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1、【农业科技】生鲜农产品冷链储运技术装备进展争论前言近年来，随着人们对食品品质和安全的重视以及各级政府的 大力支持，我国生鲜农产品冷链储运技术装备得到了快速进展。 冷链储运在快速崛起的同时， 也暴露出技术水平低、安全隐患多、冷藏运输设备匮乏、物流信息“断链”等一系列问题。此外， 型冠状病毒肺炎 COVID-19 疫情的发生，对冷链行业的进展提出了的挑战。为保证冷链流通中的食品安全，亟需争论具有杀 毒抗菌功能的冷链技术， 进展安全高效的全程冷链技术装备体系。冷链储运技术装备主要分为冷加工技术装备、冷冻冷藏技术 装备、冷藏运输技术装备、冷藏销售技术装备。在果蔬冷加工方 面，现阶段我国仍以浸入和喷淋的
2、预冷方式为主，对于肉类则主 要承受螺旋预冷机进展预冷。在速冻环节，基于液氮的直接接触 式速冻技术装备应用最为广泛。 我国冷冻冷藏技术装备进展较早， 果蔬冷冻冷藏的自动化程度要高于肉类，但仍存在很多问题。冷 藏运输装备技术匮乏是目前制约我国冷链进展的主要因素；冷藏 运输方式主要以陆地运输为主，随着“一带一路”建议的实施， 生鲜电商、跨境食品贸易等市场的崛起，铁路、水路、航空等冷 藏运输方式将发挥更大作用。进展生鲜农产品冷链储运技术装备，是贯彻时代高质量进展的必定要求，也是实现安康中国的重要保障。目前，有关我国生鲜农产品冷链储运技术装备进展的争论还较少。本文在对我国生鲜农产品冷链储运技术装备进展需
3、求分析的根底上，结合进展现状，梳理我国与世界先进水平之间存在的差距及面临的主要问 题；总结冷链储运技术装备将来进展的关键技术、重点任务、重 大工程，以期为面对 2050 年的行业重点进展方向供给论证支撑。冷链储运技术装备需求分析一宏观需求我国人口众多，既是生鲜农产品的消费大国， 也是生产大国。西部地区拥有得天独厚的自然条件，是优质的农产品生产基地； 为解决西部地区农产品“滞销铺张”、东部地区“短缺价高”问 题，我国形成了典型的“西果东送”农产品流通格局。北方地区 冬季气候严寒，无法进展正常的农作物耕种，但人口较多、果蔬 需求量大；为缓解冬春淡季果蔬的供需冲突，广西、海南、云南 等省份乐观支持“
4、南菜北运”进展。据调查，我国每年生鲜农产 品的总调运量超过 3108t ，综合冷链流通率仅为 19% ；食品在流通环节中的损失严峻，以果蔬、肉类、水产品为例，流通腐损率 分别为 0%30% 、12%、15%。大量生鲜农产品在产销过程中的损耗和变质，造成了社会资源的巨大铺张，每年直接经济损失高达 6800 亿元。为了降低流通过程中的腐损率，必需对生鲜农产品的生产、加工、贮存、运输、销售等各环节的温度进展严格掌握， 冷链储运技术装备是降低生鲜农产品流通损耗率、保障食品品质 及安全的重要保障。二技术需求1. 冷链环境准确掌握技术装备冷藏储运环境对生鲜农产品品质的影响很大，表征环境的主要参数有温度、湿
5、度、气体浓度、风速、压力、光强度及相关参 数的波动等。不同种类生鲜农产品的冷藏储运环境各不一样，需 要开展冷藏储运环境下的生鲜农产品品质争论，探究不同冷藏储 运条件、不同成熟度果蔬、不同加工工艺生鲜农产品的品质变化 规律，为冷冻冷藏工艺、冷链装备研发供给定理论根底。综合运 用制冷系统容量调整、均匀供冷末端设备、气流组织优化等技术， 进展储运环境参数精准掌握的冷链储运装备。2. 冷链环保化、节能化技术装备研制环保、高效、可持续的冷链储运装备是当前冷链行业的 重要任务。在寻求零消耗臭氧潜能值 ODP、低全球变暖潜能值GWP 环保制冷工质的同时， 还应留意与工质相对应热力循环的根底争论，提高制冷系统
6、能效。大力进展低温环境强化换热、低温环境下蒸发器抑霜除霜、物理场关心冻结、变容量制冷、冷热一体化、可再生能源和自然冷能利用等技术，开发全程冷链各环节高效冷链装备。3. 冷链自动化、信息化、智能化、才智化技术装备随着大数据和人工智能 AI的快速进展，自动化、信息化、智能化、才智化将是将来冷链储运技术装备的进展方向。兴旺国 家在冷链储运技术装备方面已经具备先进技术与治理阅历，如美 国、日本以及一些欧洲国家乐观进展将智能化技术与传统冷库技 术相结合的才智冷库，实现智能化、无人化、高效化生产经营管理。我国在冷链自动化、各环节监控与治理方面有着重大需求， 同时在第五代移动通信 5G、大数据、 AI 等方
7、向具有肯定技术优势，应把握机遇，努力到达世界领先水平。4. 冷链杀毒抗菌技术装备2023 年 6 月，发地农产品批发市场消灭的 COVID-19 疫情让食品安全问题受到社会广泛关注，为我国冷链行业带来了的 挑战。肉类和水产冷冻保质需要的低温条件，客观上为SARS-CoV-2 病毒存活供给了有利条件。因此，亟需争论具有杀毒抗菌功能的冷链技术，进展安全高效的全程冷链技术装备体系， 实现生鲜农产品病毒消杀和品质保障，进而有效掌握流行性疾病通过冷链的传播，提升食品安全和公共卫生水平。我国冷链储运技术装备进呈现状一生鲜农产品冷加工技术装备我国是世界最大的果蔬生产与消费国家；果蔬成熟采摘后， 往往不经过预
8、冷处理而直接在常温下进展长途运输，使得果蔬采 后流通损失严峻。据调查，江苏省、天津市、海南省等地承受向 冷水池中投入冰块的方式使水温接近 0，然后承受人工方式将装有疏菜的塑料筐浸入冰水池中，以此实现蔬菜的预冷；广州市 从化华隆果菜保鲜利用接触式冷水冷却装备见图1 对荔枝进展产地冷水预冷；山东省烟台市承受喷淋式冷水预冷装 备来预冷樱桃，且不断对预冷技术装备进展改进，推广应用到省 内的五莲县、厉家寨、泰安市以及河南省、陕西省、四川省等樱桃产区。图 1 果蔬冰水预冷设备随着国家经济的持续增长，近些年我国畜禽年产总量持续保持在 8107t。工程领域围绕肉禽冷却工艺相关的设备技术开展争论，如猪胴体分段冷
9、却技术， 可使冷却阶段的干耗削减 30%50% 。建筑常规冷却间所需的设备、材料和技术都实现了国产化，但为了提升自动化水平、进一步降低物耗和能耗，局部设备和元器件还需进口。随着肉禽生产效率和品质要求的进一步提高、设备国产化带来的本钱持续降低，建工厂大多承受螺旋预冷机见图2。图 2 螺旋预冷机二生鲜农产品速冻技术装备国内承受的速冻装置大致分为鼓风式速冻装备、间接接触式速冻装备、直接接触式速冻装备。鼓风式速冻装备包括隧道式速 冻装备、螺旋式速冻装备、流态化速冻装备；间接接触式速冻装 备涉及平板式、钢带式、回转式，其中平板式速冻装备应用更为 广泛；直接接触式速冻装备包括浸渍式、喷淋式，其中基于液氮
10、的直接接触式速冻设备应用最为广泛。液氮喷雾、液氮浸渍等装 置应用于草莓、白灵兹、青刀豆、西兰花等的保鲜，能够对其中 的多酚氧化酶 PPO、过氧化物酶 POD活性产生明显影响。然而完全承受液氮冻结附加值不高的果蔬是不经济的，应考虑采 用液氮制冷与机械制冷相结合的联合制冷方式。不同种类食品对速冻技术装备的要求有所差异，需对果蔬、水产品、兽禽类、便利食品的速冻工艺进展深入争论，科学确定特定种类食品的最优速冻工艺。三生鲜农产品冷冻冷藏技术装备冷冻贮藏技术装备主要效劳于肉类加工行业、水产品加工行 业、果蔬类加工行业。肉类联合加工厂的生产性冷库库温设计多 为 0或 1820；前者用于冷却肉或低温肉制品暂存
11、，后者用于冻品存储。水产加工厂生产性冷库的设计库温通常在20 以下，产品用于出口时往往设为 2325。果蔬加工分为鲜销和深加工两类，鲜销的加工过程一般包括原料整理、分级拣选、 包装、入库冷却冷藏等工序；深加工主要包括速冻和净菜，其中 速冻生产在物料速冻前还涉及清洗、漂烫、冷却等工序，净菜生 产涉及清理、清洗甚至消毒和鲜切等工序。鲜销类的果蔬加工厂 主要包括冷却和冷藏两种模式；冷却模式用于短期暂存品种，主 要是应季果蔬在采摘后快速冷却，或供给基于冰瓶、冰袋的保温 包装，以便在随后的运输过程中削减损耗。果蔬冷冻冷藏设施与 肉类联合加工厂类似，所不同的是速冻蔬菜加工厂的冷却环节采 用冰水，速冻环节全
12、部承受速冻机，自动化程度普遍高于肉类冷 冻。四生鲜农产品冷藏运输技术装备目前，我国冷藏运输方式以陆地运输为主，大路冷链运输市场需求旺盛，运输货物周转量逐年递增。在市场需求增加、国家政策支持的状况下，我国铁路冷藏运输进展整体取得了突破性进 展，铁路冷藏运输根底设施建设、铁路冷藏运输线路开通、铁 路冷藏运输时间优化等方面均有明显改善，铁路冷链物流的运送 力量得到大幅提升，尤其是长距离冷藏运输优势日益明显。2023 年，中国国家铁路集团公布的铁路冷链物流网络布局“”进展规划提出，到 2023 年铁路冷藏运输量约为 2 107t，冷库容量规模约为 31065 106t，冷链物流营业总收入约为 5007
13、00 亿元；这些进展目标均已实现。随着“一带一路” 建议的实施，生鲜电商、跨境食品贸易等市场的崛起，铁路、水路、航空等冷藏运输方式将发挥更大的优势，多种方式相结合的冷藏运输模式将在冷链物流市场中发挥更重要的作用。面临的主要问题一产地专业化预冷设施匮乏据统计，我国果蔬预冷率约为 20%，其中绝大局部是通过冷库进展的。冷库不会配置专业化的预冷设施，多数建在批发市场 内，导致预冷不准时、预冷时间长、预冷效率低。例如，海南省 蔬菜预冷和冷藏周转率平均为 9d，气温高、采后不能准时预冷、预冷时间长等因素严峻影响了蔬菜品质。目前，产地预冷装备的 专业化程度和数量都远无法满足果蔬产地预冷生产的需求。预冷 设
14、备自动化程度低、能耗大、生产本钱高等，构成了制约预冷技 术装备进展的主要缘由。二冷藏运输装备匮乏保温车和冷藏车占我国现有大路冷藏运输装备总量的85%， 而保鲜车仅占 15% 且占比呈下降趋势。随着居民生活水平提高， 对生鲜农产品品质的要求日益增长，相应冷藏运输需求增大，保 温车、保鲜车、冷藏车的合理比例应为 20%、30%、50%。目前我国拥有冷藏运输车辆约 1.8 105 辆，虽然冷藏车保有量逐年递增， 但相比兴旺国家在保有量特别是人均保有量方面仍有较大差距。随着生鲜农产品产销量的增长，冷藏运输行业将迎来高速进展机遇，但冷藏运输车数量缺乏在肯定程度上制约了行业进展。三速冻技术装备落后为了满足
15、国内市场需求，近年来我国速冻机生产厂家研制出了多种形式的速冻机，占据了国内 90% 以上的市场份额。然而， 国产速冻机在制造水平和设计水平上与国际先进产品相比仍存在较大差距，主要表达在制造工艺、自动掌握、材料、牢靠性、清洗装置等方面。国产速冻设备的主要问题是能耗大、故障率高， 制冷系统能耗占据食品冷冻冷藏企业能耗的大局部，而速冻设备的能耗约占冷冻食品加工厂总能耗的 30%50% 。四关键技术研发滞后我国冷链体系建设既有 “后发优势” ，也面临“后发陷阱” 。“后发优势”指可以学习并应用兴旺国家的成熟技术，与市场需 求、资本投入、完整的工业制造及工程建筑体系共同构成我国冷 链建设快速进展的物质根
16、底；“后发陷阱”意味着可能形成技术 路径依靠，反而不去探究更加符合国情的技术进展体系。我国冷冻冷藏行业面临难得的进展机遇，但除了二氧化碳制冷系统等个 别技术环节，没有形成与进展总量相匹配的技术突破 10 ，成为制约行业进展由量变转向质变的一个关键因素。五冷冻冷藏设施建设不标准我国冷冻冷藏行业几乎全部承受蒸汽压缩制冷技术，相关制冷剂多是危化品。大量的多层土建冷库承受氨冷排管，氨制冷剂充注量往往多达数十吨甚至上百吨，假设同时存在建筑不合标、设施老旧、治理不善等问题，发生安全事故的风险较高。受经济利益驱使，实际设施完全符合全程冷链要求的比例并不高，冷藏温度不达标、冷链“断链”、无任何卫生防护措施等现
17、象比比皆是；即使不发生食品安全事故，也会损害食品品质。六冷链根底设施建设缺乏冷链的流通效率与全程冷链体系依靠于完备的冷链根底设施建设。目前，我国冷链运输设施建设水平不高，大路、铁路、水运网络难以实现无缝对接；缺乏以信息技术为核心，以储运设备机械化、包装自动化等为支撑的现代化物流装备技术体系，使得冷链“断链”现象严峻且难以避开。进展规划与重大工程一进展规划冷链储运装备的进展依靠于关键技术的突破。本争论依据德尔菲法的调查结果，统计形成了我国生鲜农产品冷链储运装备关键技术清单见图 3，主要包括产地冷加工、冷藏储存、冷藏运输、冷藏销售、全程冷链等 5 个一级技术以及 29 个具体的二级技术。图 3 我
18、国生鲜农产品冷链储运装备关键技术将来 30 年，我国生鲜农产品冷链储运技术装备的进展分为 3 个阶段，即 2023 2025 年、2025 2035 年、2035 2050 年。每一阶段都有相应的进展规划、 关键技术、重点任务、重大工程见图 4，能够支持生鲜农产品冷链储运技术装备的稳步、有序、可持续进展。图 4 我国生鲜农产品冷链储运装备进展技术路线1.2025 年进展规划针对生鲜农产品冷链储运技术装备方面存在的温湿度波动大、能耗高、自动化及标准化程度低等问题， 到 2025 年应突破以下关键技术：典型生鲜农产品冷加工工艺，高效差压预冷技术，低温自然工质快速冻结技术；农产品冷藏环境温湿度精准保
19、障技术，生鲜农产品干耗掌握技术，农产品冰温环境保障技术；冷藏运输过程中农产品品质监控技术，冷藏运输用蓄冷技术，基于纯电动 /燃料电池汽车的冷藏运输技术；自然工质低能耗冷柜技术，生鲜配送柜技术，移动式生鲜自动售货技术；基于 5G 的全程冷链信息化技术。据此构建生鲜农产品标准化、智能化的产地冷加工装备研制体系，建立低能耗低本钱冷藏储存装备研制体系和自动化冷链物流园区，初步实现生鲜农产品冷链储运技术装备的高效化、标准化、智能化。2.2035 年进展规划立足前一阶段技术和装备进展，分析温度流、能量流、品质流、价值流的相互影响，突破以下关键技术：物理场关心冷加工技术，基于云平台和大数据的预冷共享系统；可
20、再生能源和自然冷能利用技术，近零能耗农产品冷藏保 鲜技术，承受环境友好型制冷剂的高效制冷技术， 才智冷库技术；应用于冷藏车的太阳能驱动制冷技术，液化自然气LNG 驱动冷藏运输技术，液态空气驱动冷藏运输技术；环保低能耗才智冷柜技术；绿色冷链物流系统优化技术、 果蔬品质监控图像识别技术。据此建立绿色可持续才智冷链储运装备研发体系及才智冷链物流中心，进展生鲜农产品全程才智绿色冷链体系，实现生鲜农产品冷链储运技术装备可持续化、信息化、才智化。3.2050 年进展规划在前期生鲜农产品冷链储运技术装备可持续化、信息化、才智化争论根底上，突破以下关键技术：无人化智能化果蔬预冷技术，无人化冷冻冷藏技术，无人驾
21、驶冷藏运输技术，量子工程与冷链设备融合技术。据此建立生鲜农产品无人冷链园区和无人智 慧全程冷链体系，实现我国生鲜农产品冷链储运技术装备信息化、才智化、无人化。二重大工程1. 冷链储运才智管控平台建设提升我国生鲜农产品冷链保质保鲜力量，降低产地损耗率或滞销率，推动冷链节本增效具有重大意义。针对农产品才智供给链冷链损耗率高、储运环境简单和供给链上下游信息不透亮等问题，进展才智冷链数据深度感知、保质储运智能化和可信区块链技术，研制冷链物流才智监管云效劳平台、农产品保质储运智能调控系统、农产品供给链信用评价与监管区块链云平台等。争论时间环境品质耦合下的品质变化规律，保质储运智能化品质推测技术、储运过程
22、环境实时感知及调控技术、全程质量安全掌握系统，解决当前冷链物流信息化建设与智能设备研发中的突出问题。基于大数据技术应用的型农产品供给链协调平台获得明显进展，引导形成保质储运成套智能化技术体系，为构建易腐农产品流通品质掌握方法体系、冷链物流大数据应用平台并进展应用示范供给技术保障。合理降低进口产品依存度，我国冷链无人自主化监管水平坦体接近兴旺国家。2. 环保仓储枢纽建设在冷链物流绿色化方面，提升能源冷藏输运车辆的占比， 提高冷库面积利用率；承受可循环回收的冷链包装，开展冷链物流绿色化综合试验，削减冷链物流二氧化碳排放，提高资源利用率。建设农产品重点地区骨干冷链物流基地，打造区域农产品冷链物流枢纽
23、，提升肉、奶、蔬菜、水果等鲜活农产品供给力量。3. 冷链物流标准化建设我国冷链标准体系应在明确冷链主体的根底上，汇总共性流 通条件；依据冷链流通主体的保鲜需求， 全面梳理现有标准体系， 制定/修订符合现代流通需求的冷链装备与设施技术标准。 高度重视相关产品标准的分类制定 /修订，比照现有国家和行业标准进展细致梳理，争论构建冷链装备产品标准体系。我国冷链储运技术装备进展建议一实施科技研发专项1. 开发高效、精准环控冷链装备为了支撑我国冷链物流产业的可持续进展，建议开展生鲜农 产品与不同冷却介质的传热传质过程和气流组织优化等根底争论， 开发混合工质内复叠、变容量制冷、高精度控温、多种适应性调 温等
24、核心技术，研发适合于低温速冻和冻结的高效换热器、高效 果蔬预冷设备、多温区储运设备、气调贮存设备、超低温冷冻与 速冻设备、生鲜配送柜、便携式冷藏箱等冷链物流装备。从根底 理论到设备设计和开发， 多角度、多方面提升冷加工、冷冻冷藏、冷藏运输等环节的技术水平。2. 攻关冷链物流信息化技术为了消退冷链物流行业进展的制约性因素，建议开展生鲜农产品流通品质掌握方法体系争论；结合冷链物流的特点，开发机器视觉、光谱、电子、力学、超声、生物等类别的传感器，实现生鲜农产品快速、无损、实时监测和检测；加强生鲜农产品储运过程中环境参数和位置感知技术的应用争论，利用温度、湿度、光照、空气含氧量、乙烯含量、硫化氢含量等
25、传感器以及全球定位系统 GPS、北斗卫星导航定位系统，实现生鲜农产品的全程信息可追溯，促进物流产业各个环节信息共享和协同运作以及社会资源的高效配置。二健全政策保障体系1.大力支持冷链设施建设建设农产品物流基地，鼓舞农产品加工、冷链物流、流通等企业加快保鲜、冷藏、冷冻、预冷、运输、查验等冷链物流设施建设。因地制宜开展适度规模的经济有用型冷链仓储设施建设， 配备节能环保的长、短途冷链运输车辆，改善农产品商品化处理环节的温控设施，提升流淌链条的温控力量。建立农产品铁路、大路、水路、航空联合运输网络，进展农产品运输协作中介效劳组织，逐步形成冷藏多式联运体系，提高运输综合效益。2.乐观扶持冷链企业建立健
26、全银企合作机制，适当加大对冷链物流行业信贷支持力度，满足企业合理资金需求。针对制约冷链物流行业进展的突出短板，鼓舞社会资本通过设立产业进展基金等多种方式参与投资建设。降低冷链企业的用水、用电、用气本钱，贯彻落实生鲜农产品冷链运输“绿色通道”政策。3.保持必要的监管力度严格执行各类生鲜产品原料处理、分选加工与包装、冷却冷冻、冷库贮存、冷藏运输、批发配送、分销零售等环节的保鲜技术与制冷保温技术标准。鼓舞有关企业建立冷链物流数据信息收集、处理和公布系统，加强对冷链物流大数据的分析和利用，逐步实现冷链物流全过程的信息化、数据化、透亮化、可视化。对生产、收购、加工、仓储、运输、零售、配送等有关市场责任主体在温控保鲜方面的依法依规经营状况进展常态化抽查并面对社会准时公布。