相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,我國每年均會有大量的水果、蔬菜類食品,在運輸中因溫度把控不當(dāng)而出現(xiàn)食物資源浪費問題,商品損失率甚至達到了20%以上。
產(chǎn)品運輸中,精準(zhǔn)把控溫度,對于運輸材質(zhì)的新鮮度保持至關(guān)重要,尤其是新鮮蔬菜或是水果一類食品的運輸,冷鏈運輸是常用的物流方式。
冷鏈運輸中,蓄冷技術(shù)是運輸中主要采納的技術(shù)類型,技術(shù)原理是在用電低谷階段,使用高新技術(shù)將制冷機組生成的冷氣存儲起來,容納冷氣的材料即為變相材料,后續(xù)在用電高峰階段,將之前所存儲的冷氣再釋放出來,以此確保固定空間范圍內(nèi)的冷負荷控制標(biāo)準(zhǔn)。
一 相變材料在冷鏈物流中的應(yīng)用 長期以來,能源的供應(yīng)與需求之間很難保持持續(xù)匹配狀態(tài),為了確保上述狀態(tài)能夠持續(xù)下去,相變儲能技術(shù)開始被越來越多的應(yīng)用到行業(yè)內(nèi),目的在于針對原有的能源供求不均衡問題進行優(yōu)化和改善。從相變材料的本質(zhì)上來講,其最大的功能就是能夠“潛熱”,原理是在材料相變期間,瞬時完成能量的釋放、吸收等轉(zhuǎn)換。其間,相變是否會出現(xiàn),取決于相變材料當(dāng)下所處環(huán)境的具體溫度變化,因此相變材料一般被應(yīng)用在控溫行業(yè)中儲能。 在冷鏈物流發(fā)展中,將相變儲能技術(shù)應(yīng)用其中,提升運輸效益的重要影響因素就是做好相變材料的選擇工作。經(jīng)過對相變材料的類型進行分析,可以發(fā)現(xiàn)共有三大類型,分別是復(fù)合型、有機型與無機型。具體的相變材料性質(zhì)分析如下: 01 有機型相變材料 該材料的化學(xué)性質(zhì)相對更為穩(wěn)定,且具有過冷度比較低、相變潛熱逐漸退化及無相分離的特征。但是此種材料應(yīng)用冷鏈運輸中,也存在一定不足,就是相變潛熱在逐步退化之后,材料得到導(dǎo)熱系數(shù)會逐漸降低,達到0.1-0.7W·m-1·K-1,此不足有待后續(xù)加以解決和完善。 02 無機型相變材料 該材料的投用成本比其他相變材料更低,具有比較突出的導(dǎo)熱性能,且相變潛熱也相對更為穩(wěn)定。但經(jīng)過深度研究也發(fā)現(xiàn),此材料的冷度相對比較高,相分離情況比較嚴(yán)重,且還會受到腐蝕性過強等因素的限制,影響后續(xù)推廣。 03 復(fù)合相變材料 此種材料的組成成分至少由兩種混合而成,甚至部分材料是由多種材料所混合而成,為了更好地滿足溫度需求,需要重點做好不同混合物之中的各項組分比例調(diào)整工作。分析復(fù)合相變材料的優(yōu)勢可發(fā)現(xiàn),其具有相變潛熱比較高、過冷度低且無明顯相分離等優(yōu)勢。為了進一步加深對于各類型蓄冷相變材料的熱物性了解,下表1中比較詳細地展列了多個常見的相變蓄冷材料參數(shù),具體如表1所示: 二 運輸配送中蓄冷技術(shù)的應(yīng)用 01 預(yù)冷應(yīng)用 現(xiàn)在比較常用的蓄冷技術(shù)中,包括空氣、流化冰、真空等幾種預(yù)冷方法。其中,空氣預(yù)冷技術(shù)具有冷卻速度慢,且冷卻成果不均勻的特征,且干耗相對較高。真空預(yù)冷技術(shù)具有短時間內(nèi)可以將果蔬等產(chǎn)品的田間熱去除掉的能力,并在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)固定范圍內(nèi)空氣快速冷卻的效果,以此將瓜果蔬菜的商品營養(yǎng)價值鎖定;不足之處在于,運輸?shù)某杀鞠鄬^高,且配置的設(shè)備造價也比較高。 例如,在進行魚類食物的冷鏈運輸處理時,就可以應(yīng)用預(yù)冷處理技術(shù)來完成,首先,將魚完全沉浸在流化冰之中,確保魚體表面的溫度降至最低,目的是預(yù)防魚類表面出現(xiàn)氧化的情況,無氧化情況則會細菌的繁殖具有抑制作用,將魚身體表面活性酶活躍度降低,避免對魚體表面的完好性產(chǎn)生損傷威脅。以鱸魚為例,使用流化冰預(yù)冷技術(shù)完成鱸魚的運輸儲藏處理,對經(jīng)過運輸后鱸魚的理化指標(biāo)、微生物以及感官品質(zhì)等各種指標(biāo)進行測定后,并進行了掃描電鏡、聚丙烯酰胺凝膠電泳處理,綜合測定和處理的后的結(jié)果進行分析可以發(fā)現(xiàn),鱸魚的限度變化很小,很好地保存地保存了鱸魚的本質(zhì),說明流化冰預(yù)冷與冰溫冷鏈相結(jié)合,應(yīng)用于鱸魚長距離運輸中,有利于提升鱸魚的銷售效益增長、銷售范圍擴大。 02 蓄冷包裝應(yīng)用 蓄冷包裝應(yīng)用在冷鏈物流運輸中,應(yīng)用相變儲能對運輸期間的溫度進行把控時,還可將蓄冷包裝技術(shù)應(yīng)用其中。 冷鏈包裝中,復(fù)合纖維素相變材料,屬于一類比較新型且具備較高活性的包裝材料,此時,微膠囊化的呈現(xiàn)主要是借助相變材料的添加來實現(xiàn),以此確保冷鏈蓄冷包裝運輸中的商品形態(tài)保持相應(yīng)穩(wěn)定性。結(jié)合微膠囊化,可以將相變材料、不同支撐材料之間做混合處理,此時就可制備出相對于單純相變材料更加穩(wěn)定的新型相變材料。同時,此種混合制備新材料,還能夠解決有機相變材料原本存在的導(dǎo)熱過低問題,對于液態(tài)相變材料初夏封裝漏液的概率降低也具有顯著促進作用。為此,在進行具體的蓄冷包裝技術(shù)應(yīng)用中,應(yīng)該從下述幾個方面著手展開分析: 1.在7-13℃的溫度區(qū)間之內(nèi)對食物進行冷藏包裝時,不同的復(fù)合相變材料,其相變潛熱值也有所不同。當(dāng)應(yīng)用負壓過濾技術(shù)時,在紙基質(zhì)中,均勻地分散微膠囊化石蠟,可以完成微膠囊相變材料的傳熱速率在紙基質(zhì)中的變化統(tǒng)計工作。經(jīng)過對大量的實驗研究分析后得出,一般情況下,8min時間內(nèi),純紙張的溫度可以從0℃增長到10℃左右;33min左右,相變材料(25%)的紙張溫度可以從0℃增長到10℃;87min左右,相變材料(50%)的紙張溫度可以從0℃增長到10℃。通過研究可以得出,當(dāng)紙張中含有一定的相變材料,溫度的傳熱時間會減緩,且隨著相變材料添加量的不斷上升,溫度的傳熱時間也會隨之開始延長。其間材料的整體比熱以及密度,也會在相變材料的不斷添加下,發(fā)揮一定的保溫效果。 2.在進行冰激凌類食品的冷鏈運輸時,使用蓄冷材料完成運輸過程中的存儲保溫處理,可發(fā)現(xiàn),對比蓄冷材料以及普通的絕熱材料,如聚苯乙烯,存儲冰淇凌65d之后,蓄冷材料包裝下的冰激凌,內(nèi)部溫度變化明顯更小,且包裝厚度更低。 3.為了進一步提升蓄冷材料在冷鏈物流運輸中的應(yīng)用價值,對于運輸溫度有一定要求的食品進行了新冷鏈運輸存儲設(shè)備研發(fā)工作。其間,結(jié)合數(shù)學(xué)模型的建立,搜集和整理同類型的冷鏈物流運輸包裝案例,對各類運輸存儲容器做好參數(shù)量化工作,確保冷鏈物流效益得以提升。經(jīng)過對大量的冷鏈物流案例進行分析可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)在原有的冰淇凌蓄冷容器的底部及兩側(cè)做外擴理,分別擴大10mm、20mm,并同步將相變材料的填充量適當(dāng)提升,占比額外體積需要控制在7%左右,就可以將冰淇凌冷鏈物流運輸階段的容器熱防護的設(shè)備性能提升30%左右。 03 蓄冷式冷藏車應(yīng)用 伴隨著當(dāng)前冷鏈物流行業(yè)發(fā)展規(guī)模以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大,各種新式冷鏈項目被研發(fā)出來。在大部分的冷鏈物流運輸或是配送的過程中,交通工具一般會選擇冷藏車來完成。因此,隨著冷鏈物流行業(yè)的發(fā)展和進步,對于冷藏車的需求量也開始逐步增加,據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料顯示,每年用于冷鏈物流的冷藏車數(shù)量的增長比例大約在8%-12%之間。進行冷藏車的質(zhì)量檢查時,首先需要對車廂中的溫度場分布情況做好統(tǒng)計和調(diào)查,調(diào)查重點應(yīng)該集中在溫度分布是否穩(wěn)定和是否均勻方面。相較于傳統(tǒng)的機械式冷藏車而言,蓄冷式冷藏車的供冷源為蓄冷板,在為車廂輸出冷量時,其整個輸出過程會一直保持在平穩(wěn)輸出狀態(tài),其間還可結(jié)合冷鏈物流中冷藏車廂內(nèi)果蔬冷負荷具體情況,做出適宜性的調(diào)整,即適當(dāng)增減車內(nèi)蓄冷板的數(shù)量。在對蓄冷板進行蓄冷時,可以在冷藏車用電低峰期時段進行。 蓄冷式冷卻車內(nèi)溫度穩(wěn)定性的把控,需要經(jīng)歷一系列的模擬實驗來驗證,例如,可以按照凝固點降低這一研究理論,去制備最優(yōu)復(fù)合相變材料,熱力學(xué)性能的提升,往往會受到復(fù)合材料丙三醇溶液(50%)、氯化鈉溶液(20%)的影響,當(dāng)完成反復(fù)相變之后可以發(fā)現(xiàn),最優(yōu)復(fù)合相變材料的穩(wěn)定性得到了提升,且不會受到腐蝕問題的影響。應(yīng)用蓄冷式冷藏車,與傳統(tǒng)的機械式冷藏車相比,雖然最開始的投資金額比較大,但是在運行費用以及環(huán)保節(jié)能等方面,所掌握的優(yōu)勢更為明顯。另外,經(jīng)過綜合考量之后,冷鏈物流運輸中,車廂內(nèi)必然存在自然對流的情況,此種對流將會直接對溫度場產(chǎn)生影響,尤其是溫度場的均勻性,會就此得以最大化優(yōu)化,繼而在整個冷藏車廂內(nèi)實現(xiàn)合理送風(fēng),確保蓄冷板的冷藏效果及冷藏效率都得到提升。 04 低溫倉儲中的應(yīng)用 在低溫倉儲系統(tǒng)中,應(yīng)用蓄冷技術(shù),是未來冷鏈物流進一步發(fā)展的主流趨勢。目前,將蓄冷技術(shù)融入到冷鏈運輸?shù)谋kU系統(tǒng)匯總,能夠顯著調(diào)節(jié)冷庫溫度,同時,對于長途冷鏈運輸?shù)墓?jié)能環(huán)保效果提升也具有重要促進作用。為了進一步研究蓄冷技術(shù)在低溫倉儲中的具體應(yīng)用效果,有專業(yè)人員在傳統(tǒng)冷庫運輸中,應(yīng)用了動態(tài)冰漿蓄冷保鮮技術(shù),經(jīng)過研究對比發(fā)現(xiàn),應(yīng)用新技術(shù)的冷庫冷鏈運輸效果,相較于傳統(tǒng)冷庫而言,不僅成本更低,且?guī)靸?nèi)溫度穩(wěn)定性更佳。此外,在低溫倉儲冷鏈物流運輸中,將乙二醇作為冷庫的蓄冷液應(yīng)用起來,能夠確保冷庫的平均溫度穩(wěn)定把控在0.18-0.32℃范圍之內(nèi),溫差相差最大控制在0.8℃左右。受到冷鏈物流運輸?shù)挠绊?,峰谷時期乙二醇蓄冷庫的電費消耗量,僅為傳統(tǒng)冷庫的3/4,對應(yīng)的成本支出也隨之節(jié)省1/4。通過上述一系列的研究可以表明,冷鏈物流運輸中,在傳統(tǒng)冷庫中添加乙二醇這一相變材料,能夠提升庫內(nèi)溫度分布狀態(tài)的均衡性,從而將冷鏈運輸成本大幅度降低。 三 結(jié) 語 在冷鏈物流管理中,想要全面發(fā)揮出相變儲能技術(shù)的應(yīng)用效果,為冷鏈運輸效益及質(zhì)量提升起到促進作用,首先需要做好預(yù)冷處理,以此確保冷鏈運輸質(zhì)量,提升運輸商品的保鮮效果。其次,應(yīng)用蓄冷包裝完成冷鏈物流運輸時,應(yīng)該選擇儲能消耗更低的包裝材料完成,此時就可應(yīng)用相變材料作為包裝材料,提升運輸效益。此外,在低溫倉儲中,充分將蓄冷技術(shù)應(yīng)用于保鮮系統(tǒng)中,能夠在實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果的同時,對于冷庫的溫度、濕度等參數(shù)調(diào)控具有很好的效果,最終為運輸成本降低、增加經(jīng)濟效益奠定基礎(chǔ)。