可裝卸式蓄冷保溫箱冷鏈運(yùn)輸效果

張秋玉 臧潤清 劉升 李彥 范中陽 孫麗君

（1天津商業(yè)大學(xué)冷凍冷藏技術(shù)教育部工程研究中心天津市制冷技術(shù)工程中心 天津 300134；2北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心國家蔬菜工程技術(shù)研究中心 北京 100097）

可裝卸式蓄冷保溫箱冷鏈運(yùn)輸效果

張秋玉1臧潤清1劉升2李彥2范中陽2孫麗君2

（1天津商業(yè)大學(xué)冷凍冷藏技術(shù)教育部工程研究中心天津市制冷技術(shù)工程中心 天津 300134；2北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心國家蔬菜工程技術(shù)研究中心 北京 100097）

可裝卸式蓄冷保溫箱組裝、拆卸方便，是蓄冷保溫箱發(fā)展的趨勢。本文實(shí)驗(yàn)研究了平菇的冷鏈運(yùn)輸效果，測定箱內(nèi)空氣溫度、平菇中心溫度和蓄冷劑溫度變化，計(jì)算可裝卸蓄冷箱冷鏈運(yùn)輸過程縫隙漏熱率，每隔30 h對平菇取樣進(jìn)行感官評定，測定其營養(yǎng)指標(biāo)變化。結(jié)果表明：當(dāng)環(huán)境溫度25℃時，56 h后蓄冷劑完全液化，比預(yù)計(jì)時間少8 h，表明蓄冷劑需求量的估算值偏小，可以使用系數(shù)修正法予以調(diào)整；可裝卸式蓄冷保溫箱縫隙漏熱率達(dá)到12．97%，縫隙漏熱量占比大，應(yīng)優(yōu)化組裝工藝；實(shí)驗(yàn)60 h與0 h相比，感官評分下降3．53%，可溶性固形物含量下降5．9%；可溶性蛋白質(zhì)含量下降4．2%；維生素C含量下降9．96%，實(shí)驗(yàn)過程平菇商品價值、營養(yǎng)價值變化不大。

可裝卸；蓄冷保溫箱；漏熱量；冷鏈運(yùn)輸

近幾年，隨著人們生活質(zhì)量的提高，生鮮電商行業(yè)快速發(fā)展，消費(fèi)者對生鮮食品的配送要求也愈來愈高，“最后一公里”冷鏈配送是生鮮電商發(fā)展的關(guān)鍵，成為制約生鮮電商快速發(fā)展的難題［1］。蓄冷保溫箱作為生鮮電商冷鏈物流的專用配送箱［2］，可以很好的解決“最后一公里”冷鏈配送問題。蓄冷保溫箱在國外發(fā)展較早，是一種非常高效的冷鏈運(yùn)輸裝備，具有優(yōu)良保溫性、運(yùn)輸靈活性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性等優(yōu)點(diǎn)，成為小批量高品質(zhì)貨物的一個優(yōu)質(zhì)運(yùn)輸設(shè)備［3］。蓄冷保溫箱既適用于短途“最后一公里”配送，又適用于采用普通廂式貨車進(jìn)行中長途運(yùn)輸，箱體的保溫性能和蓄冷劑量主要決定運(yùn)輸距離的長短，在保溫箱體不變的條件下，蓄冷劑量的計(jì)算對蓄冷保溫箱的恒溫時間至關(guān)重要，多則增加重量、減小可用空間，少則降低食品品質(zhì)、甚至造成腐爛。

可裝卸式蓄冷保溫箱由保溫板組裝而成，組裝、拆卸都很簡便，是蓄冷保溫箱發(fā)展的趨勢?？裳b卸式蓄冷保溫箱組裝后，保溫板之間會留下縫隙，組裝工藝水平不同，縫隙大小不同?？裳b卸式蓄冷保溫箱漏熱量包括兩部分：1）通過保溫材料傳遞的熱量；2）通過縫隙的漏熱量。通過保溫材料的傳熱量與保溫材料厚度有關(guān)，通過縫隙的漏熱量與組裝工藝優(yōu)劣相關(guān)。針對可裝卸式蓄冷保溫箱，提出縫隙漏熱率概念：縫隙漏熱率＝縫隙漏熱量/（保溫材料傳熱量＋縫隙漏熱量）。對于保溫材料厚度一定的可裝卸式蓄冷保溫箱，縫隙漏熱率可以體現(xiàn)其保溫性能，檢驗(yàn)保溫板組裝工藝，為可拆卸式蓄冷保溫箱組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)要求奠定研究基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的蓄冷保溫箱多采用聚氨酯作為隔熱保溫材料，研究表明：真空絕熱板與聚氨酯發(fā)泡組裝的復(fù)合保溫材料可起到在不減少保溫箱有效容積的前提下降低箱體冷負(fù)荷15.7%的效果［4］。本文以真空絕熱板［5］和聚氨酯發(fā)泡板組裝的可裝卸式蓄冷保溫箱為實(shí)驗(yàn)研究對象，選用平菇為實(shí)驗(yàn)材料，模擬可裝卸式蓄冷保溫箱冷鏈運(yùn)輸過程，研究了冷鏈運(yùn)輸效果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，修正可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑需求量的計(jì)算公式。

1 實(shí)驗(yàn)儀器、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)材料選用平菇，購買于北京新發(fā)地批發(fā)市場，菇體完整、朵形一致、無機(jī)械損傷、無病蟲害、色澤正常，立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)壓差預(yù)冷至0.24℃。

實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）為可拆卸式蓄冷保溫箱（長×寬×高：600 mm×380 mm ×350 mm）1個，保溫材料由10 mm厚真空絕熱板和15 mm厚聚氨酯板組裝而成；采用相變溫度為－1.87℃的蓄冷劑，其物性參數(shù)：固態(tài)比熱容1.381 kJ/（kg·K），潛熱388.5 kJ/kg。傳統(tǒng)蓄冷保溫箱所需蓄冷劑質(zhì)量根據(jù)式（1）進(jìn)行估算［6］。式（1）中，蓄冷劑質(zhì)量的估算沒有考慮箱體密封性、果蔬質(zhì)量、果蔬呼吸熱量等因素，實(shí)際應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

式中：m為蓄冷劑質(zhì)量，kg；k為箱體傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；A為箱體傳熱面積，m2；ts為環(huán)境溫度，℃；t0為箱內(nèi)空氣溫度，℃；τ為保冷時間，h；r0為蓄冷劑相變潛熱，kJ/kg。

箱體外環(huán)境溫度25℃，箱體內(nèi)保冷溫度0℃，預(yù)計(jì)保冷時間64 h，估算蓄冷劑質(zhì)量：m＝6.48 kg。 實(shí)驗(yàn)采用蓄冷板（長×寬×高：300 mm×280 mm×30 mm）4塊，每塊蓄冷板裝入1.62 kg蓄冷劑。

實(shí)驗(yàn)測試裝置：多點(diǎn)測溫儀，北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心；折射儀，PR?100，日本ATA?GO公司；高速冷凍離心機(jī)，Thermo D?37520，塞維斯科技（北京）有限公司；恒溫水浴鍋，HW SY11?K，北京市長風(fēng)儀器儀表公司；電子秤，UWA?K?015北京華瑞京科商貿(mào)中心。

圖1 可裝卸式蓄冷保溫箱實(shí)驗(yàn)裝置Fig．1 Assembly cold storage incubator

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

4塊蓄冷板放在冰箱冷凍室中凍結(jié)至－15℃，平菇經(jīng)壓差預(yù)冷至0.24℃。把4塊蓄冷板放置在蓄冷保溫箱四周，7.5 kg平菇裝入蓄冷保溫箱內(nèi)，蓄冷劑板中和平菇中心插入多點(diǎn)測溫儀探針，蓄冷保溫箱中放置多點(diǎn)測溫儀探針，蓋上箱蓋，裝箱完成。蓄冷保溫箱和多點(diǎn)測溫儀放置在恒溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，室內(nèi)環(huán)境溫度維持25℃。每隔30 h對平菇取樣一次，通過多人打分方式對其感官評價，測試其可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C含量。

1.3 實(shí)驗(yàn)可行性

可裝卸式蓄冷保溫箱既適用于中短途多箱體疊放運(yùn)輸，也可以用來進(jìn)行“最后一公里”配送?？裳b卸式蓄冷保溫箱通常放在廂式貨車中進(jìn)行長途運(yùn)輸，盡管貨車表面風(fēng)速很大，發(fā)生強(qiáng)制對流，貨車廂體內(nèi)部密閉，冷藏箱體表面仍為自然對流?？裳b卸式蓄冷保溫箱“最后一公里”配送，通常采用電瓶車，放在封閉式貨箱中，進(jìn)行配送。另外，根據(jù)《道路交通安全法》第五十八條規(guī)定“殘疾人機(jī)動輪椅車、電動自行車在非機(jī)動車道內(nèi)行駛時，最高時速不得超過15 km/h。因此，可裝卸式蓄冷保溫箱“最后一公里”配送中，箱體外表面?zhèn)鳠嶙兓蹩諝庾匀涣鲃?。?jīng)計(jì)算，與可裝卸式蓄冷保溫箱靜止相比，“最后一公里”配送中箱體傳熱量僅增加1.7%。本文主要研究可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑量、箱內(nèi)溫度變化對平菇品質(zhì)的影響，對于運(yùn)輸過程中機(jī)械振動對平菇造成的機(jī)械損傷不予考慮。綜上所述，可裝卸式蓄冷保溫箱放在恒溫實(shí)驗(yàn)室，研究其冷鏈運(yùn)輸效果具有合理性。

1177 Castellvi-Ⅱa型骶椎腰化并 L5～S2 椎間盤突出 1例報告 侯黎升，白雪東，葛 豐，何 勍，李歡迎，阮狄克，程 實(shí)，李 棟

1.4 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

感官評定［7］顏色指標(biāo)分為3個等級：非常新鮮的顏色為3分，2分為顏色次，1分為等級非常差；硬度指標(biāo)分3個等級，等級也按新鮮的為3分，次為2分，最差為1分；腐爛指標(biāo)分3個等級，非常新鮮為5分，有變異為3分，最差為1分；風(fēng)味指標(biāo)分3個等級，味道正常為3分，有異味為2分，最差為1分。按上述標(biāo)準(zhǔn)打分，把每次打分的結(jié)果相加，取平均值，分值為累加值?？扇苄怨绦挝镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)采用PR?100折射儀進(jìn)行測定［8］?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G?250快速測定法［9］。維生素C含量采用鉬酸銨比色法［10］進(jìn)行測定。

2 縫隙漏熱量計(jì)算模型

以實(shí)驗(yàn)開始到蓄冷劑完全液化這段時間的蓄冷保溫箱為研究對象，采用熱平衡法［11］，建立蓄冷保溫箱縫隙漏熱量計(jì)算模型：

箱體傳熱系數(shù)：

縫隙漏熱率：

式中：Q為縫隙漏熱量，kJ；m1為平菇質(zhì)量，kg；m2為空氣質(zhì)量，kg；q為平菇呼吸熱，W/kg；c為固態(tài)蓄冷劑比熱容 kJ/（kg·K）；c1為平菇比熱容，kJ/（kg·K）；c2為空氣比熱容 kJ/（kg·K）；Δt為固態(tài)蓄冷劑的溫升，℃；Δt1為平菇的溫升，℃；Δt2為空氣的溫升，℃；αw為箱體外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/（m2·K）；αn為箱體內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/（m2·K）；λ1為真空絕熱板導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；λ2為聚氨酯板導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；d1為真空絕熱板厚度，m；d2為聚氨酯板厚度，m；ε為縫隙漏熱率。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 蓄冷劑量修正

可裝卸式蓄冷保溫箱內(nèi)蓄冷劑溫度變化如圖2所示。0～3.5 h，固態(tài)蓄冷劑吸收熱量，溫度從－15 ℃升到 －1.87 ℃；3.5 ～56 h，固態(tài)蓄冷劑吸熱融化，蓄冷劑固?液兩態(tài)共存；56 h后，蓄冷劑完全變成液態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明：6.48 kg蓄冷劑經(jīng)過56 h完全液化，比預(yù)計(jì)時間少8 h，表明蓄冷劑估算量與實(shí)際需求量相比偏小。

圖2 蓄冷劑溫度變化Fig．2 The temperature variety of cold storage agent

蓄冷劑是蓄冷保溫箱唯一冷源，蓄冷劑量決定蔬菜運(yùn)輸品質(zhì)的優(yōu)劣，蓄冷劑過少，造成冷鏈中斷，蔬菜品質(zhì)得不到保證，蓄冷劑過多，造成能源浪費(fèi)。因此，根據(jù)運(yùn)輸時間，合理計(jì)算蓄冷劑質(zhì)量對冷鏈運(yùn)輸而言至關(guān)重要。

可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑量的估算值沒有考慮縫隙漏熱量和平菇自身呼吸熱量的影響，蓄冷劑估算量和實(shí)際需求量相比誤差較大，可以使用修正系數(shù)法予以調(diào)整。

式中：m?為蓄冷劑量修正值，kg；φ為修正系數(shù)。經(jīng)計(jì)算得出，蓄冷劑量修正系數(shù)取φ＝1.15。箱體規(guī)格相同時，可裝卸式蓄冷保溫箱的蓄冷劑需求量比傳統(tǒng)蓄冷保溫箱大11.5%。

3.2 平菇中心溫度和空氣溫度變化

圖3 可裝卸式蓄冷保溫箱內(nèi)空氣溫度和平菇中心溫度變化Fig．3 The temperature variety of air and the center of mushroom in assembly cold storage incubator

實(shí)驗(yàn)裝置熱量傳遞過程：保溫箱漏熱量和平菇呼吸熱量傳遞給空氣，蓄冷劑?吸收空氣熱量。由于蓄冷劑吸收熱量需要時間，不能及時帶走空氣熱量，所以空氣溫度隨時間升高。0～56 h，蓄冷劑由固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，液態(tài)蓄冷劑阻礙熱量傳遞，液態(tài)蓄冷劑越多，蓄冷劑吸收空氣熱量越慢，空氣溫度升高幅度越大；56 h后，蓄冷劑完全液化，液態(tài)蓄冷劑依靠自身溫升吸收的熱量遠(yuǎn)小于相變過程吸收熱量，空氣升高幅度明顯增大。

0～56 h，平菇中心溫度升高幅度先增大后減小，是平菇自身呼吸放熱和向空氣傳熱綜合作用的結(jié)果。平菇呼吸放熱，自身溫度升高，溫度越高呼吸作用越強(qiáng)，放出熱量越多。呼吸熱量通過導(dǎo)熱方式傳給空氣需要時間，空氣不能及時帶走呼吸熱量，使平菇中心溫度升高幅度增大。隨著時間增加，平菇溫度與空氣溫差增大，傳熱作用得到加強(qiáng)，蓄冷劑帶走空氣熱量，空氣帶走呼吸熱量，平菇中心溫度升高速率受到抑制。56 h后，空氣溫度明顯升高，空氣對平菇的降溫作用減弱，平菇中心溫度升高幅度明顯增大。

0～66 h，由于平菇呼吸放熱、平菇傳熱慢等因素導(dǎo)致平菇中心溫度高于空氣溫度。56 h后，蓄冷劑提供的冷量有限，平菇中心溫度和空氣溫度明顯升高，66 h后，兩者基本相同。

3.3 縫隙漏熱量、縫隙漏熱率計(jì)算結(jié)果

根據(jù)式（2）～式（4）計(jì)算56 h內(nèi)可裝卸式蓄冷保溫箱縫隙漏熱量為256.99 kJ，56 h內(nèi)可裝卸式蓄冷保溫箱縫隙漏熱率為12.97%。從傳熱角度分析，可裝卸式蓄冷保溫箱冷藏實(shí)驗(yàn)過程中，縫隙漏熱量損失所占比例較大，說明箱體保溫板間的連接構(gòu)造需要改進(jìn)，應(yīng)從便于連接、嚴(yán)格密封等方面改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)加工精度，以降低箱體的冷量損耗。

3.4 平菇感官評定

綜合感官好壞直接影響產(chǎn)品的商品價值，它對評估的保鮮效果和經(jīng)濟(jì)價值有著決定意義。從感官評定結(jié)果（表1）看，平菇在實(shí)驗(yàn)過程中外觀品質(zhì)基本不變，60 h感官評分與0 h相比下降3.53%，平菇商品價值降低很小。

表1 平菇感官評定Tab．1 The sensory evaluation of mushroom

3.5 平菇營養(yǎng)指標(biāo)測定

可溶性固形物含量［12］能直接反映果蔬成熟程度和品質(zhì)狀況，在果蔬成熟過程中，可溶性固形物含量逐漸增加，在果蔬衰老過程中，可溶性固形物含量下降，因此，可溶性固形物含量是判斷貯藏質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。

可溶性蛋白質(zhì)含量［13］是一項(xiàng)重要的生理生化指標(biāo)，也是果蔬品質(zhì)和營養(yǎng)的重要評價指標(biāo)之一。許多可溶性蛋白是構(gòu)成果蔬中酶的重要組成部分，參與果蔬多種生理生化代謝過程的調(diào)控，與果蔬的生長發(fā)育、成熟衰老，抗病性、抗逆性密切相關(guān)。

表2 平菇營養(yǎng)指標(biāo)測定結(jié)果Tab．2 The test results of mushroom nutrition indicators

維生素C是人體所需的重要營養(yǎng)物質(zhì)，對人體正常生理活動具有重要作用，是果蔬貯藏過程必測營養(yǎng)指標(biāo)［14］。

由表2測定結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)過程中平菇營養(yǎng)品質(zhì)變化很小。60 h與0 h相比，營養(yǎng)品質(zhì)中可溶性固形物含量下降了5.9%，可溶性蛋白質(zhì)含量下降了4.2% ，維生素含量下降了 9.96% 。

4 結(jié)論

本文采用可裝卸式蓄冷保溫箱，以平菇為實(shí)驗(yàn)材料，可裝卸式蓄冷保溫箱四周放置4塊蓄冷板，蓄冷劑總質(zhì)量 6.48 kg，初始溫度 －15 ℃；7.5 kg 平菇經(jīng)壓差預(yù)冷至0℃，裝入蓄冷保溫箱中；將可裝卸式蓄冷保溫箱放置在25℃實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，模擬可裝卸式蓄冷保溫箱冷鏈運(yùn)輸過程，得到如下結(jié)論：

1）冷鏈運(yùn)輸條件相同時，可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑需求量比傳統(tǒng)蓄冷保溫箱大11.5%。本文提出可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑填充量修正公式m?＝1．15m，可準(zhǔn)確計(jì)算可裝卸式蓄冷保溫箱蓄冷劑需求量。

2）實(shí)驗(yàn)56 h內(nèi)，可裝卸式蓄冷保溫箱縫隙漏熱率達(dá)到11.39%。從傳熱角度分析，縫隙漏熱量損失較大，有必要進(jìn)一步優(yōu)化可裝卸式蓄冷保溫箱拼接結(jié)構(gòu)和組裝工藝，最大限度減小可裝卸式蓄冷保溫箱縫隙漏熱率。

3）可裝卸式蓄冷保溫箱實(shí)驗(yàn)貯藏平菇60 h，營養(yǎng)指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)開始0 h相比，感官評分下降3.53%，可溶性固形物含量下降了5.9%，可溶性蛋白質(zhì)含量下降了4.2%，維生素含量下降了9.96%。表明實(shí)驗(yàn)過程中平菇商品價值和營養(yǎng)價值變化很小，可裝卸式蓄冷保溫箱運(yùn)輸效果良好，具有較好的應(yīng)用前景。

4）鑒于可裝卸式蓄冷保溫箱運(yùn)輸特殊性：中長途運(yùn)輸放在廂式貨車中，短途“最后一公里”配送，放在電瓶三輪車的封閉式貨箱中，箱體表面空氣近乎自然流動，車速對傳熱影響小?？裳b卸式蓄冷保溫箱冷鏈運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)在恒溫實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，完全可以反映冷鏈運(yùn)輸效果，具有一定的合理性。

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Effect of Cold Chain Transportation on Assemble?able Cold?storage Incubator

Zhang Qiuyu1Zang Runqing1Liu Sheng2Li Yan2Fan Zhongyang2Sun Lijun2
（1．Tianjin University of Commerce，Refrigeration Engineering Research Center of Ministry of Education，Tianjin Re?frigeration Engineering Technology Center，Tianjin，300134，China；2．Vegetable Research Center of Beijing Acade?my of Agriculture and Forestry Sciences，National Engineering Research Center for Vegetables，Beijing，100097，China）

Cold?storage incubators that are easy to disassemble and assemble may become the development trend of the future．An experi?ment on the effect of cold?chain transportation was performed on an assemble?able cold?storage incubator with pleurotus ostreatus （oyster mushrooms）．During the experiment，the temperatures of the air，the center of the pleurotus ostreatus，and the cold?storage agent in the incubator were tested；then，the heat?leakage rate from the gaps in the cold?storage incubator assembly was determined．Meanwhile，the pleurotus ostreatus were sampled every 30 hours to make a sensory evaluation and the nutritional indicators were tested to judge the effect of the cold?chain transportation．The results show that，in an ambient temperature of 25 ℃，it takes 56 hours for the coolant to completely liquefy，which is eight hours less than that estimated．This means that the required coolant amount，which can be adjusted by a factor?cor?rection method，was actually larger than the estimation．Moreover，the heat?leakage rate from the gap increased to 12．97% ，which was thought to be a bit larger proportion．Thus，it is necessary to improve the assembly process of the assemble?able cold?storage incubator．In addition，the commodity and nutritional value of pleurotus ostreatus are rarely reduced during cold storage．When the values after 60 h were compared with those at the beginning，the sensory evaluation scores，the soluble?solids content，the soluble?protein content and the vitamin C content had dropped by 3．53%，5．9%，4．2%and 9．96%respectively．

assembly；cold storage incubator；heat leakage；cold chain transportation

Zang Runqing，male，professor，School of Mechanical Engineer?ing，Tianjin University of Commerce，＋ 86 13821232559，E?mail： zrqing＠ tjcu．edu．cn．Research fields： optimization and energy saving of refrigeration system．

TS205；TK02；TK124

A

0253－4339（2017）06－0105－06

10.3969 /j.issn.0253 － 4339.2017.06.105

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2015BAD19B02）。（The project was supported by the National Key Technology R＆D Program in the 12th Five?Year Plan of China （No．2015BAD19B02）．）

2016年11月17日

臧潤清，男，教授，天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，13821232559，E?mail： zrqing＠ tjcu．edu．cn。 研究方向：制冷系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能。