中國冷鏈運輸技術(shù)體系與技術(shù)裝備分析

一、中國冷鏈運輸技術(shù)體系分析

　　冷鏈運輸的技術(shù)體系主要由以下幾部分組成：

　　一是移動(dòng)制冷系統 ：主要包括車(chē)輛的移動(dòng)制冷系統與產(chǎn)品，移動(dòng)冰箱以及干冰、冰塊等輔助保冷制冷措施等;

　　中國冷鏈運輸技術(shù)體系與技術(shù)裝備

　　二是保溫技術(shù)系統 ，包括冷藏集裝箱、冷藏車(chē)廂、保溫箱、保溫袋、冷藏箱及各類(lèi)保溫包裝技術(shù)與密封措施等;

　　中國冷鏈運輸技術(shù)體系與技術(shù)裝備

　　三是冷鏈監控系統 ，主要用于對冷鏈運輸過(guò)程進(jìn)行監控與管理，包括溫度傳感器、RFID、GPS及軟件管理系統;也包括冷鏈運輸的信息系統技術(shù)，如：車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、感知與信息采集技術(shù)、全程追溯技術(shù)、遠程管理與追蹤定位技術(shù)等;

　　中國冷鏈運輸技術(shù)體系與技術(shù)裝備
　　四是冷鏈運輸裝備技術(shù) ，主要包括鐵路冷藏車(chē)、冷藏汽車(chē)、航空冷藏箱、冷藏船等低溫運輸工具的冷鏈運輸技術(shù)。

　　在冷藏運輸過(guò)程中，溫度波動(dòng)是引起貨物品質(zhì)下降的主要原因之一，所以運輸工具應具有良好保溫性能?？梢灾v，保溫技術(shù)越好，越能夠減少溫度波動(dòng)，減少制冷系統的運轉時(shí)間，節省智能能源，降低冷鏈運輸成本。

　　但是，要做到良好的保溫，除了需要冷藏車(chē)廂的密封性能好以外，往往需要增加車(chē)廂保溫層厚度，這就降低了冷藏車(chē)廂的利用率，也會(huì )增加自重。因此，如何既能降低保溫層厚度，又能夠做到最好保溫效果是極為重要的。如果在冷鏈運輸過(guò)程中做到保溫效果好，就可以少啟動(dòng)移動(dòng)制冷系統，降低能源消耗。

　　絕對的保溫是難以做到的，因此在冷鏈運輸過(guò)程中難免會(huì )出現溫度的波動(dòng)，如果溫度波動(dòng)超過(guò)了一定范圍，就需要啟動(dòng)移動(dòng)制冷系統，通過(guò)制冷使冷藏車(chē)廂溫度回歸到標準的范圍。

　　要保持冷鏈運輸溫度在合適范圍，符合冷鏈運輸的作業(yè)規范，確保冷藏物品的品質(zhì)，就需要有靈敏的溫度監控與感知系統。過(guò)去冷鏈運輸中，冷鏈監控與感知系統主要是起到溫控作用，根據冷鏈運輸中的溫度變化及設定標準來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)制冷系統，確保冷鏈運輸車(chē)廂溫度保持在一定的范圍。

　　但是，隨著(zhù)國家對食品安全及藥品安全的重視，隨著(zhù)冷鏈系統對冷鏈運輸過(guò)程透明化管理的需求，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，冷鏈運輸監控系統除了監控冷藏車(chē)廂溫度，控制制冷系統外，還增加了記錄功能、追溯功能;又隨著(zhù)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，又增加了實(shí)時(shí)遠程監控、車(chē)輛定位、溫度監控等功能，從而可以對冷藏運輸進(jìn)行實(shí)時(shí)的透明化管理、實(shí)施的遠程監控、實(shí)時(shí)的車(chē)輛定位、全程的追蹤追溯和全程的溫度控制。目前冷鏈運輸監控系統已成為冷鏈運輸的技術(shù)核心。

　　一般冷鏈運輸中溫度控制，冷凍運輸溫度在(-18℃～-22℃)，需提供符合標準的冷凍運輸車(chē)輛運送。配送食品主要有：速凍食品、肉類(lèi)、冰淇淋等等貨物。冷藏運輸溫度在(0℃～7℃)，需提供符合標準的冷藏運輸車(chē)輛運送，配送的物品主要有：水果、蔬菜、飲料、鮮奶制品、花草苗木、熟食制品、各類(lèi)糕點(diǎn)、各種食品原料等等。恒溫運輸溫度控制在(18℃～22℃)，需提供符合標準的保溫、溫控運輸車(chē)輛運送，運送物品主要有：巧克力、糖果、藥品、化工產(chǎn)品等等貨物。

　　冷鏈專(zhuān)用箱也是比較成熟的冷鏈運輸保溫技術(shù)，一般溫控在-5—15℃專(zhuān)用箱主要用于低溫冷凍食品的運輸(主要是面向巧克力，海鮮等高檔食品);溫控在0-10℃專(zhuān)用箱主要用于生物制品的運輸;溫控在0-20℃專(zhuān)用箱主要用于恒定溫度保溫食品的運輸。

　　在發(fā)達國家，從20世紀70年代開(kāi)始，在許多領(lǐng)域廣泛應用保冷冰袋新技術(shù)用于運輸中的保冷、保鮮，由于它無(wú)污染的環(huán)保特性，從20世紀90年代開(kāi)始也已被亞洲地區逐漸接受和推廣應用，消費市場(chǎng)日漸成熟。

　　二、冷鏈運輸技術(shù)與裝備簡(jiǎn)介

　　1、移動(dòng)制冷技術(shù)與產(chǎn)品

　　將物體溫度降低到或維持在自然環(huán)境溫度以下就是制冷。 實(shí)現制冷的途徑有兩種，一是天然冷卻，一是人工制冷。天然冷卻利用干冰或天然冰等制冷介質(zhì)冷卻物體，但其制冷量和可能達到的制冷溫度往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。天然冷卻是一傳熱過(guò)程。人工制冷是利用制冷設備加入能量，使熱量從低溫物體向高溫物體轉移的一種屬于熱力學(xué)過(guò)程。

　　制冷系統由壓縮機、冷凝器、節流部件、蒸發(fā)器組成，四大件按一定順序連接成一個(gè)封閉系統，充注一定量的制冷劑 。蒸發(fā)器是輸送冷量的設備，制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實(shí)現制冷，壓縮機是心臟，起著(zhù)吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用，冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時(shí)控制和調節流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數量，并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。

　　實(shí)現制冷所必需的機器和設備，稱(chēng)為制冷機。 例如機械壓縮式制冷機包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和節流機構;吸收式制冷機包括發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器和節流機構等。在翻冷機中，除壓縮機、泵和風(fēng)機等機器外，其余是換熱器及各種輔助設備，統稱(chēng)為制冷設備。而將制冷機同消耗冷量的設備結合一起的裝置稱(chēng)為制冷裝置，如冰箱、冷庫、空調機等。

　　所謂移動(dòng)制冷，其組成及原理與一般制冷技術(shù)沒(méi)有什么區別，也是由制冷劑和壓縮機、冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器四大件組成。所不同的是與一般的制冷系統不同，移動(dòng)制冷的制冷系統與裝備是安裝在移動(dòng)的車(chē)輛或船舶上，其制冷的能源系統往往利用車(chē)輛動(dòng)力系統能源。 與一般的固定式的冷酷制冷不同，移動(dòng)制冷對移動(dòng)設備的重量、尺寸、效率要求較高，以便于安裝在車(chē)輛中。運輸式冷藏裝置實(shí)際上就是可以高速移動(dòng)的冷庫，它是隨著(zhù)制冷技術(shù)和交通運輸的發(fā)展而發(fā)展的，以滿(mǎn)足食品冷鏈的需要。

　　從移動(dòng)制冷設備的需求層面來(lái)講，未來(lái)5年我國冷鏈需求將步入快速增長(cháng)期，移動(dòng)制冷設備行業(yè)的增速有望更快，成為我國制冷行業(yè)新的高速增長(cháng)點(diǎn)核心的市場(chǎng)機遇。

　　由于冷鏈運輸需求的多層次性，對于一些批量較小的冷鏈運輸物品。如果運途較短，采用整車(chē)冷鏈運輸不經(jīng)濟，往往干冰、冰塊制冷，借助保溫冷藏周轉箱技術(shù)運輸。

　　2、保溫技術(shù)

　　眾所周知，保溫技術(shù)主要是由保溫材料、密封材料與密封技術(shù)等組成 ，與一般的保溫技術(shù)不同的是，冷鏈運輸的保溫技術(shù)要求保溫材料既要輕薄，又要具有良好的隔熱效應，要求密封材料密封效果更好，要求在車(chē)廂打開(kāi)搬運裝卸作業(yè)條件下也應該盡量做到保溫效果，這需要進(jìn)行全面系統的設計。

　　冷鏈運輸的保溫技術(shù)不僅僅用于冷藏集裝箱、冷藏車(chē)廂，還主要應用在冷藏箱等單元化產(chǎn)品包裝設備上 。獨立的單元化保溫包裝，可以有效減少溫度波動(dòng)，在運送批量很少的需要冷藏的貨物上具有很大優(yōu)勢。

　　有時(shí)為了確保冷藏箱保溫效果，還往往在小批量冷凍物品運輸中在保溫冷藏箱中放置干冰或冰塊，確保冷鏈運輸效果，也有采用冰袋運輸小批量冷藏品的時(shí)候。

　　3、冷鏈運輸的監控技術(shù)

　　早期的冷鏈運輸，監控技術(shù)往往就是采用溫度計測量的方式，發(fā)現冷鏈運輸溫度升高超過(guò)規定，即開(kāi)啟制冷系統進(jìn)行制冷。后來(lái)隨著(zhù)溫度感知技術(shù)的發(fā)展，溫度傳感器得到廣泛應用，把溫度傳感器與制冷系統控制裝置相連接，可以實(shí)現自動(dòng)制冷。當溫度傳感器感知到冷鏈運輸過(guò)程中車(chē)廂內溫度變化超過(guò)了規定，及自動(dòng)啟動(dòng)制冷或制熱系統，當溫度到達合適區間，自動(dòng)停止制冷或制熱。

　　隨著(zhù)人們對食品與藥品的安全與品質(zhì)的關(guān)注，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，制冷監控技術(shù)由于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結合，通過(guò)溫度傳感器感知溫度變化，通過(guò)記錄儀記錄溫度變化范圍，通過(guò)RFID技術(shù)、GPS技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)時(shí)傳輸冷鏈運輸的感知信息，實(shí)時(shí)定位與追蹤冷鏈運輸車(chē)輛信息，實(shí)時(shí)記錄冷鏈運輸溫度變化信息，從而可以做到遠程監控冷鏈運輸狀況，實(shí)時(shí)追蹤與定位運輸車(chē)輛，全程追溯冷鏈運輸過(guò)程信息。 目前冷鏈運輸監控技術(shù)已成為冷鏈運輸的關(guān)鍵技術(shù)。

　　4、冷鏈運輸裝備

　　冷鏈運輸裝備包括冷鏈運輸卡車(chē)、貨車(chē)、船舶與飛機。我們重點(diǎn)關(guān)注公路冷鏈運輸應用的冷鏈運輸車(chē)輛。

　　我國冷藏專(zhuān)用車(chē)輛目前大致可分為機械、冷板、LN2及干冰幾個(gè)制冷方式。相較于國際標準還稍有距離。

　　機械冷藏車(chē)專(zhuān)門(mén)配備一套機械制冷裝置提供冷量，是目前主流冷藏車(chē)形式。 制冷系統壓縮機經(jīng)傳動(dòng)機構由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)。目前機械冷藏車(chē)主要在制冷機組方面開(kāi)展新技術(shù)的研發(fā)，采用中冷器的螺桿壓縮機技術(shù)在移動(dòng)裝置上的應用、節流閥采用恒壓膨脹法等技術(shù)，大大提高了機械冷藏車(chē)的性能。

　　冷板冷藏車(chē)是利用冷板內的相變材料蓄冷，為車(chē)輛提供冷量，由整體式和分體式之分。 所謂整體式機動(dòng)力裝置、制冷裝置和蓄冷板均置于車(chē)上，可資助啟動(dòng)制冷機組為蓄冷板“充冷”。分體式則需要在發(fā)車(chē)前利用地面動(dòng)力啟動(dòng)制冷機組為蓄冷板充冷。目前對冷板冷藏車(chē)的研究主要集中在冷板放熱時(shí)間的影響因素、冷板換熱特性及凍結特性研究等方面。

　　LN2冷藏車(chē)和干冰冷藏車(chē)都是利用物質(zhì)相變熱吸熱的原理，需要定期加注相變公質(zhì)。 此類(lèi)冷藏車(chē)具有制冷量大、降溫迅速及控溫精準等特點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。一些學(xué)者開(kāi)展了LN2噴淋量、噴淋時(shí)間及其傳熱系數研究，整車(chē)性能的實(shí)驗研究及以液態(tài)CO2為公質(zhì)的低溫冷藏車(chē)的研究。

　　目前我國冷藏車(chē)以機械冷藏車(chē)為主要形式，其它形式冷藏車(chē)市場(chǎng)占有量小。研究主要朝著(zhù)箱體絕熱性能優(yōu)化、新制冷方式研究和新箱體結構研制三大方向發(fā)展。

　　三、冷鏈運輸的新技術(shù)與新趨勢

　　1、太陽(yáng)能制冷技術(shù)

　　在冷鏈運輸中，往往是炎熱的夏日，在太陽(yáng)的烘烤下，非常容易造成冷藏車(chē)廂內溫度的快速升高，從而需要頻頻制冷，增加制冷能源消耗。但是，我們知道熱量本身就是一種能源，能否利用太陽(yáng)能能源作為冷藏車(chē)制冷的輔助能源，利用太陽(yáng)能帶動(dòng)制冷系統是一個(gè)值得研究的課題，太陽(yáng)能制冷，既可以降低車(chē)外溫度，減少制冷能源消耗，又可以把太陽(yáng)能轉變成制冷的能源，實(shí)現循環(huán)經(jīng)濟，實(shí)現節能降耗。

　　2、信息技術(shù)讓藥品冷鏈運輸不“斷鏈”

　　全程冷鏈是疫苗等冷藏藥品質(zhì)量安全的重要保證，無(wú)論是生產(chǎn)、出廠(chǎng)、運輸、儲存、終端都需要冷鏈保障。不能“斷鏈”，是冷鏈物流最基本的原則，否則可能導致疫苗失效，影響群眾生命安全。

　　藥品在流通領(lǐng)域出了質(zhì)量問(wèn)題，追根溯源是非常困難的?，F階段不是所有從事冷鏈物流的企業(yè)都能提供溫度監測和控制記錄，一旦某個(gè)物流環(huán)節“斷鏈”，很難調查出究竟是哪個(gè)環(huán)節出現的問(wèn)題。

　　為了運用信息化技術(shù)進(jìn)行全程實(shí)時(shí)溫控，可利用RFID技術(shù)監控和管理食品藥品等高附加值產(chǎn)品，通過(guò)藥品出庫時(shí)在冷藏箱中放置帶有溫度傳感器的RFID標簽，把貨物信息包括藥品溫度實(shí)時(shí)地儲存在RFID芯片中。貨物到達后通過(guò)手持型讀寫(xiě)器批量讀取貨物及溫度信息，可以實(shí)現全程的溫度信息瞬間獲取，降低人工成本及出錯率。

　　RFID溫度標簽技術(shù)還可以與GPS技術(shù)、冷鏈信息系統相融合，運輸過(guò)程中貨物溫度記錄數據讀取之后將自動(dòng)上傳至溫控數據信息平臺，客戶(hù)可以隨時(shí)上網(wǎng)下載與之相對應的記錄數據，從而實(shí)現貨物在途信息查詢(xún)、實(shí)時(shí)溫度監控和地理位置跟蹤，這將填補冷鏈運輸環(huán)節溫控的空白。

　　如果監控系統配置嵌入式打印機，當冷鏈藥品到達目的地時(shí)，可方便的將歷史數據現場(chǎng)打印出來(lái)并進(jìn)行簽字驗收，實(shí)現了客戶(hù)對運輸過(guò)程冷鏈情況的監督。

　　據悉，利用RFID技術(shù)追蹤冷鏈運輸在國外也得到了很多應用。

　　3、港口冷鏈運輸安全解決方案

　　冷鏈運輸時(shí)的環(huán)境特別是溫度等信息，關(guān)系到藥品的品質(zhì)，受到消費者、生產(chǎn)企業(yè)和政府監管部門(mén)的共同關(guān)心?，F有冷鏈運輸無(wú)法實(shí)時(shí)監控溫度，導致不能及時(shí)解決在運輸過(guò)程中因環(huán)境溫度變化出現的問(wèn)題，不能保證醫藥冷鏈運輸藥品的質(zhì)量。

　　如果借助先進(jìn)的RFID無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、GPS技術(shù)以及豐富的海關(guān)集裝箱監控系統實(shí)施經(jīng)驗，將溫度監測儀安裝在冷鏈運輸的車(chē)廂中，唯一ID號與車(chē)牌號進(jìn)行綁定。監測冷柜溫度，并實(shí)時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )上傳數據，能夠解決傳統人工監管手段的不足，有助于保障冷鏈運輸貨物流通可靠性。

　　據報道，江蘇省郵政速遞使用“云鏢局”平臺，通過(guò)安全智能鎖、冷鏈車(chē)溫度監測儀等設備，向藥品生產(chǎn)企業(yè)提供高效安全的醫藥冷鏈物流運輸信息服務(wù)。

　　4、干冰在冷鏈運輸中的應用

　　由于干冰價(jià)格低廉，性能可靠，使用方便，因此被廣泛應用到疫苗、血液制品以及保鮮食品等對溫度敏感的貨物的冷鏈運輸過(guò)程中冷鏈干冰特別適合藥物研發(fā)公司、醫院臨床實(shí)驗室、醫科學(xué)院研究中心、生物制藥企業(yè)。

　　在運輸醫用制品時(shí)，首先做好專(zhuān)業(yè)的隔熱保溫包裝，并能安全的處理干冰及冷凍生物樣品的包裝，保證運輸過(guò)程溫度要求，比如蔬菜花卉等鮮活品、冰激凌等速凍食品、各類(lèi)針劑等醫藥用品等。這些貨物在運輸過(guò)程中對溫度要求極其嚴格，如果路途遙遠，運輸時(shí)間比較長(cháng)久，應該為運輸物品補充干冰和替換包裝、制冷劑，也可以一次多放些袋裝干冰，免去途中添加干冰的麻煩，以防路途中損耗完。運輸臨床標本：細胞、血樣、血清、尿樣、DNA、RNA、痰液、基因、肌肉組織切片、骨節植物標本、蛋白質(zhì)等這些必須保證運輸途中有足夠多的干冰維持冷凍狀態(tài)。如果有條件，最好能提供溫度記錄器，監控全程的溫度及濕度狀況。

　　5、低溫冷鏈運輸冰箱

　　藥品低溫冷鏈運輸冰箱由制冷系統，控制系統，空氣循環(huán)系統，和傳感器系統等組成。藥品低溫冷鏈運輸冰箱放入物品前，通過(guò)控制面板設置溫度，制冷系統工作，空氣循環(huán)系統保持箱內空氣流動(dòng)，溫度傳感器檢測箱內溫度，到達設定溫度時(shí)，控制系統保持箱內溫度。

　　6、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)冷鏈運輸技術(shù)升級   

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流環(huán)節的有效滲入，它將使冷鏈物流得到更加有效的監控，提高疫苗等生物制品以及鮮切花、蔬菜等農產(chǎn)品在運輸環(huán)節的質(zhì)量保障。

　　據報道，某公司借助于經(jīng)過(guò)特殊封裝，內置溫度傳感器以及RFID芯片的電子標簽，使藥品在冷鏈運輸的過(guò)程中，每隔一段時(shí)間，都會(huì )講溫度傳感器感知的溫度變化情況轉化為電子信號，被RFID芯片感應并記錄。從而讓運動(dòng)中的疫苗有了一個(gè)“記事本”。并可以與全球定位系統的連接，把電子標簽記錄到的信息及時(shí)傳輸給廠(chǎng)家和客戶(hù)。這就是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)的冷鏈運輸的技術(shù)升級。