01 

前  言

    近年來，隨著人們對食品品質和安全的重視以及各級政府的大力支持，我國生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備得到了快速發展。冷鏈儲運在迅速崛起的同時，也暴露出技術水平低、安全隱患多、冷藏運輸設備匱乏、物流信息“斷鏈”等一系列問題。此外，新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情的發生，對冷鏈行業的發展提出了新的挑戰。為保證冷鏈流通中的食品安全，亟需研究具有殺毒抗菌功能的冷鏈技術，發展安全高效的全程冷鏈技術裝備體系。 

    冷鏈儲運技術裝備主要分為冷加工技術裝備、冷凍冷藏技術裝備、冷藏運輸技術裝備、冷藏銷售技術裝備。在果蔬冷加工方面，現階段我國仍以浸入和噴淋的預冷方式為主，對于肉類則主要采用螺旋預冷機進行預冷。在速凍環節，基于液氮的直接接觸式速凍技術裝備應用最為廣泛。我國冷凍冷藏技術裝備發展較早，果蔬冷凍冷藏的自動化程度要高于肉類，但仍存在很多問題。冷藏運輸裝備技術匱乏是目前制約我國冷鏈發展的主要因素；冷藏運輸方式主要以陸地運輸為主，隨著“一帶一路” 倡議的實施，生鮮電商、跨境食品貿易等市場的崛起，鐵路、水路、航空等冷藏運輸方式將發揮更大作用 。 

    發展生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備，是貫徹新時代高質量發展的必然要求，也是實現健康中國的重要保障。目前，有關我國生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備發展的研究還較少。本文在對我國生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備進行需求分析的基礎上，結合發展現狀，梳理我國與世界先進水平之間存在的差距及面臨的主要問題；總結冷鏈儲運技術裝備未來發展的關鍵技術、重點任務、重大工程，以期為面向 2050 年的行業重點發展方向提供論證支撐。 

02 

冷鏈儲運技術裝備需求分析

（一）宏觀需求

    我國人口眾多，既是生鮮農產品的消費大國，也是生產大國。西部地區擁有得天獨厚的自然條件，是優質的農產品生產基地；為解決西部地區農產品 “滯銷浪費”、東部地區“短缺價高”問題，我國形成了典型的“西果東送”農產品流通格局。北方地區冬季氣候寒冷，無法進行正常的農作物耕種，但人口較多、果蔬需求量大；為緩解冬春淡季果蔬的供需矛盾，廣西、海南、云南等省份積極支持“南菜北運”發展。據調查，我國每年生鮮農產品的總調運量超過 3×108t，綜合冷鏈流通率僅為 19%；食品在流通環節中的損失嚴重，以果蔬、肉類、水產品為例，流通腐損率分別為 0%~30%、12%、15%。大量生鮮農產品在產銷過程中的損耗和變質，造成了社會資源的巨大浪費，每年直接經濟損失高達 6800 億元。為了降低流通過程中的腐損率，必須對生鮮農產品的生產、加工、儲藏、運輸、銷售等各環節的溫度進行嚴格控制，冷鏈儲運技術裝備是降低生鮮農產品流通損耗率、保障食品品質及安全的重要保障。 

（二）技術需求

    1. 冷鏈環境精確控制技術裝備

    冷藏儲運環境對生鮮農產品品質的影響很大，表征環境的主要參數有溫度、濕度、氣體濃度、風速、壓力、光強度及相關參數的波動等。不同種類生鮮農產品的冷藏儲運環境各不相同，需要開展冷藏儲運環境下的生鮮農產品品質研究，探究不同冷藏儲運條件、不同成熟度果蔬、不同加工工藝生鮮農產品的品質變化規律，為冷凍冷藏工藝、冷鏈裝備研發提供定理論基礎。綜合運用制冷系統容量調節、均勻供冷末端設備、氣流組織優化等技術，發展儲運環境參數精準控制的冷鏈儲運裝備。 

    2. 冷鏈環?；⒐澞芑夹g裝備

    研制環保、高效、可持續的冷鏈儲運裝備是當前冷鏈行業的重要任務。在尋求零消耗臭氧潛能值（ODP）、低全球變暖潛能值（GWP）環保制冷工質的同時，還應注重與新工質相對應熱力循環的基礎研究，提高制冷系統能效。大力發展低溫環境強化換熱、低溫環境下蒸發器抑霜除霜、物理場輔助凍結、變容量制冷、冷熱一體化、可再生能源和自然冷能利用等技術，開發全程冷鏈各環節高效冷鏈裝備。

    3. 冷鏈自動化、信息化、智能化、智慧化技術裝備

    隨著大數據和人工智能（AI）的快速發展，自動化、信息化、智能化、智慧化將是未來冷鏈儲運技術裝備的發展方向。發達國家在冷鏈儲運技術裝備方面已經具備先進技術與管理經驗，如美國、日本以及一些歐洲國家積極發展將智能化技術與傳統冷庫技術相結合的智慧冷庫，實現智能化、無人化、高效化生產經營管理。我國在冷鏈自動化、各環節監控與管理方面有著重大需求，同時在第五代移動通信（5G）、大數據、AI 等方向具有一定技術優勢，應把握機遇，努力達到世界領先水平。 

    4. 冷鏈殺毒抗菌技術裝備

          2020 年 6 月，新發地農產品批發市場出現的 COVID-19 疫情讓食品安全問題受到社會廣泛關注，為我國冷鏈行業帶來了新的挑戰。肉類和水產冷凍保質需要的低溫條件，客觀上為 SARS-CoV-2 病毒存活提供了有利條件。因此，亟需研究具有殺毒抗菌功能的冷鏈技術，發展安全高效的全程冷鏈技術裝備體系，實現生鮮農產品病毒消殺和品質保障，進而有效控制流行性疾病通過冷鏈的傳播，提升食品安全和公共衛生水平。 

03 

我國冷鏈儲運技術裝備發展現狀

（一）生鮮農產品冷加工技術裝備

    我國是世界最大的果蔬生產與消費國家；果蔬成熟采摘后，往往不經過預冷處理而直接在常溫下進行長途運輸，使得果蔬采后流通損失嚴重。據調查，江蘇省、天津市、海南省等地采用向冷水池中投入冰塊的方式使水溫接近 0℃，然后采用人工方式將裝有疏菜的塑料筐浸入冰水池中，以此實現蔬菜的預冷；廣州市從化華隆果菜保鮮有限公司利用接觸式冷水冷卻裝備（見圖 1）對荔枝進行產地冷水預冷；山東省煙臺市采用噴淋式冷水預冷裝備來預冷櫻桃，且不斷對預冷技術裝備進行改進，推廣應用到省內的五蓮縣、厲家寨、泰安市以及河南省、陜西省、四川省等櫻桃產區。

     1 果蔬冰水預冷設備

    隨著國家經濟的持續增長，近些年我國畜禽年產總量持續保持在 8×107 t [5]。工程領域圍繞肉禽冷卻工藝相關的設備技術開展研究，如豬胴體分段冷卻技術，可使冷卻階段的干耗減少 30%~50%。建造常規冷卻間所需的設備、材料和技術都實現了國產化，但為了提升自動化水平、進一步降低物耗和能耗，部分設備和元器件還需進口。隨著肉禽生產效率和品質要求的進一步提高、設備國產化帶來的成本持續降低，新建工廠大多采用螺旋預冷機（見圖 2）。

     2 螺旋預冷機

（二）生鮮農產品速凍技術裝備

    國內采用的速凍裝置大致分為鼓風式速凍裝備、間接接觸式速凍裝備、直接接觸式速凍裝備。鼓風式速凍裝備包括隧道式速凍裝備、螺旋式速凍裝備、流態化速凍裝備；間接接觸式速凍裝備涉及平板式、鋼帶式、回轉式，其中平板式速凍裝備應用更為廣泛；直接接觸式速凍裝備包括浸漬式、噴淋式，其中基于液氮的直接接觸式速凍設備應用最為廣泛。液氮噴霧、液氮浸漬等裝置應用于草莓、白靈茲、青刀豆、西蘭花等的保鮮，能夠對其中的多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）活性產生明顯影響 [6,7]。然而完全采用液氮凍結附加值不高的果蔬是不經濟的，應考慮采用液氮制冷與機械制冷相結合的聯合制冷方式。不同種類食品對速凍技術裝備的要求有所差別，需對果蔬、水產品、獸禽類、方便食品的速凍工藝進行深入研究，科學確定特定種類食品的最優速凍工藝。

（三）生鮮農產品冷凍冷藏技術裝備

    冷凍貯藏技術裝備主要服務于肉類加工行業、水產品加工行業、果蔬類加工行業。肉類聯合加工廠的生產性冷庫庫溫設計多為 0℃或 –18~ –20℃；前者用于冷卻肉或低溫肉制品暫存，后者用于凍品存儲。水產加工廠生產性冷庫的設計庫溫通常在 –20℃以下，產品用于出口時往往設為 –23~ –25℃。果蔬加工分為鮮銷和深加工兩類，鮮銷的加工過程一般包括原料整理、分級揀選、包裝、入庫冷卻冷藏等工序；深加工主要包括速凍和凈菜，其中速凍生產在物料速凍前還涉及清洗、漂燙、冷卻等工序，凈菜生產涉及清理、清洗甚至消毒和鮮切等工序。鮮銷類的果蔬加工廠主要包括冷卻和冷藏兩種模式；冷卻模式用于短期暫存品種，主要是應季果蔬在采摘后快速冷卻，或提供基于冰瓶、冰袋的保溫包裝，以便在隨后的運輸過程中減少損耗。果蔬冷凍冷藏設施與肉類聯合加工廠類似，所不同的是速凍蔬菜加工廠的冷卻環節采用冰水，速凍環節全部采用速凍機，自動化程度普遍高于肉類冷凍。 

（四）生鮮農產品冷藏運輸技術裝備

    目前，我國冷藏運輸方式以陸地運輸為主，公路冷鏈運輸市場需求旺盛，運輸貨物周轉量逐年遞增。在市場需求增加、國家政策支持的情況下，我國鐵路冷藏運輸發展整體取得了突破性進展，鐵路冷藏運輸基礎設施建設、鐵路冷藏運輸新線路開通、鐵路冷藏運輸時間優化等方面均有明顯改善，鐵路冷鏈物流的運送能力得到大幅提升，尤其是長距離冷藏運輸優勢日益明顯。2016 年，中國國家鐵路集團有限公司發布的《鐵路冷鏈物流網絡布局“十三五”發展規劃》提出，到 2020 年鐵路冷藏運輸量約為 2×107 t，冷庫容量規模約為 3×106 ~5×106 t，冷鏈物流營業總收入約為 500~700 億元；這些發展目標均已實現。隨著“一帶一路”倡議的實施，生鮮電商、跨境食品貿易等市場的崛起，鐵路、水路、航空等冷藏運輸方式將發揮更大的優勢，多種方式相結合的冷藏運輸模式將在冷鏈物流市場中發揮更重要的作用。

 04 

我國冷鏈儲運技術裝備發展面臨的主要問題

（一）產地專業化預冷設施匱乏

    據統計，我國果蔬預冷率約為 20%，其中絕大部分是通過冷庫進行的。冷庫不會配置專業化的預冷設施，多數建在批發市場內，導致預冷不及時、預冷時間長、預冷效率低。例如，海南省蔬菜預冷和冷藏周轉率平均為 9 d，氣溫高、采后不能及時預冷、預冷時間長等因素嚴重影響了蔬菜品質。目前，產地預冷裝備的專業化程度和數量都遠無法滿足果蔬產地預冷生產的需求。預冷設備自動化程度低、能耗大、生產成本高等，構成了制約預冷技術裝備發展的主要原因。 

（二）冷藏運輸裝備匱乏

    保溫車和冷藏車占我國現有公路冷藏運輸裝備總量的 85%，而保鮮車僅占 15% 且占比呈下降趨勢。隨著居民生活水平提高，對生鮮農產品品質的要求日益增長，相應冷藏運輸需求增大，保溫車、保鮮車、冷藏車的合理比例應為 20%、30%、 50% [8]。目前我國擁有冷藏運輸車輛約 1.8×105 輛，雖然冷藏車保有量逐年遞增，但相比發達國家在保有量（特別是人均保有量）方面仍有較大差距。隨著生鮮農產品產銷量的增長，冷藏運輸行業將迎來高速發展機遇，但冷藏運輸車數量不足在一定程度上制約了行業發展。 

（三）速凍技術裝備落后

    為了滿足國內市場需求，近年來我國速凍機生產廠家研制出了多種形式的速凍機，占據了國內 90% 以上的市場份額。然而，國產速凍機在制造水平和設計水平上與國際先進產品相比仍存在較大差距，主要體現在制造工藝、自動控制、材料、可靠性、清洗裝置等方面。國產速凍設備的主要問題是能耗大、故障率高，制冷系統能耗占據食品冷凍冷藏企業能耗的大部分，而速凍設備的能耗約占冷凍食品加工廠總能耗的 30%~50% [9]。 

（四）關鍵技術研發滯后

    我國冷鏈體系建設既有“后發優勢”，也面臨“后發陷阱”。“后發優勢”指可以學習并應用發達國家的成熟技術，與市場需求、資本投入、完整的工業制造及工程建造體系共同構成我國冷鏈建設快速發展的物質基礎；“后發陷阱”意味著可能形成技術路徑依賴，反而不去探索更加符合國情的技術發展體系。我國冷凍冷藏行業面臨難得的發展機遇，但除了二氧化碳制冷系統等個別技術環節，沒有形成與發展總量相匹配的技術突破 [10]，成為制約行業發展由量變轉向質變的一個關鍵因素。 

（五）冷凍冷藏設施建設不規范

    我國冷凍冷藏行業幾乎全部采用蒸汽壓縮制冷技術，相關制冷劑多是?；?。大量的多層土建冷庫采用氨冷排管，氨制冷劑充注量往往多達數十噸甚至上百噸 [11]，如果同時存在建造不合標、設施老舊、管理不善等問題，發生安全事故的風險較高 [12]。受經濟利益驅使，實際設施完全符合全程冷鏈要求的比例并不高，冷藏溫度不達標、冷鏈“斷鏈”、無任何衛生防護措施等現象比比皆是；即使不發生食品安全事故，也會損害食品品質。 

（六）冷鏈基礎設施建設不足

    冷鏈的流通效率與全程冷鏈體系依賴于完備的冷鏈基礎設施建設。目前，我國冷鏈運輸設施建設水平不高，公路、鐵路、水運網絡難以實現無縫對接；缺乏以信息技術為核心，以儲運設備機械化、包裝自動化等為支撐的現代化物流裝備技術體系 [13]，使得冷鏈“斷鏈”現象嚴重且難以避免。 

05 

我國冷鏈儲運技術裝備發展規劃與重大工程

（一）發展規劃

    冷鏈儲運裝備的發展依賴于關鍵技術的突破。本研究根據德爾菲法的調查結果，統計形成了我國生鮮農產品冷鏈儲運裝備關鍵技術清單（見圖 3），主要包括產地冷加工、冷藏儲存、冷藏運輸、冷藏銷售、全程冷鏈等 5 個一級技術以及 29 個具體的二級技術。 

    3 我國生鮮農產品冷鏈儲運裝備關鍵技術

未來 30 年，我國生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備的發展分為 3 個階段，即 2020—2025 年、 2025—2035 年、2035—2050 年。每一階段都有相應的發展規劃、關鍵技術、重點任務、重大工程（見圖 4），能夠支持生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備的穩步、有序、可持續發展。

     4 我國生鮮農產品冷鏈儲運裝備發展技術路線

1. 2025 年發展規劃

    針對生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備方面存在的溫濕度波動大、能耗高、自動化及標準化程度低等問題，到 2025 年應突破以下關鍵技術：①典型生鮮農產品冷加工工藝，高效差壓預冷技術，低溫天然工質快速凍結技術；②農產品冷藏環境溫濕度精準保障技術，生鮮農產品干耗控制技術，農產品冰溫環境保障技術；③冷藏運輸過程中農產品品質監控技術，冷藏運輸用蓄冷技術，基于純電動 / 燃料電池汽車的冷藏運輸技術；④天然工質低能耗冷柜技術，生鮮配送柜技術，移動式生鮮自動售貨技術；⑤基于 5G 的全程冷鏈信息化技術。據此構建生鮮農產品標準化、智能化的產地冷加工裝備研制體系，建立低能耗低成本冷藏儲存裝備研制體系和自動化冷鏈物流園區，初步實現生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備的高效化、標準化、智能化。 

2. 2035 年發展規劃

    立足前一階段技術和裝備進展，分析溫度流、能量流、品質流、價值流的相互影響，突破以下關鍵技術：①物理場輔助冷加工技術，基于云平臺和大數據的預冷共享系統；②可再生能源和自然冷能利用技術，近零能耗農產品冷藏保鮮技術，采用環境友好型制冷劑的高效制冷技術，智慧冷庫技術；③應用于冷藏車的太陽能驅動制冷技術，液化天然氣（LNG）驅動冷藏運輸技術，液態空氣驅動冷藏運輸技術；④環保低能耗智慧冷柜技術；⑤綠色冷鏈物流系統優化技術、果蔬品質監控圖像識別技術。據此建立綠色可持續智慧冷鏈儲運裝備研發體系及智慧冷鏈物流中心，發展生鮮農產品全程智慧綠色冷鏈體系，實現生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備可持續化、信息化、智慧化。 

3. 2050 年發展規劃

    在前期生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備可持續化、信息化、智慧化研究基礎上，突破以下關鍵技術：無人化智能化果蔬預冷技術，無人化冷凍冷藏技術，無人駕駛冷藏運輸技術，量子工程與冷鏈設備融合技術。據此建立生鮮農產品無人冷鏈園區和無人智慧全程冷鏈體系，實現我國生鮮農產品冷鏈儲運技術裝備信息化、智慧化、無人化。 

（二）重大工程

    1. 冷鏈儲運智慧管控平臺建設

    因此，提升我國生鮮農產品冷鏈保質保鮮能力，降低產地損耗率或滯銷率，推進冷鏈節本增效具有重大意義。針對農產品智慧供應鏈冷鏈損耗率高、儲運環境復雜和供應鏈上下游信息不透明等問題，發展智慧冷鏈數據深度感知、保質儲運智能化和可信區塊鏈技術，研制冷鏈物流智慧監管云服務平臺、農產品保質儲運智能調控系統、農產品供應鏈信用評價與監管區塊鏈云平臺等。 

    研究時間 – 環境 – 品質耦合下的品質變化規律，保質儲運智能化品質預測技術、儲運過程環境實時感知及調控技術、全程質量安全控制系統，解決當前冷鏈物流信息化建設與智能設備研發中的突出問題?；诖髷祿夹g應用的新型農產品供應鏈協調平臺獲得明顯進展，引導形成保質儲運成套智能化技術體系，為構建易腐農產品流通品質控制方法體系、冷鏈物流大數據應用平臺并進行應用示范提供技術保障。合理降低進口產品依存度，我國冷鏈無人自主化監管水平整體接近發達國家。 

    2. 環保倉儲樞紐建設

    在冷鏈物流綠色化方面，提升新能源冷藏輸運車輛的占比，提高冷庫面積利用率；采用可循環回收的冷鏈包裝，開展冷鏈物流綠色化綜合試驗，減少冷鏈物流二氧化碳排放，提高資源利用率。建設農產品重點地區骨干冷鏈物流基地，打造區域農產品冷鏈物流樞紐，提升肉、奶、蔬菜、水果等鮮活農產品供應能力。 

    3. 冷鏈物流標準化建設

    我國冷鏈標準體系應在明確冷鏈主體的基礎上，匯總共性流通條件；按照冷鏈流通主體的保鮮需求，全面梳理現有標準體系，制定 / 修訂符合現代流通需求的冷鏈裝備與設施技術標準。高度重視相關產品標準的分類制定 / 修訂，對照現有國家和行業標準進行細致梳理，研究構建冷鏈裝備產品標準體系。

06 

我國冷鏈儲運技術裝備發展建議

（一）實施科技研發專項

    1. 開發高效、精準環控冷鏈裝備

    為了支撐我國冷鏈物流產業的可持續發展，建議開展生鮮農產品與不同冷卻介質的傳熱傳質過程和氣流組織優化等基礎研究，開發混合工質內復疊、變容量制冷、高精度控溫、多種適應性調溫等核心技術，研發適合于低溫速凍和凍結的高效換熱器、高效果蔬預冷設備、多溫區儲運設備、氣調儲藏設備、超低溫冷凍與速凍設備、生鮮配送柜、便攜式冷藏箱等冷鏈物流裝備。從基礎理論到設備設計和開發，多角度、多方面提升冷加工、冷凍冷藏、冷藏運輸等環節的技術水平。 

    2. 攻關冷鏈物流信息化技術

    為了消除冷鏈物流行業發展的制約性因素，建議開展生鮮農產品流通品質控制方法體系研究；結合冷鏈物流的特點，開發機器視覺、光譜、電子、力學、超聲、生物等類別的傳感器，實現生鮮農產品快速、無損、實時監測和檢測；加強生鮮農產品儲運過程中環境參數和位置感知技術的應用研究，利用溫度、濕度、光照、空氣含氧量、乙烯含量、硫化氫含量等傳感器以及全球定位系統（GPS）、北斗衛星導航定位系統，實現生鮮農產品的全程信息可追溯，促進物流產業各個環節信息共享和協同運作以及社會資源的高效配置。 

（二）健全政策保障體系

    1. 大力支持冷鏈設施建設

    建設農產品物流基地，鼓勵農產品加工、冷鏈物流、流通等企業加快保鮮、冷藏、冷凍、預冷、運輸、查驗等冷鏈物流設施建設。因地制宜開展適度規模的經濟實用型冷鏈倉儲設施建設，配備節能環保的長、短途冷鏈運輸車輛，改善農產品商品化處理環節的溫控設施，提升流動鏈條的溫控能力。建立農產品鐵路、公路、水路、航空聯合運輸網絡，發展農產品運輸協作中介服務組織，逐步形成冷藏多式聯運體系，提高運輸綜合效益。 

    2. 積極扶持冷鏈企業

    建立健全銀企合作機制，適當加大對冷鏈物流行業信貸支持力度，滿足企業合理資金需求。針對制約冷鏈物流行業發展的突出短板，鼓勵社會資本通過設立產業發展基金等多種方式參與投資建設。降低冷鏈企業的用水、用電、用氣成本，貫徹落實生鮮農產品冷鏈運輸“綠色通道”政策。 

    3. 保持必要的監管力度

    嚴格執行各類生鮮產品原料處理、分選加工與包裝、冷卻冷凍、冷庫儲藏、冷藏運輸、批發配送、分銷零售等環節的保鮮技術與制冷保溫技術標準。鼓勵有關企業建立冷鏈物流數據信息收集、處理和發布系統，加強對冷鏈物流大數據的分析和利用，逐步實現冷鏈物流全過程的信息化、數據化、透明化、可視化。對生產、收購、加工、倉儲、運輸、零售、配送等有關市場責任主體在溫控保鮮方面的依法依規經營情況進行常態化抽查并面向社會及時公布。

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