天津市綠色生鮮冷鏈包裝技術創新體系建設研究

屈曉亮，劉吉舟，趙志強

(天津冰利蓄冷科技有限公司 天津300350)

1 綠色生鮮冷鏈包裝技術發展現狀

1.1 生鮮冷鏈物流產業發展迅猛

冷鏈物流的適用范圍包括蔬菜、水果，肉、禽、蛋，水產品、花卉產品[1]。加工食品包括速凍食品、禽、肉、水產等包裝熟食，冰淇淋、奶制品、巧克力，快餐原料，特殊商品即藥品。其中生鮮食品冷鏈物流占比90%以上。

2015—2020 年，我國生鮮電商發展快速上升。2019年，生鮮電商行業規模達到2796億元。2020年，新冠肺炎疫情暴發帶動了生鮮電商模式的超高速發展，當年生鮮電商行業規模上升至 4585億元，同比增長高達63%(圖1)。

圖1 2015—2020我國生鮮電商行業規模及增速Fig.1 Scale and growth rate of fresh food e-commerce industry in China from 2015 to 2020

今后隨著“凈菜到家”模式的興起，我國生鮮電商市場規模還會進一步拓展，雙碳目標和新的食品冷鏈物流衛生規范的實施，也為綠色生鮮冷鏈包裝技術的發展提出了更高的要求和更大的機遇。

1.2 沒有全程的冷鏈覆蓋及包裝

我國農產品采摘后無法在第一時間預冷、分級、包裝、標準化，導致農產品損耗高，遠超歐美等國。據冷鏈行業協會統計，我國每年產出的生鮮農產品缺乏有效冷鏈，由腐爛造成的損失可達 20%～30%。另據農業部有關專家測算，我國糧食、馬鈴薯、水果、蔬菜的產后損失率分別為 7%～11%、15%～20%、15%～20%和 20%～25%，遠高于發達國家平均損失率，折算經濟損失達3000億元以上，相當于670多萬公頃耕地的投入和產出被浪費掉。

電商配送到家模式除易腐的海鮮、肉類等物品基本配備了全程冷鏈和專用包裝外，大多數大宗生鮮物品輸送仍為粗放的堆垛，缺少適宜的包裝物，更無全程冷鏈。

1.3 國內尚未形成體系化的冷鏈包裝技術支撐

目前國家郵政快遞和以順豐、京東快遞為代表的民營體系均建立了“綠色包裝研發機構”，其中均含有冷鏈包裝技術。但由于上述研發機構組建時間不長、技術積累不多，還不足以支撐我國目前超高速發展的生鮮快遞物流業務。

同時，以高校和科研機構為代表的創新機構目前在冷鏈包裝技術方面的研發主要呈分散、基礎性的狀態，也沒有提供更多的成熟技術和適用產品。

2 綠色生鮮冷鏈包裝技術能力與需求分析

2.1 我國綠色生鮮冷鏈包裝技術研發能力狀況

2.1.1 國家層面

國家郵政局于 2018年開始建設國家郵政體系“研發中心”工作，在其建設體系中包含有“冷鏈技術”和“綠色包裝技術”兩大技術體系。截至目前，兼有綠色冷鏈包裝技術職能的機構仍是空白。

北京印刷學院是我國最早創建的以印刷和包裝為核心學科的專業院校，目前在其重點學科所屬的“印刷與包裝工程學院”基礎上專門成立了“北京綠色印刷包裝產業技術研究院”，這些機構成為引領國內該技術領域發展的創新機構。但目前跨學科與冷鏈技術交叉仍屬起步階段。

2.1.2 地方層面

隨著應用技術和產業的需求，目前國內許多省市高校設立了包裝專業，專門設有包裝工程學院的高校僅有武漢大學、西安理工大學、湖南工業大學和天津科技大學，其中又以天津科技大學歷史最為悠久、培養的人才和推出的成果最多。但涵蓋冷鏈技術的成果較少，且應用性偏低。

2.1.3 產業層面

京東旗下的京東物流集團與《每日經濟新聞》于2018年1月聯合組建了“中國智慧物流研究院”，重點開展了綠色包裝技術替代應用和白色包裝的減量研究。

順豐旗下的順啟和(深圳)科技有限公司于2019年 6月正式運營的“順啟和包裝實驗室”，涵蓋材料測試、安全運輸、冷鏈和理化分析 4個專業方向，首次向社會展示了其在物流包裝測試領域的領先實力和實體建設專業化實驗室的雄心。

國內兩大快遞物流巨頭均在產業應用研發方面做了重大布局，為產業的健康發展樹立了表率。但需指出的是，冷鏈包裝、綠色冷鏈均剛剛起步，對現有的產業發展提供強有力的服務與支撐尚需技術和時間的積累。

2.2 我國綠色生鮮冷鏈包裝技術需求分析

2.2.1 白色污染的減量應用研究

環保專家徐容認為，由于包裝在生產、運輸、回收、焚燒等過程中會產生碳排放，發貨商家、物流企業應盡可能避免對包裹進行過度包裝。

目前冷鏈包裝涉及的白色污染物主要指一次性使用的泡沫箱、封裝膠帶和緩沖包裝。白色泡沫箱＋冰排(袋)一直是生鮮冷鏈終端配送的主要工具，隨著我國生鮮電商市場規模的快速增長，每年相應產生近3億個泡沫箱、10億冰袋的冷鏈耗材和幾十億米的膠帶[2]。在行業經營成本可接受的范圍內，目前的應對措施主要放在可循環使用的技術和產品上。

2.2.2 食品級蓄冷材料的應用研究

在蓄冷材料及產品方面，主要有兩類蓄冷液，即聚乙烯醇-硼砂蓄冷劑和相變蓄冷劑，目前市場用量最大的冰包、冰板絕大多數使用的是聚乙烯醇和硼砂制成的凝膠型蓄冷劑；而相變蓄冷劑由于存在過冷現象和相分離的問題，需要相應的控制技術，制作難度和成本較高，因而較少得到應用。

由于我國《食品衛生法》和《食品添加劑衛生管理辦法》中明令禁止硼砂作為食品添加劑使用，聚乙烯醇-硼砂制成的蓄冷劑在應用上須注明“不可食用”的標記。盡管目前在生鮮快遞中仍在大量使用該類蓄冷劑，但經營者和消費者均企盼全部改用食品級材料制成的蓄冷劑。

2.2.3 生物基包裝材料的研究

目前市場廣泛使用的保溫箱體按用量劃分主要為泡沫箱、EPP箱、紙箱、塑料箱，其中泡沫箱占絕對量比，只有紙箱是生物基材料的。但目前的紙箱在結構強度和保溫性能上均達不到理想生鮮冷鏈保溫箱的要求。由此，研發高強度生物基結構材料成為這一領域的首要目標，主要開發內容為：①生物基可降解包裝高強度結構材料；②生物基可降解包裝耐水性包裝材料；③低成本生物基可降解包裝材料制造工藝技術。

3 天津市相關科研與產業能力水平分析

3.1 相關科研創新資源及能力分析

目前，天津科技大學的包裝學科在國內有巨大的影響力和較多的成果；天津商業大學在國內制冷學科領域排名前列，并且擁有包裝專業，均設在機械工程學院內部。天津還擁有中國包裝科研測試中心這一專業的國家級包裝檢測研發機構。天津冰利蓄冷科技有限公司被認定為“天津市食品冷鏈物流裝備技術企業重點實驗室”。此外，南開大學、天津大學在化學、化工學科擁有突出的科研實力及人才儲備。可以說，天津市在綠色生鮮冷鏈包裝技術研發創新機構方面已處于國內的第一梯隊。

同時，天津冰利蓄冷科技有限公司經過多年的研究，成功開發出了由全部食品級原材料配方制成的水合鹽結合的相變蓄冷劑，并突破性解決了過冷和相分離現象，成為了國內首家實現食品級相變蓄冷劑量產應用的廠家。該公司在此基礎上研制的“柔性蓄冷軟包材”成為盒馬鮮生、大潤發、京東 7Fresh、美團等國內生鮮電商巨頭唯一使用的新型蓄冷軟包材。

因此，我市在綠色生鮮冷鏈包裝技術研發、關鍵技術產業化開發和新產品應用方面已走在了國內前列。

3.2 發展機遇分析

近 5年來，我國冷鏈物流行業需求量、發展態勢迅猛(圖2)，2020年需求量達到2.65億噸，同比增長12.77%，其中食品冷鏈物流需求量最高，占比高達90%，化工和醫療的占比相對較小。而在整個食品冷鏈物流中，蔬菜、水果和肉類的需求量比重大，占比分別為28%、24%和20%[3]，該領域是今后 5年社會投資發展的重點領域。

圖2 2016—2020年我國冷鏈物流需求量Fig.2 Demand for cold chain logistics in China from 2016 to 2020

從對國內外冷鏈蓄冷、保冷技術及產品的專利檢索情況看，目前天津瀛德冷鏈技術有限公司(天津冰利蓄冷科技有限公司母公司)擁有的專利量在國際上排名第 10位，前 9位均為國內外的巨型企業，表明天津市在冷鏈蓄冷、保冷技術及產品上具有較強的創新引領能力。

從創新鏈和產業鏈結合度看，以天津冰利蓄冷科技有限公司為代表的新技術公司與南開大學、天津商業大學、天津中德應用技術大學、河北工業大學、天津大學等高校均有合作，表明天津市在創新資源與產業資源融合方面也走在了國內前列。

3.3 重點產業定位分析

從冷鏈技術檢索情況看，國內針對冷鏈蓄冷技術的研究還處于發展階段，自 2002年開始專利技術申請量逐年上漲，到 2020年達到峰值，專利技術主要集中在保溫集裝箱、保溫車、各類保溫箱、冷庫等技術和產品，含有重大突破和引領的技術極少。

基于上述技術分布情況，以及根據天津市的發展定位和具有的資源稟賦，綠色生鮮冷鏈包裝技術產業的發展重點應放在以下幾個方面：①替代一次性使用的可循環使用包裝產品產業；②食品級可相變蓄冷材料及相關產品產業；③可降解生物基包裝材料及包裝產品產業；④生鮮產品“最初一公里”的適用技術和產品產業；⑤相關的制造裝備和工藝技術業態；⑥相關產品測試技術和技術外包服務業態。

今后國家對食品冷鏈物流發展的要求體現在“綠色、低碳、高質量和可循環”上，更需要科技的支撐引領作用，天津在這方面大有作為。

4 發展綠色生鮮冷鏈包裝技術的對策建議

4.1 堅守綠色、低碳發展方向，蓄積相關技術優勢

環保專家徐容認為，包裝在生產、運輸、回收、焚燒等過程中會產生碳排放[3]，故應以我國鄭重承諾的實現雙碳目標和堅持綠色發展的國策為方向，以近期國家多部門出臺的《關于加快推進快遞包裝綠色轉型的意見》《關于推動電子商務企業綠色發展工作的通知》《食品安全國家標準食品冷鏈物流衛生規范》等產業政策和規范為指引，對天津市綠色生鮮冷鏈包裝技術創新和產業發展進行針對性布局，利用已有的良好基礎，力爭兩三年內在該技術領域成為技術創新和產業效益雙豐收的領跑者。

4.2 加強政策引導和發展環境的打造

食品冷鏈物流已成為今后 5年社會投資發展的重點領域，因此應抓住產業發展的風口期，加大產業的投資力度，同時政府部門應加強對關鍵技術的支持和關鍵企業的培育，在人才、資金、發展環境等方面營造濃厚的創新發展氛圍，盡快在該領域打造出一批天津市的優勢產業，在制造業轉型升級和布局制造業高地建設方面貢獻力量。

4.3 組織創新鏈的建設和重點產業的培育

在當前產業發展越來越倚重技術創新和組織創新的背景下，應在產業創新鏈的組織和培育方面下大力氣，通過設立政府專項資金和吸引社會資金共同支持的方式，打造一支能夠貫穿從基礎研究到技術研發、應用研發的創新鏈，真正從基礎層面、長遠層面支撐產業的良性發展。同時，還應通過培育重點產業逐步打造重點產業鏈和價值鏈。

4.4 加強人才培育，支撐產業研發高地建設

在當前制造業發展面臨發展困境的局面下，作為以高端制造重振雄風的天津市，還應充分發揮擁有高端職業院校資源方面的優勢，號召并組織社會資源有預見性地盡早培養一大批高水平的制造業操作型人才隊伍，為核心技術產業真正實現發展和騰飛打下可靠基礎。