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【冷链国际】看荷兰炙手可热的“冷”技术如何“软硬兼施”

日期:2022.05.16    来源:冷链国际    浏览量:8807

 

未来农业知识中心.

用知识改变农业进程

 

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荷兰冷链物流

硬件的提升技术

动态气调包装材料

园艺类的产品,比如果蔬和鲜花,在采收之后,其生命活动并没有因此而停止。在贮藏和运输过程中,易腐的果蔬由于呼吸和代谢作用,会不断地消耗自身的各种有机物和水分,从而在风味、质感和外观方面发生变化,进而影响其品质。贮藏和运输环境的温度以及环境中的气体成分组成,都会对园艺类产品的呼吸和代谢过程造成影响。而干预温度以及改变环境中的气体组成(尤其是O2CO2的浓度),都是很好地延长园艺类产品的运输期和贮藏期[1]的手段。

温度的控制可以通过冷藏设备来实现,对于物流环境中气体的调控,也有一种便捷且高效的控制办法,这就是动态气调包装。2019年瓦赫宁根大学及研究中心的食物和生物基研究所获得了关于其针对园艺产品研发的动态气调包装材料专利

该包装材料能在不同的温度区间(4℃ - 25℃),根据包装内产品的植物生理活动,动态调整氧气和二氧化碳的渗透性,让包装内的氧气和二氧化碳达到适宜的平衡浓度,维持园艺产品低限度呼吸的同时而不让其产生无氧呼吸[2]

由于该材料对于氧气和二氧化碳的选择性渗透,动态补充了园艺产品呼吸过程中所消耗的O2,并排出了呼吸过程中所产生的CO2。包装材料的透过性与包装内生鲜产品的呼吸之间形成了动态平衡,包装内的气体成份自然地形成了“低氧高二氧化碳”的气调贮藏状态,推迟了呼吸作用带来的营养物质消耗,最终达到了保鲜的效果;

该专利的研发不仅仅是针对包装材料技术本身,还基于对园艺类产品植物生理数据和流通条件的大量研究,这使得每个园艺品类都可以有最适宜自己的气调包装材料“配方”,从而在冷链物流中保持最佳品质。

 

1  动态气调包装示例图

 不同种类的园艺产品对于低氧和高二氧化碳的忍受度是有限的,若氧气浓度过低,超过了其忍受的程度,就会出现无氧呼吸现象

 无氧呼吸现象,因碳水化合物分解不完全而产生酒精中毒,从而造成低氧伤害

Phenomea卓越创新中心

冷链物流涵盖采后处理、贮藏、运输、配送、零售等多个环节,每个环节又涉及不同的学科和技术,且针对于生鲜产品的冷链物流还离不开植物生理和病理方面的学科研究。对于这样一个综合性高、技术性强的产业来说,产业链间的衔接以及跨学科的交叉融合显得尤为重要。全产业链资源的整合,学科和领域之间的协同创新,需要依托一个综合性的平台来实现,Phenomea卓越创新中心,就是这样一个全面系统的产学研平台。

隶属于瓦赫宁根大学及研究中心,Phenomea卓越创新中心是一所专注于花卉和果蔬产业,汇集了采后保鲜、机器人&计算机视觉技术、贮藏&保鲜、冷链物流&包装研究领域的一站式科研中心。该科研设施平台集成了与冷链物流相关的技术和产业资源,瞄准冷链物流中存在的关键和共性问题,提供一切关于果蔬、花卉冷链物流产业的应用技术解决方案。

Phenomea卓越创新中心目前共有14个研究单元(见图2),这其中不仅包含了各种类型的实验室(如气调实验室、机器人研发实验室等),还有专门为促进产业沟通交流设立的成果展示和培训区;

该中心还致力于协助发展中国家提升采后保鲜技术,其倡导的“冷鲜研究在行动COOL – Research on the move”,让针对于易腐生鲜食品的保鲜研究不再受到地域或者技术门槛的限制。该移动研究设施从外表上看与普通冷藏集装箱无异,但其内部却是配备了气候室、各种测量和控制设备的超现代化研究设施。易腐生鲜食品的质量评估、不同生鲜品类在不同仓储条件下的质量监测都可以通过该移动研究设施获得快速、可靠的数据和信息

Phenomea卓越创新中心可称为荷兰冷链物流的创新策源地,企业和科研的力量在卓越创新中心不断地碰撞出新的火花,从而持续的为产业创新注入活力。

 

2  Phenomea卓越创新中心和移动研究设施内部

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荷兰冷链物流

软件的升级技术

冷链物联网技术

要最大限度地降低生鲜食品在流通环节的损失并保持其高品质,除了对温湿度进行控制,我们还需要在物流过程中对生鲜产品进行实时的品质监测,以及在必要时实施干预措施。各种冷藏技术可以帮助我们对温度进行控制,那我们需要怎样的技术来进行实时的监测和干预呢?答案就是物联网。

物联网(The Internet of things)

简单来说,就是通过各种信息传感设备,如全球定位系统、激光扫描器等,把任何物品与互联网连接起来,以实现智能化定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

为了探究物联网技术在果蔬冷链运用的可行性,果蔬产业、传感器公司、冷链物流公司以及物联网服务商,联合瓦赫宁根食品与生物基研究所一起,对生鲜冷链物流中使用物联网技术进行了实践。

在从塞内加尔(西非)到荷兰的陆路冷链运输中(全程超过4500公里),装载着21吨绿豆角的冷藏大货车内被安装了7个传感器,其中5个传感器用于温度和湿度的数据收集,剩下2个传感器则采集货车内乙烯的浓度[3]

通过传感器的数据,我们得以实时地了解整个物流过程中的环境状况。传感器收集到的数据,以每小时四次的频率汇集到质量模型[4]中,通过模型的计算[5],就可以直观地看到物流环境变化对绿豆角品质造成的影响,从而对绿豆角的品质进行远程监控;

如果质量模型预测,在当前运输情况下,绿豆角剩余的货架期将会缩短,则可以根据情况的不同采取质量或物流干预措施。质量干预措施主要通过对冷藏箱内的环境条件进行调整(如降低温度)来延长货架期;而物流干预措施则针对物流方式和销售的灵活性(如提前卸货、替换产品);

货物到达荷兰后,通过对冷藏车厢空气样本以及绿豆角品质的监测,证明了传感器的精准性和质量模型计算的准确性。

物联网技术在此次实践中取得的积极成果展示了这种智能技术在生鲜冷链产业的商业可行性,在运输过程中对生鲜产品的实时监测干预功能则给冷链物流产业的进一步升级带来了创新机遇。

3  物联网技术在冷链物流中的使用示意图

3  该合作项目专门研发了小型、便捷且可靠的乙烯传感器

4  模型是用数学语言或公式来描述一种现象,在我们的案例中,这个现象就是绿豆角在运输过程中的质量损失

5  每个不同的果蔬品类都有基于自己特定生理特性、流通方式和包装而研发的质量计算公式

数字孪生技术

数字孪生 Digital Twin,又称为数字化双胞胎,IBM将其定义为对于某一实体(生命和非生命物体)或体系全生命周期过程的虚拟再现。通过数据集成、人工智能和机器学习,这个被创建在信息化平台上的数字“孪生体”可以用来描述、分析和模拟实体当前和未来的状态

数字孪生技术的特点,是让数字孪生体可以动态仿真实体的实时状态,同时实体的任何变化也会复现在数字孪生体。这意味着,任何对于实体的干预都可以在数字孪生体上先进行实验,避免了对实体的影响。

2021年,瓦赫宁根大学及研究中心与其他12家科研单位和企业(其中包括冷链物流公司、数据集成商等)一起,针对数字孪生技术在生鲜供应链的运用进行了研究。其研究目的是建立关于生鲜果蔬供应链和鲜肉供应链的两套数字孪生原型,实时了解生鲜供应链每个阶段的情况,并对生鲜产品在其生命周期特征的变化进行预测。水果供应链的数字孪生技术关注长距离运输情况下的热带水果的品质,而蔬菜供应链的重点在于设施蔬菜无损情况下的品质检测,鲜肉供应链的数字孪生技术则强调畜禽胴体的质量监控。

数字孪生技术在生鲜供应链中的运用,不仅能协助供应链中每个参与者做出最优决策,还能最大限度地对供应链进行协同和系统优化,生鲜品质能得到更好的控制,生鲜的损耗也将大幅减少,从而实现更高效的生鲜供应链提高供应链整体的盈利能力。除此之外,当生鲜供应链中产生了新的需求,还可以借助数字孪生技术对供应链进行智能化和柔性化的调整。数字孪生技术的人工智能和机器学习还能持续积累生鲜供应链中的相关知识,让产业链持续性创新得以实现。

目前,研究仍处于初期阶段,预计在2024年底,根据生鲜供应链数字孪生技术开发的软件将为产业的发展带来巨大的变革!

4  数字孪生示意图

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荷兰冷链物流

组件的加强

物流专业技术中心 

不管是硬件设施的提升,还是软件系统的升级,物流产业,当然也包括冷链物流都需要掌握最新知识和技能的人才来实现其产业的价值。数字化、自动化等技术的引入,加快物流产业创新发展的同时,也加速了物流产业的知识和技能不断地更新,这对物流领域的人力资本提出了越来越高的要求。

物流产业不仅需要补充提升从业人员的知识和技能,还需要为产业的发展提供更多的高技术人才,为了满足这样一个动态且持续的需求,物流专业技术中心KennisDC Logistiek由此应运而生。

该中心是一个专注于为物流产业服务,集研究、教育和产业于一体的全国性平台。7家荷兰的应用科技大学[6]是该平台的主要合作伙伴,除此之外,还有 300 多家来自政府和产业的机构参与到了该平台组织的项目中。中心围绕吸引人才、创新驱动和知识交流等议题,通过对学校和企业资源的充分利用,与政府和科研机构一起开展了众多对产业人才建设具有重要意义的项目。

比如中心在海尔德兰省实施的人才创新池Talent Innovation Pool项目:

将从业人员、学⽣和专家定期的聚在⼀起,除了进行知识的交流以对产业各类议题的讨论,参与项目的从业人员还可以与学⽣和专家⼀起在学习社区内解决公司内部出现的问题;

项目让40名来自8个不同课程的学生有机会获得了物流工作体验以及丰富的学习经验,同时也让38名来自30家中小型物流企业的从业人员在专业以及个人发展方面得到了加强。

众多项目获得的成功经验为践行产业终身学习的理念做出了贡献。物流专业技术中心把 “工作、学习、创新” 的模式提升到了产业的发展层面,为产业创造了一个以(现在和将来)物流从业人员为核心,基于创新学习和技能发展的生态系统。

5  人才创新池示意图

6  七家应用科技大学分别是:Fontys Venlo、鹿特丹应用科技大学、布雷达应用科技大学、阿纳姆和奈梅亨应用科技大学、乌得勒支应用科技大学、泽兰应用科技大学和 NHL Stenden

 记

荷兰的冷链物流技术不仅体现了不同学科在该产业的深度融合,且这些技术得以实现和推广,离不开研发过程中各路优势力量(政府-企业-科研)的集中。荷兰冷链物流技术不仅有可以直接商业化的应用案例,也有极具前瞻性甚至能带来产业变革的前沿研究,不仅有提升硬件设施的技术,还有专注于产业软件升级的技术。与此同时,知识和人才的持续补给也给产业的创新带来了源源不断的活力。

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