天津市绿色生鲜冷链包装技术创新体系建设研究

屈晓亮，刘吉舟，赵志强

(天津冰利蓄冷科技有限公司 天津300350)

1 绿色生鲜冷链包装技术发展现状

1.1 生鲜冷链物流产业发展迅猛

冷链物流的适用范围包括蔬菜、水果，肉、禽、蛋，水产品、花卉产品[1]。加工食品包括速冻食品、禽、肉、水产等包装熟食，冰淇淋、奶制品、巧克力，快餐原料，特殊商品即药品。其中生鲜食品冷链物流占比90%以上。

2015—2020 年，我国生鲜电商发展快速上升。2019年，生鲜电商行业规模达到2796亿元。2020年，新冠肺炎疫情暴发带动了生鲜电商模式的超高速发展，当年生鲜电商行业规模上升至 4585亿元，同比增长高达63%(图1)。

图1 2015—2020我国生鲜电商行业规模及增速Fig.1 Scale and growth rate of fresh food e-commerce industry in China from 2015 to 2020

今后随着“净菜到家”模式的兴起，我国生鲜电商市场规模还会进一步拓展，双碳目标和新的食品冷链物流卫生规范的实施，也为绿色生鲜冷链包装技术的发展提出了更高的要求和更大的机遇。

1.2 没有全程的冷链覆盖及包装

我国农产品采摘后无法在第一时间预冷、分级、包装、标准化，导致农产品损耗高，远超欧美等国。据冷链行业协会统计，我国每年产出的生鲜农产品缺乏有效冷链，由腐烂造成的损失可达 20%～30%。另据农业部有关专家测算，我国粮食、马铃薯、水果、蔬菜的产后损失率分别为 7%～11%、15%～20%、15%～20%和 20%～25%，远高于发达国家平均损失率，折算经济损失达3000亿元以上，相当于670多万公顷耕地的投入和产出被浪费掉。

电商配送到家模式除易腐的海鲜、肉类等物品基本配备了全程冷链和专用包装外，大多数大宗生鲜物品输送仍为粗放的堆垛，缺少适宜的包装物，更无全程冷链。

1.3 国内尚未形成体系化的冷链包装技术支撑

目前国家邮政快递和以顺丰、京东快递为代表的民营体系均建立了“绿色包装研发机构”，其中均含有冷链包装技术。但由于上述研发机构组建时间不长、技术积累不多，还不足以支撑我国目前超高速发展的生鲜快递物流业务。

同时，以高校和科研机构为代表的创新机构目前在冷链包装技术方面的研发主要呈分散、基础性的状态，也没有提供更多的成熟技术和适用产品。

2 绿色生鲜冷链包装技术能力与需求分析

2.1 我国绿色生鲜冷链包装技术研发能力状况

2.1.1 国家层面

国家邮政局于 2018年开始建设国家邮政体系“研发中心”工作，在其建设体系中包含有“冷链技术”和“绿色包装技术”两大技术体系。截至目前，兼有绿色冷链包装技术职能的机构仍是空白。

北京印刷学院是我国最早创建的以印刷和包装为核心学科的专业院校，目前在其重点学科所属的“印刷与包装工程学院”基础上专门成立了“北京绿色印刷包装产业技术研究院”，这些机构成为引领国内该技术领域发展的创新机构。但目前跨学科与冷链技术交叉仍属起步阶段。

2.1.2 地方层面

随着应用技术和产业的需求，目前国内许多省市高校设立了包装专业，专门设有包装工程学院的高校仅有武汉大学、西安理工大学、湖南工业大学和天津科技大学，其中又以天津科技大学历史最为悠久、培养的人才和推出的成果最多。但涵盖冷链技术的成果较少，且应用性偏低。

2.1.3 产业层面

京东旗下的京东物流集团与《每日经济新闻》于2018年1月联合组建了“中国智慧物流研究院”，重点开展了绿色包装技术替代应用和白色包装的减量研究。

顺丰旗下的顺启和(深圳)科技有限公司于2019年 6月正式运营的“顺启和包装实验室”，涵盖材料测试、安全运输、冷链和理化分析 4个专业方向，首次向社会展示了其在物流包装测试领域的领先实力和实体建设专业化实验室的雄心。

国内两大快递物流巨头均在产业应用研发方面做了重大布局，为产业的健康发展树立了表率。但需指出的是，冷链包装、绿色冷链均刚刚起步，对现有的产业发展提供强有力的服务与支撑尚需技术和时间的积累。

2.2 我国绿色生鲜冷链包装技术需求分析

2.2.1 白色污染的减量应用研究

环保专家徐容认为，由于包装在生产、运输、回收、焚烧等过程中会产生碳排放，发货商家、物流企业应尽可能避免对包裹进行过度包装。

目前冷链包装涉及的白色污染物主要指一次性使用的泡沫箱、封装胶带和缓冲包装。白色泡沫箱＋冰排(袋)一直是生鲜冷链终端配送的主要工具，随着我国生鲜电商市场规模的快速增长，每年相应产生近3亿个泡沫箱、10亿冰袋的冷链耗材和几十亿米的胶带[2]。在行业经营成本可接受的范围内，目前的应对措施主要放在可循环使用的技术和产品上。

2.2.2 食品级蓄冷材料的应用研究

在蓄冷材料及产品方面，主要有两类蓄冷液，即聚乙烯醇-硼砂蓄冷剂和相变蓄冷剂，目前市场用量最大的冰包、冰板绝大多数使用的是聚乙烯醇和硼砂制成的凝胶型蓄冷剂；而相变蓄冷剂由于存在过冷现象和相分离的问题，需要相应的控制技术，制作难度和成本较高，因而较少得到应用。

由于我国《食品卫生法》和《食品添加剂卫生管理办法》中明令禁止硼砂作为食品添加剂使用，聚乙烯醇-硼砂制成的蓄冷剂在应用上须注明“不可食用”的标记。尽管目前在生鲜快递中仍在大量使用该类蓄冷剂，但经营者和消费者均企盼全部改用食品级材料制成的蓄冷剂。

2.2.3 生物基包装材料的研究

目前市场广泛使用的保温箱体按用量划分主要为泡沫箱、EPP箱、纸箱、塑料箱，其中泡沫箱占绝对量比，只有纸箱是生物基材料的。但目前的纸箱在结构强度和保温性能上均达不到理想生鲜冷链保温箱的要求。由此，研发高强度生物基结构材料成为这一领域的首要目标，主要开发内容为：①生物基可降解包装高强度结构材料；②生物基可降解包装耐水性包装材料；③低成本生物基可降解包装材料制造工艺技术。

3 天津市相关科研与产业能力水平分析

3.1 相关科研创新资源及能力分析

目前，天津科技大学的包装学科在国内有巨大的影响力和较多的成果；天津商业大学在国内制冷学科领域排名前列，并且拥有包装专业，均设在机械工程学院内部。天津还拥有中国包装科研测试中心这一专业的国家级包装检测研发机构。天津冰利蓄冷科技有限公司被认定为“天津市食品冷链物流装备技术企业重点实验室”。此外，南开大学、天津大学在化学、化工学科拥有突出的科研实力及人才储备。可以说，天津市在绿色生鲜冷链包装技术研发创新机构方面已处于国内的第一梯队。

同时，天津冰利蓄冷科技有限公司经过多年的研究，成功开发出了由全部食品级原材料配方制成的水合盐结合的相变蓄冷剂，并突破性解决了过冷和相分离现象，成为了国内首家实现食品级相变蓄冷剂量产应用的厂家。该公司在此基础上研制的“柔性蓄冷软包材”成为盒马鲜生、大润发、京东 7Fresh、美团等国内生鲜电商巨头唯一使用的新型蓄冷软包材。

因此，我市在绿色生鲜冷链包装技术研发、关键技术产业化开发和新产品应用方面已走在了国内前列。

3.2 发展机遇分析

近 5年来，我国冷链物流行业需求量、发展态势迅猛(图2)，2020年需求量达到2.65亿吨，同比增长12.77%，其中食品冷链物流需求量最高，占比高达90%，化工和医疗的占比相对较小。而在整个食品冷链物流中，蔬菜、水果和肉类的需求量比重大，占比分别为28%、24%和20%[3]，该领域是今后 5年社会投资发展的重点领域。

图2 2016—2020年我国冷链物流需求量Fig.2 Demand for cold chain logistics in China from 2016 to 2020

从对国内外冷链蓄冷、保冷技术及产品的专利检索情况看，目前天津瀛德冷链技术有限公司(天津冰利蓄冷科技有限公司母公司)拥有的专利量在国际上排名第 10位，前 9位均为国内外的巨型企业，表明天津市在冷链蓄冷、保冷技术及产品上具有较强的创新引领能力。

从创新链和产业链结合度看，以天津冰利蓄冷科技有限公司为代表的新技术公司与南开大学、天津商业大学、天津中德应用技术大学、河北工业大学、天津大学等高校均有合作，表明天津市在创新资源与产业资源融合方面也走在了国内前列。

3.3 重点产业定位分析

从冷链技术检索情况看，国内针对冷链蓄冷技术的研究还处于发展阶段，自 2002年开始专利技术申请量逐年上涨，到 2020年达到峰值，专利技术主要集中在保温集装箱、保温车、各类保温箱、冷库等技术和产品，含有重大突破和引领的技术极少。

基于上述技术分布情况，以及根据天津市的发展定位和具有的资源禀赋，绿色生鲜冷链包装技术产业的发展重点应放在以下几个方面：①替代一次性使用的可循环使用包装产品产业；②食品级可相变蓄冷材料及相关产品产业；③可降解生物基包装材料及包装产品产业；④生鲜产品“最初一公里”的适用技术和产品产业；⑤相关的制造装备和工艺技术业态；⑥相关产品测试技术和技术外包服务业态。

今后国家对食品冷链物流发展的要求体现在“绿色、低碳、高质量和可循环”上，更需要科技的支撑引领作用，天津在这方面大有作为。

4 发展绿色生鲜冷链包装技术的对策建议

4.1 坚守绿色、低碳发展方向，蓄积相关技术优势

环保专家徐容认为，包装在生产、运输、回收、焚烧等过程中会产生碳排放[3]，故应以我国郑重承诺的实现双碳目标和坚持绿色发展的国策为方向，以近期国家多部门出台的《关于加快推进快递包装绿色转型的意见》《关于推动电子商务企业绿色发展工作的通知》《食品安全国家标准食品冷链物流卫生规范》等产业政策和规范为指引，对天津市绿色生鲜冷链包装技术创新和产业发展进行针对性布局，利用已有的良好基础，力争两三年内在该技术领域成为技术创新和产业效益双丰收的领跑者。

4.2 加强政策引导和发展环境的打造

食品冷链物流已成为今后 5年社会投资发展的重点领域，因此应抓住产业发展的风口期，加大产业的投资力度，同时政府部门应加强对关键技术的支持和关键企业的培育，在人才、资金、发展环境等方面营造浓厚的创新发展氛围，尽快在该领域打造出一批天津市的优势产业，在制造业转型升级和布局制造业高地建设方面贡献力量。

4.3 组织创新链的建设和重点产业的培育

在当前产业发展越来越倚重技术创新和组织创新的背景下，应在产业创新链的组织和培育方面下大力气，通过设立政府专项资金和吸引社会资金共同支持的方式，打造一支能够贯穿从基础研究到技术研发、应用研发的创新链，真正从基础层面、长远层面支撑产业的良性发展。同时，还应通过培育重点产业逐步打造重点产业链和价值链。

4.4 加强人才培育，支撑产业研发高地建设

在当前制造业发展面临发展困境的局面下，作为以高端制造重振雄风的天津市，还应充分发挥拥有高端职业院校资源方面的优势，号召并组织社会资源有预见性地尽早培养一大批高水平的制造业操作型人才队伍，为核心技术产业真正实现发展和腾飞打下可靠基础。