可装卸式蓄冷保温箱冷链运输效果

张秋玉 臧润清 刘升 李彦 范中阳 孙丽君

（1天津商业大学冷冻冷藏技术教育部工程研究中心天津市制冷技术工程中心 天津 300134；2北京市农林科学院蔬菜研究中心国家蔬菜工程技术研究中心 北京 100097）

可装卸式蓄冷保温箱冷链运输效果

张秋玉1臧润清1刘升2李彦2范中阳2孙丽君2

（1天津商业大学冷冻冷藏技术教育部工程研究中心天津市制冷技术工程中心 天津 300134；2北京市农林科学院蔬菜研究中心国家蔬菜工程技术研究中心 北京 100097）

可装卸式蓄冷保温箱组装、拆卸方便，是蓄冷保温箱发展的趋势。本文实验研究了平菇的冷链运输效果，测定箱内空气温度、平菇中心温度和蓄冷剂温度变化，计算可装卸蓄冷箱冷链运输过程缝隙漏热率，每隔30 h对平菇取样进行感官评定，测定其营养指标变化。结果表明：当环境温度25℃时，56 h后蓄冷剂完全液化，比预计时间少8 h，表明蓄冷剂需求量的估算值偏小，可以使用系数修正法予以调整；可装卸式蓄冷保温箱缝隙漏热率达到12．97%，缝隙漏热量占比大，应优化组装工艺；实验60 h与0 h相比，感官评分下降3．53%，可溶性固形物含量下降5．9%；可溶性蛋白质含量下降4．2%；维生素C含量下降9．96%，实验过程平菇商品价值、营养价值变化不大。

可装卸；蓄冷保温箱；漏热量；冷链运输

近几年，随着人们生活质量的提高，生鲜电商行业快速发展，消费者对生鲜食品的配送要求也愈来愈高，“最后一公里”冷链配送是生鲜电商发展的关键，成为制约生鲜电商快速发展的难题［1］。蓄冷保温箱作为生鲜电商冷链物流的专用配送箱［2］，可以很好的解决“最后一公里”冷链配送问题。蓄冷保温箱在国外发展较早，是一种非常高效的冷链运输装备，具有优良保温性、运输灵活性、经济性、环保性、安全性等优点，成为小批量高品质货物的一个优质运输设备［3］。蓄冷保温箱既适用于短途“最后一公里”配送，又适用于采用普通厢式货车进行中长途运输，箱体的保温性能和蓄冷剂量主要决定运输距离的长短，在保温箱体不变的条件下，蓄冷剂量的计算对蓄冷保温箱的恒温时间至关重要，多则增加重量、减小可用空间，少则降低食品品质、甚至造成腐烂。

可装卸式蓄冷保温箱由保温板组装而成，组装、拆卸都很简便，是蓄冷保温箱发展的趋势。可装卸式蓄冷保温箱组装后，保温板之间会留下缝隙，组装工艺水平不同，缝隙大小不同。可装卸式蓄冷保温箱漏热量包括两部分：1）通过保温材料传递的热量；2）通过缝隙的漏热量。通过保温材料的传热量与保温材料厚度有关，通过缝隙的漏热量与组装工艺优劣相关。针对可装卸式蓄冷保温箱，提出缝隙漏热率概念：缝隙漏热率＝缝隙漏热量/（保温材料传热量＋缝隙漏热量）。对于保温材料厚度一定的可装卸式蓄冷保温箱，缝隙漏热率可以体现其保温性能，检验保温板组装工艺，为可拆卸式蓄冷保温箱组装工艺标准要求奠定研究基础。

传统的蓄冷保温箱多采用聚氨酯作为隔热保温材料，研究表明：真空绝热板与聚氨酯发泡组装的复合保温材料可起到在不减少保温箱有效容积的前提下降低箱体冷负荷15.7%的效果［4］。本文以真空绝热板［5］和聚氨酯发泡板组装的可装卸式蓄冷保温箱为实验研究对象，选用平菇为实验材料，模拟可装卸式蓄冷保温箱冷链运输过程，研究了冷链运输效果。根据实验结果，修正可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂需求量的计算公式。

1 实验仪器、材料与方法

1.1 实验仪器与材料

实验材料选用平菇，购买于北京新发地批发市场，菇体完整、朵形一致、无机械损伤、无病虫害、色泽正常，立即运回实验室，经压差预冷至0.24℃。

实验装置（图1）为可拆卸式蓄冷保温箱（长×宽×高：600 mm×380 mm ×350 mm）1个，保温材料由10 mm厚真空绝热板和15 mm厚聚氨酯板组装而成；采用相变温度为－1.87℃的蓄冷剂，其物性参数：固态比热容1.381 kJ/（kg·K），潜热388.5 kJ/kg。传统蓄冷保温箱所需蓄冷剂质量根据式（1）进行估算［6］。式（1）中，蓄冷剂质量的估算没有考虑箱体密封性、果蔬质量、果蔬呼吸热量等因素，实际应用时，应根据实验加以验证。

式中：m为蓄冷剂质量，kg；k为箱体传热系数，W/（m2·K）；A为箱体传热面积，m2；ts为环境温度，℃；t0为箱内空气温度，℃；τ为保冷时间，h；r0为蓄冷剂相变潜热，kJ/kg。

箱体外环境温度25℃，箱体内保冷温度0℃，预计保冷时间64 h，估算蓄冷剂质量：m＝6.48 kg。 实验采用蓄冷板（长×宽×高：300 mm×280 mm×30 mm）4块，每块蓄冷板装入1.62 kg蓄冷剂。

实验测试装置：多点测温仪，北京市农林科学院农业信息技术研究中心；折射仪，PR⁃100，日本ATA⁃GO公司；高速冷冻离心机，Thermo D⁃37520，塞维斯科技（北京）有限公司；恒温水浴锅，HW SY11⁃K，北京市长风仪器仪表公司；电子秤，UWA⁃K⁃015北京华瑞京科商贸中心。

图1 可装卸式蓄冷保温箱实验装置Fig．1 Assembly cold storage incubator

1.2 实验方法

4块蓄冷板放在冰箱冷冻室中冻结至－15℃，平菇经压差预冷至0.24℃。把4块蓄冷板放置在蓄冷保温箱四周，7.5 kg平菇装入蓄冷保温箱内，蓄冷剂板中和平菇中心插入多点测温仪探针，蓄冷保温箱中放置多点测温仪探针，盖上箱盖，装箱完成。蓄冷保温箱和多点测温仪放置在恒温实验室内，室内环境温度维持25℃。每隔30 h对平菇取样一次，通过多人打分方式对其感官评价，测试其可溶性固形物、可溶性蛋白质、维生素C含量。

1.3 实验可行性

可装卸式蓄冷保温箱既适用于中短途多箱体叠放运输，也可以用来进行“最后一公里”配送。可装卸式蓄冷保温箱通常放在厢式货车中进行长途运输，尽管货车表面风速很大，发生强制对流，货车厢体内部密闭，冷藏箱体表面仍为自然对流。可装卸式蓄冷保温箱“最后一公里”配送，通常采用电瓶车，放在封闭式货箱中，进行配送。另外，根据《道路交通安全法》第五十八条规定“残疾人机动轮椅车、电动自行车在非机动车道内行驶时，最高时速不得超过15 km/h。因此，可装卸式蓄冷保温箱“最后一公里”配送中，箱体外表面传热变化近乎空气自然流动。经计算，与可装卸式蓄冷保温箱静止相比，“最后一公里”配送中箱体传热量仅增加1.7%。本文主要研究可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂量、箱内温度变化对平菇品质的影响，对于运输过程中机械振动对平菇造成的机械损伤不予考虑。综上所述，可装卸式蓄冷保温箱放在恒温实验室，研究其冷链运输效果具有合理性。

1177 Castellvi-Ⅱa型骶椎腰化并 L5～S2 椎间盘突出 1例报告 侯黎升，白雪东，葛 丰，何 勍，李欢迎，阮狄克，程 实，李 栋

1.4 实验指标

感官评定［7］颜色指标分为3个等级：非常新鲜的颜色为3分，2分为颜色次，1分为等级非常差；硬度指标分3个等级，等级也按新鲜的为3分，次为2分，最差为1分；腐烂指标分3个等级，非常新鲜为5分，有变异为3分，最差为1分；风味指标分3个等级，味道正常为3分，有异味为2分，最差为1分。按上述标准打分，把每次打分的结果相加，取平均值，分值为累加值。可溶性固形物质量分数采用PR⁃100折射仪进行测定［8］。可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G⁃250快速测定法［9］。维生素C含量采用钼酸铵比色法［10］进行测定。

2 缝隙漏热量计算模型

以实验开始到蓄冷剂完全液化这段时间的蓄冷保温箱为研究对象，采用热平衡法［11］，建立蓄冷保温箱缝隙漏热量计算模型：

箱体传热系数：

缝隙漏热率：

式中：Q为缝隙漏热量，kJ；m1为平菇质量，kg；m2为空气质量，kg；q为平菇呼吸热，W/kg；c为固态蓄冷剂比热容 kJ/（kg·K）；c1为平菇比热容，kJ/（kg·K）；c2为空气比热容 kJ/（kg·K）；Δt为固态蓄冷剂的温升，℃；Δt1为平菇的温升，℃；Δt2为空气的温升，℃；αw为箱体外表面传热系数，W/（m2·K）；αn为箱体内表面传热系数，W/（m2·K）；λ1为真空绝热板导热系数，W/（m·K）；λ2为聚氨酯板导热系数，W/（m·K）；d1为真空绝热板厚度，m；d2为聚氨酯板厚度，m；ε为缝隙漏热率。

3 实验结果与分析

3.1 蓄冷剂量修正

可装卸式蓄冷保温箱内蓄冷剂温度变化如图2所示。0～3.5 h，固态蓄冷剂吸收热量，温度从－15 ℃升到 －1.87 ℃；3.5 ～56 h，固态蓄冷剂吸热融化，蓄冷剂固⁃液两态共存；56 h后，蓄冷剂完全变成液态。实验表明：6.48 kg蓄冷剂经过56 h完全液化，比预计时间少8 h，表明蓄冷剂估算量与实际需求量相比偏小。

图2 蓄冷剂温度变化Fig．2 The temperature variety of cold storage agent

蓄冷剂是蓄冷保温箱唯一冷源，蓄冷剂量决定蔬菜运输品质的优劣，蓄冷剂过少，造成冷链中断，蔬菜品质得不到保证，蓄冷剂过多，造成能源浪费。因此，根据运输时间，合理计算蓄冷剂质量对冷链运输而言至关重要。

可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂量的估算值没有考虑缝隙漏热量和平菇自身呼吸热量的影响，蓄冷剂估算量和实际需求量相比误差较大，可以使用修正系数法予以调整。

式中：m∗为蓄冷剂量修正值，kg；φ为修正系数。经计算得出，蓄冷剂量修正系数取φ＝1.15。箱体规格相同时，可装卸式蓄冷保温箱的蓄冷剂需求量比传统蓄冷保温箱大11.5%。

3.2 平菇中心温度和空气温度变化

图3 可装卸式蓄冷保温箱内空气温度和平菇中心温度变化Fig．3 The temperature variety of air and the center of mushroom in assembly cold storage incubator

实验装置热量传递过程：保温箱漏热量和平菇呼吸热量传递给空气，蓄冷剂⁃吸收空气热量。由于蓄冷剂吸收热量需要时间，不能及时带走空气热量，所以空气温度随时间升高。0～56 h，蓄冷剂由固态逐渐变为液态，液态蓄冷剂阻碍热量传递，液态蓄冷剂越多，蓄冷剂吸收空气热量越慢，空气温度升高幅度越大；56 h后，蓄冷剂完全液化，液态蓄冷剂依靠自身温升吸收的热量远小于相变过程吸收热量，空气升高幅度明显增大。

0～56 h，平菇中心温度升高幅度先增大后减小，是平菇自身呼吸放热和向空气传热综合作用的结果。平菇呼吸放热，自身温度升高，温度越高呼吸作用越强，放出热量越多。呼吸热量通过导热方式传给空气需要时间，空气不能及时带走呼吸热量，使平菇中心温度升高幅度增大。随着时间增加，平菇温度与空气温差增大，传热作用得到加强，蓄冷剂带走空气热量，空气带走呼吸热量，平菇中心温度升高速率受到抑制。56 h后，空气温度明显升高，空气对平菇的降温作用减弱，平菇中心温度升高幅度明显增大。

0～66 h，由于平菇呼吸放热、平菇传热慢等因素导致平菇中心温度高于空气温度。56 h后，蓄冷剂提供的冷量有限，平菇中心温度和空气温度明显升高，66 h后，两者基本相同。

3.3 缝隙漏热量、缝隙漏热率计算结果

根据式（2）～式（4）计算56 h内可装卸式蓄冷保温箱缝隙漏热量为256.99 kJ，56 h内可装卸式蓄冷保温箱缝隙漏热率为12.97%。从传热角度分析，可装卸式蓄冷保温箱冷藏实验过程中，缝隙漏热量损失所占比例较大，说明箱体保温板间的连接构造需要改进，应从便于连接、严格密封等方面改进设计，提高生产加工精度，以降低箱体的冷量损耗。

3.4 平菇感官评定

综合感官好坏直接影响产品的商品价值，它对评估的保鲜效果和经济价值有着决定意义。从感官评定结果（表1）看，平菇在实验过程中外观品质基本不变，60 h感官评分与0 h相比下降3.53%，平菇商品价值降低很小。

表1 平菇感官评定Tab．1 The sensory evaluation of mushroom

3.5 平菇营养指标测定

可溶性固形物含量［12］能直接反映果蔬成熟程度和品质状况，在果蔬成熟过程中，可溶性固形物含量逐渐增加，在果蔬衰老过程中，可溶性固形物含量下降，因此，可溶性固形物含量是判断贮藏质量的一个重要指标。

可溶性蛋白质含量［13］是一项重要的生理生化指标，也是果蔬品质和营养的重要评价指标之一。许多可溶性蛋白是构成果蔬中酶的重要组成部分，参与果蔬多种生理生化代谢过程的调控，与果蔬的生长发育、成熟衰老，抗病性、抗逆性密切相关。

表2 平菇营养指标测定结果Tab．2 The test results of mushroom nutrition indicators

维生素C是人体所需的重要营养物质，对人体正常生理活动具有重要作用，是果蔬贮藏过程必测营养指标［14］。

由表2测定结果可知，实验过程中平菇营养品质变化很小。60 h与0 h相比，营养品质中可溶性固形物含量下降了5.9%，可溶性蛋白质含量下降了4.2% ，维生素含量下降了 9.96% 。

4 结论

本文采用可装卸式蓄冷保温箱，以平菇为实验材料，可装卸式蓄冷保温箱四周放置4块蓄冷板，蓄冷剂总质量 6.48 kg，初始温度 －15 ℃；7.5 kg 平菇经压差预冷至0℃，装入蓄冷保温箱中；将可装卸式蓄冷保温箱放置在25℃实验室内，模拟可装卸式蓄冷保温箱冷链运输过程，得到如下结论：

1）冷链运输条件相同时，可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂需求量比传统蓄冷保温箱大11.5%。本文提出可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂填充量修正公式m∗＝1．15m，可准确计算可装卸式蓄冷保温箱蓄冷剂需求量。

2）实验56 h内，可装卸式蓄冷保温箱缝隙漏热率达到11.39%。从传热角度分析，缝隙漏热量损失较大，有必要进一步优化可装卸式蓄冷保温箱拼接结构和组装工艺，最大限度减小可装卸式蓄冷保温箱缝隙漏热率。

3）可装卸式蓄冷保温箱实验贮藏平菇60 h，营养指标与实验开始0 h相比，感官评分下降3.53%，可溶性固形物含量下降了5.9%，可溶性蛋白质含量下降了4.2%，维生素含量下降了9.96%。表明实验过程中平菇商品价值和营养价值变化很小，可装卸式蓄冷保温箱运输效果良好，具有较好的应用前景。

4）鉴于可装卸式蓄冷保温箱运输特殊性：中长途运输放在厢式货车中，短途“最后一公里”配送，放在电瓶三轮车的封闭式货箱中，箱体表面空气近乎自然流动，车速对传热影响小。可装卸式蓄冷保温箱冷链运输实验在恒温实验室中进行，完全可以反映冷链运输效果，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”国家科技支撑计划重点项目（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

臧润清，男，教授，天津商业大学机械工程学院，13821232559，E⁃mail： zrqing＠ tjcu．edu．cn。 研究方向：制冷系统优化及节能。