原因，大多数研究还只是处于实验研究阶段27-30。但是在 2006 年，天津商业大学和日本大青工业株式会社在日本政府 NEDO 部门的资助下共同开展了“冰温技术运用”研究课题，真正开始上与国际意义相同的冰温贮藏技术研究，已经开展了香梨、猕猴桃、羊肉及鼠肝冰温贮藏研究31。实现冰温保鲜，从技术上必须做到以下几点：1)降温冷却升温过程控制。通过控制冷却速度也可以降低植物细胞的临界致死温度。一般情况下，受到急速降温胁迫的组织会采取深度过冷却的方法来御寒，而在受到缓慢降温胁迫时组织细胞则会采取在细胞间隙结冰的方法来抗冻。分阶段地
23、对组织进行缓慢降温能降低其临界致死温度，这样就使某些临界致死温度高于零度的植物组织在 0或零度以下能长期保鲜，延长了它们的生存空间。目前，国外已有不少通过缓慢降温使植物组织顺利进入超冰温领域而不结冰的成功实例32-34。2)流场均匀技术。如何控制冷藏库的气流分布，使整个库内的流场尽量均匀是冷藏链体系研究中的一个难点和热点问题。流场的不均匀会造成以下几个方面问题：影响库容使用率；影响库内贮藏产品品质；不易布置控制点，降低控制精度。在冰温库建造过程中，充分考虑了这几点，并结合空调系统中一次回风的原理，使库内回风直接到达送风吊顶上部，和冷风机送出的风混合，降低直接到达库内贮藏区的冷风的温度，使送风温
24、度和库内设定温度间的温差尽可能地小，从而可以降外办强制通风所造成的质量损失和能量损失。3)高精度控制技术。控制库内流场的精度，可以有以下 3 种方法：库体围护结构；冷量供应技术；精密仪器控制。对库体围护结构而言，最主要是要增加围护结构的蓄热能力、提高围护结构的抗干扰能力，可以通过增加围护结构的厚度或是增加空气层来实现，在冰温库中就是通过增加空气来实现。如图 3 所示的回风结构所形成的夹套，就是在外围护结构和库内流场之间形成了空气层，增加了围护结构的蓄热能力。冷量供应技术可以采用压缩机变频技术或多机器并联技术，随着库内热负荷的变化而调节制冷机的变化，在冰温库中采用的是多机器并联技术。冰温技术作为
25、新一代物理保鲜技术，在我国已经越来越得到重视，将来的研究内容要加强冰温贮藏机理的研究，主要是产品在达到“冬眠”的过程中所表现出的适应过程及在这适应过程中所反应出的生命现象，如物理结构变化，成分变化，呼吸强度、各种酶的活性等。要完善我国的冷藏链系统，另外一个要发展的新技术就是产品的可追溯技术研究35-37。国际标准化组织对“可追溯性”(Traceability)的定义是“通过标识信息追踪个体的历史、应用情况和所处位置的能力。目前，国内外使用的个体标识技术主要有：条形码、电子纽扣式标签、塑料标签、血型鉴定、视网膜图像识别、基于蛋白质、脂类化合物的标识方法、红外线光谱法、GPS 和GIS 技术、DN
26、A 指纹技术、卡识别技术等。无线射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)技术是个体识别的一种新技术，未来发展潜力很大。功能主要包括以下几个方面：1)低温物流过程中的温度采集功能。在低温物流过程中，预测器可以对贮藏内部环境温度进行即时采集，时间间隔可以人为设定，从 5 秒到 5 分钟；2)温度存储功能。在低温贮运过程中，时间都较长，为了具有追溯功能，所有采集的数据都可以存储，带有 2M 内存，并可扩展为 1G 内存；3)0剩余贮藏期的预测。上述所得到的方程已经作为核心程序拷入果蔬贮藏期预测器中。在使用时，可根据所选择的果蔬，判断方程会自动地根据所采集的
27、温度进行贮藏期的判断，形成信息存储；4)信息无线发送功能。为监控在低温贮运过程中所发生的变化，采集器采集的数据和所产生的贮藏期数据可以通过两种形式发送。第一就是采取短信的形式，定时发送到指定手机；第二就是无线网络的形式，定时发送指定网址；根据数据人们就可以对果蔬在低温运输过程的状态有所了解，并及时处理；5)为了扩展预测器的功能，增加了库存管理功能，包括出/入库操作、库存信息、库内检索等功能，强化了整个低温物流链的信息化管理功能。6 结论冷藏链系统是保证我国易腐产品可持续发展的前提。推广产地预冷和冷藏运输技术，是我国冷藏链系统运用中的关键问题，可以解决冷藏链运用中的“瓶颈”。新技术的运用是保证我
28、国冷藏链系统与国际技术标准相衔接的唯一方法，只有这样才能增加我国易腐产品的“时空”价值，提升国际竞争力。参考文献1 中华人民共和国农业部市场与经济信息司.全国农业统计提要EB/OL.2008-08-16)2008-08-16http:/ 保鲜与加工编辑部. 卷首语J. 保鲜与加工, 2007(4)3 黄成洲, 谢如鹤. 我国食品冷链物流的发展与对策J. 2007, 29(4): 37-39.4 马进军.入世后中国农产品出口遇到的绿色壁垒及其成因和对策J. 国际商务研究, 2007(1): 6-117 杨昭,刘斌,谭晶莹. 准球形葡萄预冷时间的研究J. 制冷学报,2003, 24(3):52-5
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