果蔬保鲜贮藏的冷链仓储环境分析​

编者按：冷链物流领域往往从物流角度关注冷链物流，往往忽视果蔬保鲜冷链仓储环境要素分析，一冷了之。事实上冷链物流关键要素绝不能一冷了之，环境湿度、气体含量、温度高低控制都与冷链物流对象果蔬密切相关，需要确定冷链仓储软硬件配置过程进行系统性考虑。这是老王推荐本文的主要原因。本文通过案例分析与系统配置，提供了合理的果蔬保鲜冷链仓储解决方案。 

蔬菜水果是人们赖以生存的主要食品与营养来源之一，在保鲜贮藏过程中，其营养组分与色泽等等都会发生各种各样的变化，需要控制不利因素所造成的保质期缩短、腐败变质发生、营养成分流失、风味色泽变差及质地变劣等影响，需要建立一个适合果蔬保鲜贮藏的冷链仓储环境。

冷链仓储是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温仓储过程。适合果蔬保鲜贮藏的冷链仓储环境，主要指温度、湿度和气体成分及其控制要素等软硬体系。我们希望通过研究和分析果蔬保鲜工艺、冷链仓储过程及其控制因子，完善冷链仓储过程中的包装与存储形式、储运与管理手段、温湿度监控及机组运营控制体系、冷链数据管理平台等高效运营模式，有效改善和优化冷链仓储管理流程，并使之符合相关法规与标准，使企业在营运成本和质量控制间找到最佳的平衡点，以充分保障果蔬品质，保证食品安全，调剂产销，均衡上市，降低流通损耗。

一、果蔬特性与保鲜贮藏方法

结合果蔬产品的特性，现阶段主要有四种果蔬保鲜贮藏的方法：普通冷藏、气调贮藏、减压贮藏和冰温贮藏，接下来我们逐一进行介绍。

1.温度特性

温度是最重要的果蔬保鲜冷链仓储环境要素，既影响果蔬的各种理化过程，又影响微生物的活动。冷藏果蔬产品的品质变化，主要取决于控制温湿度的可变化范围，存储果蔬的温度变化，甚至果蔬物品表面温度与内在温度间的温度梯度都会对其品质产生影响。

一般来说，温度升高，果蔬的呼吸作用、蒸腾作用、水解作用、后熟老化作用等都会增强，并且缺氧呼吸的比重增大，一些果蔬的跃变高峰提早出现，对于有呼吸高峰期的果蔬，抑制或推迟高峰期的出现就可控制后熟，延长贮藏期限；在适当的低温条件、冷却方法和单元包装要求等条件下，果蔬的各种代谢环节之间仍保持原有的协调平衡，可获得最合理的贮藏保鲜环境条件；温度经常变动，对果蔬保鲜贮藏是有害无益的，对果蔬和微生物的新陈代谢都有刺激性促进作用，温度的变动又会引起空气湿度的波动，所以果蔬保鲜贮藏时力求温度是合适低温的、相对稳定的。

普通冷藏，又叫低温贮藏，是指在0℃～10℃之间的环境条件下进行贮藏的方法。这种方法是依靠低温作用抑制微生物的繁殖，并减弱果蔬的生理活动，达到减缓其呼吸用的目的。冷藏库是使用最普遍的低温贮藏设施，适宜贮藏的果蔬种类较多，具有不受自然条件的限制、简单易行、可进行长期贮藏等优点。

2.湿度特性

果蔬保鲜冷链仓储环境中，相对湿度的高低，一方面影响果蔬的蒸腾作用，另一方面也影响微生物的活动，从而降低蒸腾作用。对于防止果蔬的萎蔫皱皮来说，应保持高湿度。但空气湿度越高，越有利于微生物活动，也就越容易引起果蔬发病腐烂，因此在实际控制的果蔬保鲜冷链仓储环境条件中，必须全面系统考虑，兼顾温湿度影响，将湿度维持在一个适当的水平。并且，为了防止果蔬出汗，必须减小或消除温差，获得相对稳定的冷链仓储温度。

3.气体成分特性

改变冷链仓储环境中空气的组成，适当降低O2的分压或适当增高CO2的分压，都有抑制植物体呼吸强度、延缓后熟老化过程、阻止水分蒸发、抑制微生物活动等作用，获得减低损耗、延长贮藏期的效果。

气体的最佳组成，因果蔬种类和品种而有不同，还随果实的发育阶段、生理状态及贮藏温度而有变化。对于一般果蔬，大约保持O2浓度为2%～5%，CO2与O2浓度相当或稍高比较合适；针对果蔬自身释放挥发物应当建立合适的空气净化措施，以减少其有害浓度和不利影响。气调和冷藏相结合，是当前国内外果蔬贮藏的主要方法之一。

气调贮藏，就是在低温贮藏的基础上，通过控制和改变贮藏库内的空气成分、浓度及温度，实现有效抑制果蔬呼吸和防止产生有害气体（如乙烯）、在一定程度上减少蒸发作用和微生物生长，对呼吸跃变型果蔬有推迟呼吸跃变启动的效应，使果蔬维持最低的生命活动，以延长果蔬的新鲜状态，还有一定的果蔬保硬效果，从而达到延长其储藏期的目的。

减压贮藏，又称低压贮藏、负气压贮藏或真空贮藏，是在冷藏和气调贮藏的基础上进一步发展起来的一种特殊的气调贮藏方法。其在低压条件下，可以抑制果蔬的呼吸作用，降低空气中氧气的含量、阻止果蔬贮藏期间乙烯、乙醇等有害气体的积累，从而延长果蔬货架期。

4.冰温贮藏与细胞特性

冰温是指从0℃开始，到生物体冻结温度（即冰点）为止的温域。生物细胞中溶解了糖、酸、盐类、多糖、氨基酸、肽类、可溶性蛋白质等许多成分，冰点要低于纯水，处于-0.5℃至-3.5℃内，在这样狭窄的冰温库控制温度带内，库内平均温度波动要小于1℃，库内最大温差要小于1℃，甚至能精准控制在储存果蔬的特定温度带上，这对于冰温控制技术来讲硬件要求还是很高的。而细胞中各种天然高分子物质及其复合物以空间网状结构存在，使水分子的移动和接近受到一定阻碍而产生冻结回避。

因此，果蔬在0℃与冻结点之间的狭小温度带内仍能保持细胞活性，且其呼吸代谢被抑制、衰老也减慢。在这一温域保存储藏果蔬，可以使其保持刚刚收获时的新鲜度。因此，该技术成为仅次于冷藏、冷冻的第三代保鲜技术。 

二、依据果蔬品种特性确定处理工艺

处理工艺条件的控制要素包括：冷链仓储的工艺水平、包装条件和清洁卫生程度等。以某装配式气调库为例，其主要性能指标为：库内温度-2℃～15℃可调，相对湿度为RH75%～95%可调，O2含量为1%～10%可调，CO2含量为1%～10%可调，乙烯含量为10PPM以下，库体气密指标（国内）限定压力为10mm水柱，10分钟后残留水柱高度不少于5mm，库体气密指标（国外）限定压力25mm水柱，30分钟后残留水柱高度不少于8mm。

冷库出口到出货台之间是货场，作用主要是进出货物的通道及货物的整理挑选；制冷系统采用乙二醇水溶液的间接冷却方式，相比于直接蒸发式系统具有温度调节灵活的特点，库内使用冷风机进行制冷，气调间使用落地式冷风机；气调系统中，采用了中空纤维膜制氮机、二氧化碳脱除机和离心式喷雾加湿器，各气调间用气调站进行集中调节分配；货场空调采用一次回风的送风方式，把新风和室内回风在风柜处理后由风道送出。

大白菜、蒜黄、葱、菠菜等适宜的保鲜温度通常为-1℃～1℃，相对湿度通常为90%～95%；柿子椒、菜豆、黄瓜、番茄等适宜的保鲜温度就偏高一点，通常为7℃～13℃，相对湿度需控制在85%～95%；苹果的保鲜温度控制在-1℃～1℃，相对湿度为85%～90%；柚子的冷库库温需控制在0℃～10℃，根据不同品种的柚子调节具体的保鲜温度，相对湿度通常为85%～90%；梨子的冷库库温通常为0.5℃～1.5℃，相对湿度为85%～90%。

果蔬保鲜贮藏的工艺参数是具有广谱性的，必须依据特定的果蔬品种品质、库房设备配置、冷链管理及其运营模式等去合理制定和实施。

三、库房特性及冷加工能力

以某电商变温库为例，设计中需要考虑库房应用及其未来发展，不局限于果蔬保鲜贮藏的工艺条件，而确定为变温库，库温为-25℃～-18℃/0℃～5℃，每间库房尺寸为24.4m×48.9m×8.8m（净高），每间公称容积约10270m3，货架采用4层横梁5层货结构的横梁式，底层置地，可存放1988托货物，按照1210标准托盘（1200mm×1000mm）设计，含托盘高度为1650mm，主要贮藏禽类、牛羊肉及水产品或果蔬等、采用电动叉车进行作业；

当用作冻结物冷藏间时，计算库容约2000吨（计算密度取600kg/m3，每托按1t考虑，按照散堆计算库容约3100吨），每日进货量100吨（按库容的5％考虑）、进货温度-12℃（冷库温度-25℃时最大进货温度-15℃），经24小时降至-25℃～-18℃。

当用作冷却物冷藏间时，计算库容约1250吨（计算密度按照箱装苹果350kg/m3，每托按0.63t考虑、按照散堆计算库容约2200吨），每日进货量125吨（按库容的10％考虑）、进货温度25℃、经24小时降至0℃、库内配6台BHDF362－HGC吊顶式冷风机（在-8℃蒸发温度，房间温度0℃，霜层3mm时制冷量为63.5kw）。

设置为-8℃系统（变温库用作冷却物冷藏间）时，制冷机械负荷264kw，配合1台BSCR2180－XM多机头并联中温螺杆机组（由2台HS7471-90-40P圧缩机组成），在36/-8℃时，Q0=336.4kw，配1台SPL-780蒸发式冷凝器、标准移热量780kw/台。

设置为2℃系统时，制冷热负荷为462kw,同期利用系数取0.9，制冷机械负荷416kw，配1台BRR4160－SM中温活塞并联机组（由4台4GE－30Y－40P压缩机组成），在36/2℃时，Q0=465.2kw，配1台SPL－1000蒸发式冷凝器，标准移热量1000kw/台。如图1。

四、温湿度监控及机组运营控制系统

果蔬保鲜贮藏的冷链仓储环境中，对温湿度的要求很高，这都离不开冷库的恒温恒湿环境，各冷间温度实现自动检测、控制，库内冷风机可根据蒸发器结霜情况，周期性自动或手动指令热氟融霜，并提前自动启闭对应排水管内电加热器，其中1台冷风机在融霜时，要保证其它多台冷风机在制冷，从而保障物品的安全存放。

冷库温湿度监控系统，是集合GPS/温度检测技术、电子地图和无线传输技术的开放式定位监管平台，系统采用无线自组网通讯技术，搭载精准的温湿度传感器，形成实时感知的无线传感网络，提供冷库全程实时温湿度数据监控、报警服务及其调度控制系统等。通过该系统可以实现对冷库温度数据的采集传输、记录和超限报警、控制及其运营，从而为冷库管理人员提供了一个高效、灵活的管理工具。

五、影响果蔬保鲜贮藏的软硬件因素

1.仓储设备

仓储设备的数量、质量及其在库房内的布局与控制管理模式、贮运工具等对果蔬保鲜贮藏有着积极影响。针对冷藏冷冻手段与工艺选择适合的冷链仓储设备，以确保冷链仓储环境符合环境温度、湿度、气体成分、卫生等要求；同时，冷链仓储设备要与货物信息化、网络化、智能化、自动化等现代仓储物流服务相结合，形成完整的果蔬保鲜冷链仓储设备及其管理体系。

仓储设备品质的优劣性及其管理的规范化，会影响果蔬在果蔬保鲜冷库中的保鲜期。因为冷库库内温度湿度环境频繁波动，会加快水果蔬菜的新陈代谢速度，从而加快果蔬的腐败、变质等。

仓储设备品质差、制冷慢、隔热保温性能差、货架布局及存储货品阻碍冷空气正常流动等，都会造成库内温度波动频繁与温度分布不均匀，是不利于果蔬长期保鲜的。而如果冷库管理不规范，出入库开门时间长，也容易造成库温波动，或者没有定期抽检剔除腐败变坏的果蔬，在库内密闭环境下一定会造成其他优质果蔬的交叉感染而腐败变质。

2.搬运设备

冷库中的搬运功能设备和常温库的差不多，只不过由于冷库的特殊环境，所以对设备有抗低温的要求，包括设备外部材料和内部原器件的特定选用要求。

常用的搬运设备有拖板车、叉车、AGV、穿梭车、提升机、立库堆垛机等。在一般的变通冷库中，拖板车和叉车使用得比较多，随着自动化搬运设备不断普及，穿梭车、AGV和堆垛机及其配套的输送线、提升机等的使用也越来越多。

3.管理信息系统

果蔬保鲜贮藏的冷链仓储管理系统，一般包括产品的入库、出库、盘点等功能模块，针对第三方运营的蔬保鲜物流中心还可以定制开发相关的功能模块，例如：货主管理、商品管理、板位管理、包仓管理、合约管理、弹性调价管理、结算收款、搬运作业管理、库区平面图等。

4.人为条件

人为条件的控制要素包括：管理模式、快递作业和对食品的爱护等。其中，有些因素是互相影响的，需要加强培训和规范作业行为。

5.其他条件

存储物品的生化特性、冷却方法和冷藏工艺条件等，如采用人工调节冷链仓储环境下的O2和CO2的比例，以减缓新鲜制品的生理作用及生化反应的速度，延长存储物品的货架期。

六、果蔬保鲜贮藏的钢货架结构配置

如前文所说，货架等仓储设备对果蔬保鲜贮藏有着重要影响。在建设适合果蔬保鲜贮藏的冷链仓储环境时，需要针对存储物品的品种类别和单元化尺寸系列构建标准化存储单元，预留合适的空气对流、物流等物理规划布局空间，分析库区建筑楼层高度、建筑地面的承重与地面不均匀沉降要求、建设与运营成本、存储搬运设备运行效率及其可靠性配置等因素，合理确定钢货架结构尺寸、节点形式、零部件配置等。

在钢货架结构设计规划之初，甄别出钢货架制造选材特点、表面处理工艺、荷载作用特点、结构影响因素及其它细节，并依据相应的钢货架设计规范和标准进行设计选型和校核评估，在没有设计依据原理的前提下进行必要的试验验证和评估，合理设计结构连接节点与构成要素，确保钢货架结构的强度、刚度及稳定性，并评估钢货架结构的设计优化与细节调整，以期满足客户使用的适用性。

果蔬保鲜贮藏的冷链货架，一般是以驶入式货架和托盘式货架为原型，再根据果蔬保鲜贮藏冷库的特点精心打造而成；钢货架必须要能够经受住低温、潮湿的环境。常用的冷库货架有：驶入式货架、压入式货架、托盘式货架（窄巷道货架）、层板货架、电动移动式货架、穿梭式货架、自动化立体库等。

根据果蔬保鲜库库区内的功能分区与布局、存储单元的特征等，合理规划货架类别、物流走向、存储效率，并根据实际应用环境的温度、湿度等条件进行测试、评估，并实施合理布局及空间调整，合理模拟与分析果蔬保鲜贮藏在钢货架结构体系中的一致性和冷空气流的分布、对流均匀性及其温度波动性要尽可能小，为客户提供性价比合适的方案与系统。