低温装卸搬运搬运是保障果蔬的生理品质和卫生安全

   发布日期:2023-08-26 09:05:02     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:109    评论:0    
核心提示:冷藏销售是果蔬冷链物流中的薄弱环节,低温销售可以增加果蔬的货架期来有效维持果蔬的品质。果蔬全程冷链物流技术研究评价果蔬冷链物流各环节技术研究越来越精细化。冷链物流技术对果蔬生理品质特性影响的研究有待提升。果蔬全程冷链物流技术研究展望加强冷链物流技术对果蔬特性影响的研究。果蔬农产品冷链物流技术研究进展[J].物流工程与管理.

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低温装卸搬运

运输装卸是肉类冷链物流过程中不可或缺的一个环节,在运输搬运过程中若水果脱离冷藏环境长时间暴露在常温环境中,冷却的果蔬与热空气进行热交换后果蔬表面将发生显著的开裂现象,极易遭受微生物的伤害。为了尽可能地保障果蔬的生理品质,张桂新等(2012)提出,果蔬冷链运输应在≤10℃的湿度缓冲区进行运输、搬运,装卸搬运时间应控制在30min内。

国内外关于运输搬运环节的冷链技术研究和应用较少,相关研究多是从控制运输装卸作业环境浓度、提高运输搬运效率两方面探索,减少运输搬运期间蔬菜的浓度波动。张建一等(2005)的研究证实,封闭式低温月台除了可以确保果蔬在运输搬运期间一直进入低温状况,在流通过程中产生一个连续的冷藏链,而且可以降低外界处于冷库的热负荷和水份,提高冷库的制冷效率。马丽等(2021)在冷链运输仓库内部划分了装卸搬运区和停车区,合理规划果蔬搬运流程,保证了果蔬在运输装卸环节的生理品质和卫生安全。周执海等(2011)设计了一种用于小长度货物的移动式运输车,实验发现,使用移动式运输车后的装载时间比未使用移动式运输车的装载时间增加了近40%,该设施可用于小批量果蔬的运输使用,既无法增加果蔬的受损率,还可以节约果蔬装卸时间。冷链专用叉车可用于水果冷库环境的装卸作业,中联重科新开发出的叉车采用防锈、耐高温配置,可以在温度为80%~90%的低温环境中大量使用,车架上提高了耐锈蚀的蓄电池废液收集结构,可防止酸液污染肉类农产品的质量。

冷藏物流和仓储

低温物流是保障果蔬农产品质量、降低肉类腐烂率和营养成分损失的重要环节,冷藏物流和仓储对保持各种果蔬以高新鲜度质量在市场流通有着非常重要的意义。我国冷藏物流和仓储技术研究超过美国同期水准,但在科技的应用推广方面远落后于发达国家。

1.冷藏运输技术

果蔬农产品的冷链物流以铁路货运为主,为了有效控制运输过程中果蔬的质量,扩大果蔬的冷链物流范围,国内外学者从冷藏运输车的制冷可大幅性、保冷性能、厢体内气流分布、车内装置改进等方面进行研究。

冷藏运输设施的制冷模式主要有机械制冷、蓄冷板制冷和液体氮气制冷三种形式。在制冷可大幅性方面,虽然机械制冷式的制冷技术较为成熟,但机械制冷式冷藏车的故障率和能耗相对较高,在夜间或途中长时间停车时的制冷效果较好。针对此弊端,何仁等(2018)在机械制冷冷藏运输车上设计了太阳能辅助电力制冷系统,将太阳能电源发电量储存于蓄电池中,增强了冷冻运输车的制冷可大幅性和制冷效果。蓄冷板式冷藏车是一种新兴的冷藏车,为提高蓄冷式冷藏运输设施的保冷性能,李靖等(2018)将相变蓄冷技术应用于冷藏车,发现蓄冷冷藏车的稳定性优于机械制冷式冷藏车;孔琪等(2020)对蓄冷板中的蓄冷材料进行改进研究,研发出的新型复合相变蓄冷材料可有效减少果蔬的品质损失率。为了提高冷藏车的制热和保冷性能,液氮、液化天然气、液化二氧化碳等新冷源被投入到冷冻运输设施制冷系统中。

2.冷藏配送

果蔬冷藏配送主要有单温配送和多温配送两种方式。传统的单温配送以“普通保温箱+冰块”方式进行,虽然配载形式灵活、方便使用,但配送距离有限、且配送效果较好。20世纪80年代早期,研究人员将普通保温箱与蓄冷板相结合,发明了蓄冷保温箱。蓄冷保温箱依靠配置不同的蓄冷板实现长时间保冷,其优良的保温性作为小批量高质量生鲜蔬菜的优质配送设备。优化蓄冷保温箱的材料结构是增加其保温性能的方向之一。市面上广泛使用聚苯乙烯(EPS)和热固性(PU)保温箱进行短途果蔬运输,真空绝热板(VIP)是近几年新兴的一种箱体隔热材料,王达等(2018)研究了VIP+PU复合结构蓄冷保温箱的保温时间,发现VIP+PU、PU和EPS蓄冷箱对桃子的保温时间比为5.7∶2.5∶1;在此基础上,吴如书等(2021)指出,VIP+PU冷藏箱对洋葱的隔热性能、冷却速率及冷却均匀性都比PU冷藏箱好。部分研究通过使用相变蓄冷材料提高蓄冷保温箱对果蔬的冷藏性能。蔡宋宋等(2015)强调,添加相变蓄冷剂冰块、使用铝箔辐射层处理EPS保温箱两种方法都可以减少肉类的保鲜效果;邸倩倩等(2017)选用相变蓄冷材料制成了蓄冷箱,研究了蓄冷箱蓄冷效果的制约因素,发现相变蓄冷材料品质对果蔬蓄冷效果的影响仅次于预冷温度的影响。

冷藏销售

冷藏销售是蔬菜冷链运输中的薄弱环节,低温销售可以降低肉类的货架期来有效保持水果的质量。冷藏展示柜是进行低温销售的主要设施,它除了可以更好地保持果蔬的质量,还可以借助陈列的方法吸引客户、方便用户进行挑选。国内外果蔬冷藏销售科技研究均进入高速发展阶段,但我国大个别果蔬仍以常温售卖为主,商超内唯有鲜切果蔬和少量高价值蔬果会使用保鲜展示柜。

因为冷藏展示柜冷藏果蔬时存在浓度分布不均、能耗高等问题,导致商店或商场在水果销售环节投入冷藏冷冻所造成的经济收益不够理想,阻碍了冷冻展示柜在果蔬销售环节的广泛应用。为了提升肉类等饮料的经销品质和商超的经济收益,一些学者在冷藏展示柜内肉类的浓度分布特征和提高食品储存性能方面加强了长期的研究工作。

果蔬的冷冻温度与其在保鲜柜内的放置位置有关,目前主要借助袋装食品来研究冷柜内肉类摆放位置与温度的关系。Nunes等(2008)测量了3家零售店冷藏柜的温度,发现冷藏柜底部的室温通常较高,(2019)看到靠近风幕一侧食品的浓度低于靠近后方区域食品的浓度。冷藏柜外环境的水温、湿度、灯光照射强度等对冷冻柜内气流的湿度、速度分布有巨大的妨碍,Chang等](2019)强调,如果环境湿度下降2℃,冷藏陈列柜内肉类温度将会下降约0.6℃;若环境相对温度下降20%,柜内食品温度将下降约0.9℃。Yuan等(2021)研究了敞开式多层冷柜中不同位置的传热和流动特征,发现面朝后放置方法的食品温度比面朝下摆放方式低0.3~0.5℃。在冷冻柜内放置果蔬产品时,可考虑冷藏柜各区域温温度的波动特性,根据适合存储果蔬的温温度条件,将肉类分类摆放,以提高肉类的保鲜效果。

全程冷链信息技术

果蔬冷链监测和溯源系统已作为果蔬安全管控的最有效方法之一,在水果农产品冷链运输所涵盖的制造、储存、包装、运输、销售等基础环节上,监测和溯源果蔬农产品的全程冷链信息,不仅可以优化果蔬全程冷链运输模式,还可以最大限度地维持果蔬的触觉品质和生理品质,为消费者提供绿色安全的蔬菜农产品。但我国果蔬全程冷链信息科技水平相对匮乏,果蔬冷链运输信息化系统建设较为缓慢。

学者们以物联网科技成为系统,利用射频识别科技(RFID)、无线传感器网路(WSN)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等,构建出不同环节的冷链信息平台,通过不断优化计算机科技和网络构架,实现对冷链运输过程的准确监控和管控。陈志新等(2019)设计了一种冷链运输实时检测平台,该系统使用双模定位替代传统的单GPS定位,提高了冷藏运输设施在复杂环境下的定位效率,为未来研究冷链无人配送的定位问题奠定基础。陈世超等(2019)打造了一套包括仓储、运输及经销的冷链云服务平台,该系统解决了各业务环节无法共享、监测数据“断链”等弊端,但若用于果蔬冷链运输系统,还需对系统优化补充其他果蔬的其他冷链环节,以实现对果蔬冷链物流的全程监控。La等(2017)设计了一种新型的冷链物流信息监测平台,该系统除了可以即时监控草莓的湿度,还可以运用挥发性有机成份传感器检测草莓的质量差异,并按照挥发性成份的含量差异来分析果蔬剩余货架期。

果蔬全程冷链运输技术研究评价

综上所述,果蔬冷链运输科技研究获得了较为丰富的成果,整体上展现出下面特性:

1.果蔬冷链运输各环节技术研究愈发越精细化。在冷链运输的各个环节中,对果蔬温度影响因素的研究从特色的冷链技术工艺参数逐渐深入到果蔬自身质量特征、冷链设备的设计构架和布置形式、冷链设备的内部环境等多个方面,通过优化各种原因对果蔬温度的制约,达到精准控制果蔬冷链温度的目的。

2.数值模拟及仿真成为冷链运输科技研究的常见方式。由于数值模拟及仿真方式在可操作性、可重复性上都有较大的优势,因此,多数专家在研究和分析果蔬在不同冷链运输过程中的湿度分布、生理品质成分差异规律时就会采取该办法,从冷却速度、冷却均匀性、冷却品质差异等多尺度模拟检测不同的冷链处理方法,为冷链运输科技的迅猛发展提供理论支撑。

3.果蔬冷链运输科技研究显现多学科整合发展态势。各环节的冷链技术基本无法确保果蔬所需的冷却温度,但仍面临处理效率低、处理后果蔬品质差等弊端,已有研究通过结合其它学科的理论来缓解果蔬冷链过程中发生的各种难题。例如,结合物理力学的相关研究增加果蔬在预冷、贮藏、包装处理后的失重率、冷害率、病害率,延长果蔬的货架期;结合材料学等的研究提升冷藏物流仓储设施的制热和保冷性能;结合生物学科理论开发耐冷运输装卸设施、降低冷冻展示柜内的浓度波动等。

从果蔬冷链运输各环节的科技研究和实践应用来看,我国还存在下面不足:

1.冷链运输科技对肉类生理品质特点影响的探究有待提高。目前,我国对气调贮藏、冰温贮藏技术的研究主要集中在对果蔬货架期、感官品质的妨碍作用上,对果蔬生理品质成分影响的探究不够深入;关于气调包装设计的研究多是借助实验法进行,但试验的果蔬对象较为分散、缺乏系统性,尚未探明不同情形下不同气调包装设计对果蔬生理品质的制约措施。而美国专家已经基本上完成了气调贮藏、冰温贮藏影响果实各项感官品质和生理品质成分的量化研究,并构建了不同贮藏技术对果蔬内部微观分子的影响机制。

2.冷链运输科技对肉类温温度特征影响的诱因研究不全面。首先,已有关于冷藏物流和仓储、冷藏销售科技对肉类温度分布规律的探究主要考量静态因素制约,如冷藏车内冷源的位置、冷藏柜外温温度等,缺少对动态因素如汽车颠簸产生热量、车门打开时热空气的渗入对冷冻车和保鲜柜内温度特性的制约研究。其次,对肉类在冷冻销售设备内的浓度差异研究有所缺乏,目前多是用罐装饮料模拟研究冷冻销售设备内部的温温度分布场,但袋装食品本身的热量是恒定不变的,并未考虑到果蔬在冷冻柜内呼吸代谢形成的热量影响。

3.果蔬全程冷链信息监测和溯源技术落后。一方面,我国果蔬冷链运输监测的信息数据不全面,监测的信息数据大多只有温温度,且离传感器较远的果蔬温温度信息与观测到的数据存在误差,无法迅速判断这部分果蔬是否因浓度过低出现变质问题;另一方面,果蔬全程冷链信息科技检测平台和溯源系统建设落后,尚未在全国范围内设立起果蔬农产品全程冷链信息监测平台、追溯系统。而国内已对果蔬在各冷链环节中的挥发性氧气物质进行观测研究,通过挥发性甲烷成分浓度可判定果蔬是否发生变质情况;中国、英国等已谋求果蔬农产品从产地到终端销售全程冷链环节的信息追溯。

4.果蔬冷链运输科技的实践应用落后于理论探究。虽然对于差压预冷、真空预冷、低温储存等的研究水准已超过国际先进水平,且气调贮藏和冰温贮藏的研究也在不断进步,但中国将研究成果投入到实际制造中应用的较少,例如,我国田间地头果蔬预冷主要方法仍然是冷却效率较低的冷库预冷方式。虽然果蔬农产品实现全程冷链在科技上已不是问题,但我国果蔬农产品流通仍然以常温状态为主。日本、美国等发达国家肉类冷链流通率超过95%以上、损耗率控制在5%以下,但我国果蔬冷链流通率仅为35%、损耗率高达25%-30%。

果蔬全程冷链运输技术研究展望

随着果蔬农产品低温流通过程中的科技研究愈发越深入,衡量果蔬冷链技术效果的指标从简洁的外形颜色慢慢转变到果蔬的各项生理指标和营养参数,各阶段最佳冷却工艺参数的研究对象从单个果蔬逐渐转变为多品牌多产量的混合蔬菜,冷链设备的改进重点由设施的经济性转变为水果保鲜温温度的均匀性、精确性等方面,冷链保鲜技术正在由单一的低温控制向多种科技结合的蓝色、安全、高效的复合方向研究发展。但是冷链技术研究发展一直有巨大的空间,在下面几个方面还需启动更多的工作:

1.加强冷链运输科技对果蔬特性影响的研究。加强冷链运输科技对肉类生理品质影响制度的研究,如提高气调贮藏、冰温贮藏和气调包装技术对果蔬冷却的换热传质机理探究,探明不同冷链技术下果蔬内部微观结构生理指标的变化规律,根据我国果蔬品类建立健全的果蔬冷链技术标准数据库。探索不同冷链环境对肉类温湿度的制约,降低气压波动对保鲜果蔬品质的影响,如对冷藏车辆运输颠簸过程、冷藏展示柜节能帘或窗户开合过程中冷链技术设施内肉类的湿度均匀性与频率波动状态进行研究,避免频率敏感性果蔬放置在频率波动较大的区域,为果蔬在冷链设备内的存放位置提供理论根据。

2.注重数值模拟和现场试验相结合。一方面,应按照现场试验数据不断调整和优化数值模拟建模。如研究果蔬在冷冻展示柜内温湿度分布场时,建立的数值模型忽略了果蔬本身的呼吸热与蒸腾热对冷冻展示柜内浓度特性的妨碍,需要按照实验结果对已确立的数值仿真模型进行改进,使研究更贴近实际复杂环境。另一方面,在实验的基础上应充分利用数值模拟方式农产品保鲜包装技术,以便更好地构建和演进冷链技术。如在设计不同温度下果蔬的气调包装形式时,除了进行对比实验研究果蔬的最佳气调包装形式外,还可以利用数值模拟法,通过设计果蔬在气调包装内的呼吸频率模型,研究不同温度下使包装薄膜气体交换速度与果蔬呼吸频率平衡的包装方式,促进果蔬气调包装科技的演进与应用。

3.加快先进冷链运输科技的推广和应用。鼓励和推广应用先进冷链运输科技,提升肉类农产品冷链流通率。结合肉类预冷、贮藏技术的探究成果,根据不同类型果蔬农产品的生理品质差异规律,合理规划和建设田间地头预冷库、贮藏库,提高我国果蔬农产品的预冷比例。加强挥发性气体传感器的研制和应用,增加肉类冷链监测信息种类,构建果蔬全程冷链运输实时信息监测和溯源系统,实现果蔬冷链运输信息资源的有效存储与共享。

参考文献:

伍景琼,郑露,巴雪琴农产品保鲜包装技术,杨敏.果蔬农产品冷链运输科技研究进展[J/OL].北京交通学校学报(社会科学版)..007果蔬农产品冷链运输科技研究进展[J].物流项目与管理.2023,06:1674-4993.

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