王雪松 謝 晶,3,4

(1. 上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306；2. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；3. 食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心〔上海海洋大學(xué)〕，上海 201306；4. 上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評(píng)價(jià)專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海 201306)

為了更好地降低易腐農(nóng)產(chǎn)品或食品流通過(guò)程的損耗，一般采用冷鏈物流，而冷鏈物流過(guò)程中的溫度波動(dòng)會(huì)對(duì)食品產(chǎn)生負(fù)面影響[1]。例如，如果新鮮的肉類(lèi)或水產(chǎn)品低溫物流所需的溫度范圍在1～2 ℃，但在運(yùn)輸過(guò)程中若出現(xiàn)了2～7 ℃的溫度波動(dòng)，則會(huì)加速其品質(zhì)的惡化，從而縮短貨架期。

如今，隨著人們生活水平提高和電商的不斷發(fā)展，使得生鮮食品的需求和供給都得到了極大的豐富，生鮮食品冷鏈物流中溫度的穩(wěn)定和品質(zhì)的控制就顯得尤為重要。當(dāng)前的冷藏運(yùn)輸設(shè)備主要是機(jī)械式冷藏車(chē)，在高油價(jià)的今天，不僅經(jīng)濟(jì)性差、不環(huán)保，而且可能存在“大車(chē)送小貨”的現(xiàn)象[2]。應(yīng)用蓄冷保溫箱則可以避免這些問(wèn)題，它是將蓄冷技術(shù)與隔熱技術(shù)有機(jī)地結(jié)合。將食品分裝于含有蓄冷劑的絕熱保溫材料箱體中，通過(guò)不同相變溫度的蓄冷劑來(lái)保證不同食品所需的冷藏溫度，則可以利用普通貨車(chē)進(jìn)行配送，與傳統(tǒng)的冷藏車(chē)相比，蓄冷保溫箱因其靈活環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)能，安全可控等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了食品冷鏈水平的提高[3]。近年來(lái)，對(duì)蓄冷保溫箱的研究始終是熱點(diǎn)。一方面，蓄冷劑已從之前采用傳統(tǒng)的水冰，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的高分子復(fù)合相變蓄冷劑，并且一些新材料新技術(shù)也開(kāi)始用于蓄冷劑的開(kāi)發(fā)；另一方面，除了常規(guī)采用發(fā)泡材料作為保溫箱體外，開(kāi)始應(yīng)用真空絕熱板等新型絕熱保溫材料，保溫性能提升顯著。此外，為了優(yōu)化保溫箱內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，數(shù)值模擬技術(shù)也開(kāi)始用于保溫箱的設(shè)計(jì)。

文章綜述了蓄冷保溫箱的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了保溫箱所用蓄冷劑的優(yōu)缺點(diǎn)和一些新型蓄冷劑的研究進(jìn)展，并總結(jié)了蓄冷箱保溫材料的進(jìn)步以及其保溫箱內(nèi)溫度場(chǎng)的優(yōu)化工作。

1 保溫箱蓄冷劑的研究進(jìn)展

相變蓄冷材料可以通過(guò)發(fā)生從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的相變來(lái)吸收潛熱，從而抵御環(huán)境溫度對(duì)于冷鏈?zhǔn)称窚囟鹊挠绊?。選擇合適的相變蓄冷劑時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則[4]：

(1) 熱力學(xué)性質(zhì)：合適的相變溫度、高比熱容、高相變潛熱、高導(dǎo)熱系數(shù)，長(zhǎng)期保持熱穩(wěn)定。

(2) 化學(xué)性質(zhì)：無(wú)毒、不易燃、無(wú)腐蝕性，長(zhǎng)期保持化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

(3) 經(jīng)濟(jì)性：易于生產(chǎn)和獲得，價(jià)格便宜，具有可回收性。

(4) 物理性質(zhì)：高密度、小過(guò)冷度，相變體積變化小，高效結(jié)晶速率。

蓄冷劑按照材料的組成成分可以分為：有機(jī)蓄冷劑、無(wú)機(jī)蓄冷劑、復(fù)合蓄冷劑3種。

1.1 有機(jī)與無(wú)機(jī)蓄冷劑

有機(jī)蓄冷劑由于具有長(zhǎng)碳鏈，可以吸收或釋放大量的潛熱，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，可重復(fù)循環(huán)使用，無(wú)腐蝕性以及無(wú)過(guò)冷，然而，其主要缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)低、相變潛熱小[5]。目前應(yīng)用較多的有機(jī)蓄冷劑主要是脂肪烴類(lèi)與聚多元醇類(lèi)化合物。

應(yīng)用在食品冷鏈領(lǐng)域的無(wú)機(jī)蓄冷劑多為水合共晶鹽。水具有導(dǎo)熱系數(shù)高，相變潛熱大，蓄冷密度大等優(yōu)點(diǎn)，也是使用最早且最廣泛的一種相變蓄冷材料。然而，水在凝固過(guò)程中的過(guò)冷是一個(gè)主要問(wèn)題，即水在低于冰點(diǎn)溫度時(shí)不會(huì)立即凝固，只有在低于冰點(diǎn)一定溫度下才開(kāi)始結(jié)晶。在過(guò)冷程度較高的情況下，成核速度慢，凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。另外，水作為蓄冷劑只能用于0 ℃以上的食品蓄冷[2]。共晶鹽無(wú)機(jī)蓄冷劑具有相變潛熱大、導(dǎo)熱系數(shù)高、價(jià)格便宜、相變體積變化小等優(yōu)點(diǎn)，但是有腐蝕性，易發(fā)生過(guò)冷和相分離等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)可以通過(guò)添加成核劑和增稠劑的方法來(lái)解決[6]。鄢瑛等[7]通過(guò)向相變材料Na2HPO4·12H2O中添加成核劑(活性Al2O3)和增稠劑(羧甲基纖維素鈉)，經(jīng)過(guò)30次循環(huán)融凍試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)體系中無(wú)相分離現(xiàn)象，并且過(guò)冷度從26 ℃降低到14 ℃。徐笑鋒等[8]對(duì)相變材料Na2SO4·10H2O進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)添加硼砂(成核劑)和聚丙烯酸鈉(增稠劑)能降低過(guò)冷度，并可以解決相分離的問(wèn)題。

1.2 復(fù)合相變蓄冷劑

有機(jī)蓄冷劑與無(wú)機(jī)蓄冷劑都存在一些使用局限，研究者[9]通過(guò)將無(wú)機(jī)蓄冷劑和有機(jī)蓄冷劑復(fù)合，研制出有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合蓄冷劑，可以有效解決以上蓄冷劑導(dǎo)熱系數(shù)小、相變潛熱低，存在過(guò)冷和相分離等問(wèn)題。傅一波等[10]通過(guò)將硝酸鉀和乳酸鈣進(jìn)行復(fù)配(3%硝酸鉀，1%乳酸鈣，3%羧甲基纖維素鈉)，研制出一種適用于食品微凍貯運(yùn)(溫度：-5～3 ℃)的復(fù)合相變蓄冷劑，并通過(guò)往復(fù)融凍試驗(yàn)，得出該蓄冷劑無(wú)明顯的過(guò)冷及相分離，具有較好的穩(wěn)定性，能長(zhǎng)期循環(huán)使用。傅仰泉等[11]將甘露醇和碳酸鈉復(fù)配，制備出一種環(huán)保型蓄冷劑(6%甘露醇，2%碳酸鈉，2%硼砂，5%羧甲基纖維素鈉)，相變溫度在5 ℃左右，相變潛熱為290.2 kJ/kg，適用于所需溫度在2～10 ℃的果蔬保鮮，并且過(guò)冷度小，無(wú)相分離，經(jīng)草莓的貯運(yùn)試驗(yàn)證明該蓄冷劑使用效果良好。

然而，在蓄冷劑的使用中也需要注意如下問(wèn)題，如一些蓄冷劑使用過(guò)程中由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時(shí)，由于體積膨脹而使包裝破裂，從而污染到食品和保溫容器。此外，液態(tài)的蓄冷劑在運(yùn)輸過(guò)程中因劇烈晃動(dòng)而容易產(chǎn)生較大載荷。因此，如果將蓄冷劑在液態(tài)狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為凝膠狀，成為不易流動(dòng)的狀態(tài)，則可以擴(kuò)大其使用范圍。研究者[12-13]發(fā)現(xiàn)了以高吸水樹(shù)脂(Super Absorbent Polymer，SAP)作為載體，使易于流動(dòng)的固—液相變材料吸附于高吸水樹(shù)脂的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，制成高吸水樹(shù)脂復(fù)合相變蓄冷劑。該復(fù)合蓄冷劑體系中絕大部分是水，而且水的物性參數(shù)基本未變，其中水的蒸汽壓、冰點(diǎn)、比熱容、潛熱等基本物性與水相似。戚曉麗等[14]利用甘露醇和氯化鉀水溶液并添加高吸水性樹(shù)脂研制出相變溫度為-4.1 ℃且相變潛熱為299.1 kJ/kg 的低溫復(fù)合相變材料。通過(guò)與市面上一系列的蓄冷冰袋對(duì)比測(cè)試相變溫度和相變潛熱，發(fā)現(xiàn)這種蓄冷劑的蓄冷性能均優(yōu)于市面上銷(xiāo)售的蓄冷冰袋。李婷等[15-16]對(duì)KCl溶液、NaCl溶液作為食品相變蓄冷劑的配方進(jìn)行了優(yōu)化，添加SiO2、CuS、Na2B4O7做人工晶核改善過(guò)冷，將SAP作為蓄冷劑的載體，使之在液態(tài)時(shí)呈現(xiàn)黏膠狀，不易流動(dòng)。

1.3 新型蓄冷劑

微膠囊相變材料(Microencapsulated Phase Change Materials，MCPCM)是將微膠囊技術(shù)與相變材料相結(jié)合的新型蓄冷劑。這是一種在固—液蓄冷劑表面包覆一層性能穩(wěn)定的高分子膜而成的核殼結(jié)構(gòu)的蓄冷劑。這種蓄冷劑發(fā)生固—液相轉(zhuǎn)變時(shí)，其外層的高分子膜始終保持為固態(tài)[17]。MCPCM具有如下優(yōu)點(diǎn)[18]：① 提高了傳統(tǒng)蓄冷劑的穩(wěn)定性，可以改善蓄冷劑過(guò)冷和相分離現(xiàn)象；② 強(qiáng)化了傳統(tǒng)蓄冷劑的傳熱性能；③ 易于混合各種高分子材料形成性能穩(wěn)定優(yōu)良的復(fù)合相變材料；④ 防止了蓄冷劑液態(tài)時(shí)的泄露。于黨偉等[19]以正十四烷作為芯材，聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)作為微膠囊殼材，制備了一種低溫相變微膠囊材料，將其置于發(fā)泡聚乙烯保溫箱中，并對(duì)酸奶進(jìn)行了保溫試驗(yàn)，與無(wú)蓄冷劑的聚乙烯保溫箱的對(duì)照組相比，試驗(yàn)組酸奶的pH、黏度變化均不大，說(shuō)明該新型蓄冷劑在低溫奶制品運(yùn)輸中具有較好的實(shí)用價(jià)值。Tumirah等[20]采用乳液原位聚合法，以十八烷為芯材，以苯乙烯—甲醛為壁材，制得微膠囊有機(jī)相變蓄冷材料，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

隨著納米材料的迅速發(fā)展，研究者們通過(guò)將納米材料與相變材料復(fù)合，配制出新型納米蓄冷材料。劉玉東[21]、何欽波等[22-23]將納米材料TiO2加入到BaCl2共晶鹽水溶液，配制成TiO2-BaCl2-H2O納米流體相變蓄冷材料，并對(duì)該納米蓄冷材料的成核過(guò)冷度、熱物性和蓄/釋冷特性等指標(biāo)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)熱系數(shù)得到了顯著提升，比未加納米材料時(shí)提高了11.28%，并且將過(guò)冷度從3.97 ℃降到1.21 ℃，同時(shí)黏度增加了21.7%。相變材料中加入納米粒子不僅可以提高材料的熱力性能，而且增加了材料的接觸面，成為凝固過(guò)程中的成核劑，從而提高了冰晶的生長(zhǎng)速率。Harikrishnan等[24]制備了CuO與油酸復(fù)合的納米相變材料，發(fā)現(xiàn)在油酸中加入2%的CuO納米顆粒，可以分別節(jié)省27.67%和28.57%的完全凝固時(shí)間和融化時(shí)間。另外，He等[25]制備了TiO2-H2O納米流體，發(fā)現(xiàn)在去離子水中加入2.4%的TiO2納米顆粒后，過(guò)冷度下降了50%，總凍結(jié)時(shí)間縮短了33.33%。

總之與傳統(tǒng)蓄冷劑相比，新型蓄冷劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 微膠囊技術(shù)的應(yīng)用，提高了蓄冷材料的穩(wěn)定性，使得原來(lái)蓄冷劑易發(fā)生泄露的問(wèn)題得到解決。例如，謝鴻洲等[26]研制了正十四烷—聚苯乙烯—二氧化硅新型納米膠囊相變蓄冷劑，通過(guò)差示掃描量熱(Differential Scanning Calorimetry，DSC)和熱失重(Thermal Gravimetric，TG)測(cè)試，結(jié)果表明該蓄冷劑具有較低的黏度、較高的機(jī)械穩(wěn)定性。② 通過(guò)納米材料的添加，可以起到復(fù)合蓄冷劑中增稠劑、成核劑一樣的效果，使得蓄冷劑過(guò)冷度大、導(dǎo)熱系數(shù)小、相分離等問(wèn)題得以有效改善。例如，紀(jì)珺等[27]研制的水基納米TiO2復(fù)合相變材料使水在相變過(guò)程的過(guò)冷度降低了5～6 ℃，且導(dǎo)熱系數(shù)提高了62.7%。但由于技術(shù)不夠成熟，目前新型蓄冷劑普遍存在生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，且當(dāng)前的研究多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在食品冷鏈中的應(yīng)用情況仍有待研究。因此，新型蓄冷劑仍有較廣的研究前景。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)蓄冷劑的研究已從傳統(tǒng)的有機(jī)或無(wú)機(jī)蓄冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合蓄冷劑，這使傳統(tǒng)蓄冷劑存在的過(guò)冷度大，相變分離現(xiàn)象以及相變潛熱低等問(wèn)題得以解決，并且通過(guò)微膠囊技術(shù)和納米技術(shù)的應(yīng)用，使蓄冷劑的特性變得更加優(yōu)良。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，蓄冷劑還存在不易降解和回收機(jī)制欠缺等問(wèn)題，這會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大危害。目前針對(duì)這種問(wèn)題已有解決方案的提出，張蕓等[28]以淀粉系吸水樹(shù)脂為基材，以NaCl為主儲(chǔ)能材料合成了一種可降解蓄冷劑，并通過(guò)對(duì)該蓄冷劑進(jìn)行了降解性能的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該蓄冷劑在米曲霉的作用下，降解率隨著培養(yǎng)天數(shù)而不斷增加，從而達(dá)到可生物降解的目的。因此，尋找和利用可降解物質(zhì)作為蓄冷劑基材也有較高的研究?jī)r(jià)值與廣泛的應(yīng)用前景。

2 蓄冷保溫箱的優(yōu)化

蓄冷保溫箱主要由兩部分構(gòu)成：保溫箱體和蓄冷劑，保溫箱體是以聚乙烯或玻璃鋼作為外殼材料，并在外殼夾層中填充聚氨醋發(fā)泡材料來(lái)提升保溫性能，箱體內(nèi)部使用高效蓄冷劑來(lái)維持低溫環(huán)境。

2.1 保溫材料的優(yōu)化

蓄冷箱保溫材料一方面可以有效地維持內(nèi)部易腐食品處于所需的低溫環(huán)境中，另一方面，保溫材料的使用也對(duì)外界的物質(zhì)進(jìn)行了阻隔，減少了外界因素對(duì)易腐食品的影響，提升了冷鏈運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

傳統(tǒng)的蓄冷保溫箱材料有聚氨酯(Polyurethane，PU)和聚苯乙烯(Expandable Polystyrene，EPS)，其保溫性能較好但降解性差，對(duì)環(huán)境有較大的影響。陳海洋等[2]提出了使用真空絕熱板(Vacuum Insulated Panel，VIP)作為保溫材料的可行性。真空絕熱板是一種非常有效的熱屏蔽物，在板內(nèi)平均溫度為25 ℃時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)測(cè)值僅為0.004 4 W/(m·K)，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為同樣厚度的聚苯乙烯絕熱材料的1/10[29]。該板材不單保溫性能良好、成本低，而且是一種新型環(huán)境友好型保溫包裝材料。潘欣藝等[30]比較了上述3種不同材質(zhì)制作的保溫箱的溫度場(chǎng)，通過(guò)構(gòu)建保溫箱傳熱基本模型，運(yùn)用有限元法及Fluent進(jìn)行熱流耦合分析，得到保溫箱內(nèi)溫度場(chǎng)分布規(guī)律，得出VIP的阻熱性能最好。

目前真空絕熱板(VIP)己經(jīng)開(kāi)始用于冷鏈物流中物品的保溫，并且以真空絕熱板和發(fā)泡材料復(fù)合的保溫材料也是蓄冷型運(yùn)輸保溫箱保溫材料改進(jìn)的替代產(chǎn)品之一。VIP+PU是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的新型保溫材料，一方面，抽真空脫出了開(kāi)孔結(jié)構(gòu)泡沫中的氣體，使材料具有優(yōu)良的隔熱性能；另一方面，由于其不含任何氯氟烴物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。因此，具有極好的發(fā)展和應(yīng)用前景。王達(dá)等[31]提出真空絕熱板和聚氨酯復(fù)合結(jié)構(gòu)(VIP+PU)蓄冷保溫箱，并以桃子為例，對(duì)VIP+PU、PU、EPS 3種不同隔熱材料蓄冷保溫箱的保冷效果進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明VIP+PU蓄冷保溫箱最好，適合長(zhǎng)途運(yùn)輸。劉翠娜等[32]利用ANSYS對(duì)保溫箱溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)用真空絕熱板與聚氨酯發(fā)泡組成復(fù)合保溫材料比增加發(fā)泡層厚度的方法保溫效果更佳，在保證有效容積率不變的情況下，使箱體冷負(fù)荷降低15%。

2.2 蓄冷箱內(nèi)溫度場(chǎng)的優(yōu)化

為了保證蓄冷箱冷鏈物流食品的品質(zhì)，保溫箱內(nèi)不能只保證低溫環(huán)境，箱內(nèi)部溫度場(chǎng)的均勻性也至關(guān)重要。

朱宏等[33]分析了內(nèi)置相變溫度為5 ℃的蓄冷劑的蓄冷箱在不同外界溫度環(huán)境下的保冷情況，得出保溫箱內(nèi)外溫差越大，保溫箱內(nèi)溫度場(chǎng)越不均勻，有效保溫時(shí)間越短的結(jié)論。菅宗昌等[34]對(duì)保溫箱建立了有限元模型，利用Ansys模擬了在23，35，45 ℃ 3種不同外界環(huán)境溫度下保溫箱中蓄冷劑中心溫度隨時(shí)間的變化。中國(guó)幅員遼闊，針對(duì)不同地區(qū)與季節(jié)，應(yīng)對(duì)外界環(huán)境溫度的變化，保溫方式不能一成不變，應(yīng)該就實(shí)際情況而變，以確保冷鏈流通過(guò)程中的食品品質(zhì)與安全。

蓄冷劑的質(zhì)量以及蓄冷板的擺放方式影響著蓄冷保溫箱的溫度場(chǎng)均勻性。宋海燕等[35]研究了在厚度為30 mm 的XPS藥品保溫箱內(nèi)，裝入不同質(zhì)量的蓄冷劑，對(duì)其保溫效果的影響。通過(guò)在同一外界環(huán)境的條件下，綜合比較每個(gè)測(cè)點(diǎn)的保溫時(shí)間以及箱內(nèi)溫度場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)蓄冷劑與藥品質(zhì)量比為4∶1時(shí)，箱內(nèi)溫度場(chǎng)最均勻，并且可以保持藥品所需溫度在24 h以上；另外通過(guò)3種溫濕度不同的外界環(huán)境下，測(cè)定5種不同蓄冷劑與藥品質(zhì)量比的中心測(cè)試點(diǎn)保溫時(shí)間，并用Matlab建立了外界環(huán)境-蓄冷劑與藥品質(zhì)量比-保溫時(shí)間的三維模型，并驗(yàn)證其預(yù)測(cè)誤差在10%以下，證明該模型具有一定應(yīng)用價(jià)值。目前保溫箱蓄冷劑擺放位置并無(wú)統(tǒng)一的規(guī)范，因此蓄冷劑在使用過(guò)程中存在隨意擺放的情況，這會(huì)使箱內(nèi)溫度分布不均，導(dǎo)致食品藥品的運(yùn)輸溫度并不在所需要的溫度范圍內(nèi)。翟紀(jì)強(qiáng)等[36]研究了同樣質(zhì)量的蓄冷材料側(cè)面擺放、雙面擺放、邊緣擺放(集中擺放在箱內(nèi)的一個(gè)拐角)和頂?shù)讛[放4種擺放方式對(duì)發(fā)泡聚丙烯(Expanded Polypropylene，EPP)多溫區(qū)保溫箱保溫性能的影響，試驗(yàn)得到箱內(nèi)測(cè)點(diǎn)溫度隨保溫時(shí)間的變化曲線，表明側(cè)面擺放的保溫效果最好，邊緣擺放最差?？紤]到箱頂部容易出現(xiàn)漏熱，因此頂部擺放結(jié)合側(cè)擺保溫效果最優(yōu)。楊國(guó)梁等[37]以VIP為保溫材料，設(shè)計(jì)一種相變蓄冷式雙溫區(qū)保溫箱，并通過(guò)模擬及試驗(yàn)研究了宅配保溫箱內(nèi)的溫度變化情況和保溫性能，研究發(fā)現(xiàn)蓄冷劑放置于保溫箱頂部時(shí)，箱內(nèi)溫度場(chǎng)雖有分布不均的情況出現(xiàn)，但兩區(qū)溫度在2 h內(nèi)總體穩(wěn)定，基本上滿(mǎn)足日常宅配需求。

綜上所述，在蓄冷保溫箱的優(yōu)化上，一方面，采用真空絕熱板作為保溫材料具有絕熱性能更高的優(yōu)點(diǎn)，并且將其與發(fā)泡材料復(fù)合，效果更加優(yōu)良。例如，陳文樸等[38]的研究表明，以甲酸鈉低溫相變材料作為蓄冷劑，放在純聚氨酯發(fā)泡(PU)、真空絕熱板—聚氨酯復(fù)合(VIP+PU) 兩種保溫箱中，結(jié)果表明復(fù)合的蓄冷箱保冷效果是純聚氨酯蓄冷箱的2倍。另一方面，外界環(huán)境溫度的變化，蓄冷劑的質(zhì)量以及擺放方式對(duì)蓄冷箱溫度場(chǎng)的波動(dòng)、保冷時(shí)長(zhǎng)以及有效利用容積有很大的影響，通過(guò)數(shù)值模擬的方法，模擬蓄冷箱內(nèi)的流場(chǎng)分布，對(duì)優(yōu)化流場(chǎng)均勻性是可行的。例如，潘欣藝等[39]通過(guò)Fluent進(jìn)行熱流耦合分析了保溫箱使用過(guò)程中的溫度場(chǎng)變化，得到了保溫箱內(nèi)部溫度場(chǎng)分布的一般規(guī)律，其中邊緣擺差異性最大，側(cè)擺次之，頂擺時(shí)溫度場(chǎng)分布最均勻。目前的研究正在朝向低研發(fā)成本化、高效化、新型復(fù)合材料化的方向發(fā)展。

3 結(jié)論與展望

生鮮產(chǎn)品“最后一公里”配送是生鮮冷鏈配送環(huán)節(jié)中最大的難題。據(jù)調(diào)查[40]，生鮮產(chǎn)品在運(yùn)輸配送途中的損耗率高達(dá)15%，“最后一公里”的配送成本占據(jù)了運(yùn)輸成本的40%。這是由冷鏈物流標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一化，產(chǎn)生了溫控不精確甚至斷鏈等現(xiàn)象，發(fā)展蓄冷保溫箱是一個(gè)有效降低冷鏈?zhǔn)称肺锪鬟^(guò)程損耗的方法。為了進(jìn)一步提升蓄冷保溫箱的水平，未來(lái)在以下幾個(gè)方面值得關(guān)注。

(1) 蓄冷劑方面：① 著重研發(fā)高潛熱、導(dǎo)熱優(yōu)良、無(wú)腐蝕以及循環(huán)性能優(yōu)良的高性能的、符合環(huán)保要求的新型蓄冷劑；② 針對(duì)不同食品冷鏈物流所需溫度，研制相應(yīng)的蓄冷劑，以提高利用效率，降低經(jīng)濟(jì)成本，例如在多溫度區(qū)的冷鏈運(yùn)輸中應(yīng)用了相變溫度可調(diào)的蓄冷劑，可以實(shí)現(xiàn)同車(chē)運(yùn)輸，不用分批運(yùn)輸，在保證制冷效果的同時(shí)降低了運(yùn)輸?shù)某杀?；?目前蓄冷劑回收率不高，有效的蓄冷劑循環(huán)回收和再利用機(jī)制仍有待研發(fā)與完善；

(2) 蓄冷箱方面：① 當(dāng)前蓄冷箱箱體仍存在密封性差、保溫一般等缺點(diǎn)，如何研發(fā)保溫性能優(yōu)良、環(huán)保、輕便、成本低的保溫箱體結(jié)構(gòu)等的問(wèn)題亟待解決；② 數(shù)值模擬技術(shù)為蓄冷保溫箱的設(shè)計(jì)提供了新方法，通過(guò)構(gòu)建模型、箱體溫度場(chǎng)模擬，為尋找蓄冷材料與箱體的耦合作用與優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供了新思路，以期達(dá)到延長(zhǎng)保溫箱內(nèi)溫度場(chǎng)均勻的時(shí)間的目的，同時(shí)較傳統(tǒng)的實(shí)體模擬，計(jì)算機(jī)模擬可節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間和資金。