果蔬农产品冷链物流技术研究进展

       一、引言

       果蔬农产品冷链物流是果蔬在采后的贮藏、包装、运输、销售等环节中，始终处于所需要的低温环境，从而降低果蔬流通损耗的过程。近年来，随着我国农业结构调整和居民消费水平的提高，果蔬农产品的产量和购买量逐年增加，消费者对果蔬农产品的多样性、获得的及时性需求日趋旺盛，同时对果蔬农产品的品质和安全也更为关注。作为保障果蔬农产品质量安全的冷链物流技术，也随着果蔬冷链物流高质量需求的持续增长而不断创新和深化，冷链物流技术由“冷库贮藏—冷藏运输”逐渐丰富为“产地预冷—低温贮藏—低温包装—低温装卸搬运—冷藏运输和配送—冷藏销售”全过程。我国部分冷链物流技术的研究已经达到国际先进水平，但相比于发达国家，国内果蔬冷链物流技术的整体研究和应用还不够深入，还存在果蔬冷却品质差、冷却效率低等问题，难以满足消费者对高品质的需求。加强对果蔬农产品冷链物流技术的研究和应用推广，有利于提高果蔬农产品的冷链流通率、降低流通损耗，实现果蔬农产品的绿色、安全、品质消费，对促进我国果蔬农产品冷链物流业的高质量发展有着重要意义。

       冷链物流技术具有集成度高、跨时空、多环节、多业态和学科高度交叉的特点，结合果蔬农产品多品类、全程冷链技术需求，主要收集、整理了近十五年来发表在中国知网和Elsevier Science Direct数据库的相关学术成果，从果蔬冷却效率、冷却后生理品质变化、冷却均匀性等角度，分别对产地预冷、贮藏保鲜、低温气调包装、装卸搬运、冷藏运输和配送、冷藏销售以及冷链物流信息七个环节的冷链技术研究进展进行梳理，总结果蔬冷链物流技术的研究特点，分析研究中存在的不足，提出未来果蔬冷链物流技术研究的方向，为果蔬农产品冷链物流技术的科技创新和应用推广提供参考。

       二、果蔬全程冷链物流技术研究进展概况

       从果蔬农产品的流通环节来看，生产阶段的主要技术有预冷技术、低温贮藏技术、气调包装技术等，研究人员主要探究了预冷机、冷库的各项工艺参数对果蔬的冷却效果和货架期的影响，并建立动力学模型等数值模型模拟测算了不同类型果蔬的传热、水分迁移、色泽、失重率等变化过程，分析了低温环境下气调包装材料的厚度、气透性和袋内气体比例成分对果蔬品质的影响。流通阶段的技术主要有装卸搬运技术、冷藏运输和配送技术、冷藏销售技术，研究人员对冷链装卸搬运设备的效率、冷藏运输配送及销售设备的制冷性能、制冷温度分布均匀性进行改进，并对设备的内部装置进行优化，以期提高对果蔬的储存效果。果蔬冷链物流信息技术主要以物联网技术作为支撑，实现对各环节果蔬信息的监测。果蔬冷链物流主要技术和设备如图1所示。

       (一)产地预冷

       产地预冷对果蔬农产品全程冷链具有重要意义，其不仅可减少生鲜农产品贮、运、销等阶段的制冷成本，还可以有效保持果蔬农产品的鲜度，研究表明，没有预冷的果蔬农产品平均质量损失比有预冷的质量损失高约23％[1]。近年来，为降低果蔬农产品采后损失，我国出台多项措施鼓励果蔬农产品产地预冷的发展。预冷方式主要有冷库预冷、冷水预冷、差压预冷和真空预冷四种，由于冷库预冷和冷水预冷的预冷效率相对较低，国内外关于这两种预冷方式的相关研究较少，但对差压预冷、真空预冷的研究均较为成熟。

       1.冷库预冷

       冷库预冷是将果蔬置于低温贮藏库中，冷风机吹出的冷空气流经果蔬周围，将果蔬热量带走的一种预冷方式。冷库预冷成本低廉，现已成为我国田间地头果蔬预冷的主要方式，由于冷却速度较慢，现有研究主要从提高冷库预冷效率、缩短冷库预冷时间展开。陈存坤等[2](2015)以苹果为试验对象，通过记录不同风速和不同包装方式下苹果所需的预冷时间，研究使果蔬预冷速率较快的风速和包装方式。王冠邦等[3](2021)通过数值模拟分析了苹果预冷过程的流场、温度场等物理场的分布特性，发现冷气流速高的位置附近的果实降温速率快、温度低。

      

       图1 果蔬冷链物流主要技术及设备

       2.冷水预冷

       冷水预冷将果蔬浸入冷水中或者将冷水喷洒在果蔬表面，使果蔬快速冷却到规定的温度，可以减少果蔬表面的水分蒸发，降低果蔬的质量损失率和叶类菜的叶绿素分解速率[4]。但循环使用的预冷水中微生物较多，容易导致果蔬出现腐烂、病害现象[5]。一些研究通过在预冷水中添加防腐剂、消毒剂等，抑制预冷循环水中微生物对果蔬农产品的副作用[6]。但预冷水的有害物质可能会沉积在果蔬表面，影响果蔬农产品的安全性。目前，研究者正着力于如何改善预冷循环水的品质、解决预冷后果蔬农产品表面的物质残留问题，相关研究还有待进一步深入。

       3.差压预冷

       差压预冷通过将冷空气加压在果蔬两侧产生压力差，迫使冷空气全部通过果蔬，使得果蔬温度迅速冷却，可以有效地抑制果蔬的成熟和衰老[7]。与普通冷库预冷相比，差压预冷可以显著提升预冷环节效率，并降低果蔬的失重率[8]。

       适宜的送风条件是保障果蔬农产品预冷品质的关键，目前，研究主要集中在果蔬差压预冷过程中不同工况条件对果蔬预冷品质的影响机理方面[9]，并不断调整实验条件进行对比验证，以期为果蔬找到满足多生产目标的工艺条件(如生理品质最佳、预冷时间短、预冷均匀性高等)。杨培志等[10](2017)考虑苹果呼吸热和蒸腾热对预冷温度的影响，探究同时满足预冷时间短、预冷均匀性高两个目标的预冷温度。季丽丽等[11](2018)研究了使西葫芦中丙二醛、维生素 C、过氧化氢酶活性、香气成分等多个生理指标达到最佳的预冷温度。为探究适宜的果蔬差压预冷送风速度，韩佳伟等[12](2015)研究了不同风速下预冷果蔬的冷却时间、瞬时冷却速率和瞬时冷却均匀性，发现，当送风速度从0.5m/s提高到2.5m/s时，苹果的冷却时间可缩短70％左右；许茹楠等[13](2018)对比研究了不同风速处理后蒜苔感官品质和生理品质的变化；Elansari等[14](2020)研究了送风方向对橘果实失重百分比和电解质流失的影响，发现自上而下式的垂直通风差压预冷要比水平通风预冷的冷却效果更好。包装箱的通风设计影响着包装内部气流和温度分布，优化包装设计对提高预冷效率和果蔬品质有重要意义[15]。Wang等[16](2013)探索了果蔬包装箱的通风孔形状和码垛方式与果蔬降温速率的关系，发现包装箱的通风孔形状为椭圆形时，果蔬差压预冷的降温速率最快，键槽通风孔形状时降温速率最慢，包装箱以交错阵列形式码垛的冷却速度快于平行阵列形式。金滔等[17](2021)提出，包装箱的箱体开孔率不仅影响果蔬降温速率，而且影响箱内果蔬的预冷温度偏差值，当箱体开孔率由15％增大为30％时，冷却速率相近，但箱内苹果的温度偏差增加至1.1℃。因此，在压降满足设计要求的前提下，宜采用较小的箱体开孔面积。