本文由Tianping Feng、Jun Ji和Xuelai Zhang撰写，隶属于Shanghai Maritime University，该文章发表在2023年第60卷的Journal of Energy Storage上，在线发布日期为2023年1月16日，文章编号106568。以下内容为对该文献的学术综述。
本文是一篇综述性文章（Review Article），文章系统总结了相变蓄冷材料（Phase Change Cold Energy Storage Materials）在水产品冷链物流中的研究进展，探讨了这些材料在水产品预冷、加工包装、运输与储存等环节中的应用。文章重点分析了冷链物流中水产品低温保存技术的发展现状，讨论了温度波动对水产品品质的影响，并总结了相变材料的分类、低温区相变冷蓄能材料研发现状以及封装与应用技术。同时，文章对目前研究中的问题进行了分析，提出了未来相变材料在水产品冷链物流中的应用前景。
水产品因其高水分和丰富的营养成分容易受到外源微生物和内源酶的污染而迅速腐败，其冷链物流保存的质量与温度稳定性密切相关。数据表明，2008年至2019年间，中国水产品的年均损失率达到8.09%。当前，虽然低温保存技术仍为水产品冷链中最广泛使用的方法，但温度波动对水产品的质量和保质期有显著影响。精准控温设备成本高，并且能耗较大，这加剧了冷链物流的挑战。相比之下，基于高潜热的相变蓄冷材料能够通过接近恒定的相变过程减缓温度波动，降低能耗，为优化冷链物流结构提供了潜在的有效解决方案。
本文试图解决三个关键问题：相变材料在水产品冷链物流领域的研究现状；现有技术问题和解决方案；未来潜在的研究方向。
1. 相变蓄冷材料分类与特性研究 - 根据化学组成，相变蓄冷材料可分为有机材料、无机材料和复合材料： - 有机相变材料（如石蜡、脂肪酸）具有化学性质稳定、不腐蚀等优点，但制造成本相对较高，且相变过程体积变化较大。 - 无机相变材料（如结晶水合盐、盐溶液）潜热高、导热性好，但易出现过冷和相分离现象。 - 复合相变材料结合了有机和无机材料的优势，通过添加导热性高的纳米材料或多孔吸附介质，提高了性能。 - 各类材料的相变温度和蓄冷能力，可通过配方和调制工艺进行调整以满足不同温区（水产品冷链的暂冻、冰温和冷冻温区）的需求。 - 在水产品冷链温区（0°C至-5°C以上），主要使用高成本的有机复合相变材料，而低成本的无机材料研究较少。
2. 温度波动对品质影响 - 温度波动是影响水产品低温保存效果的关键因素。相关研究发现： - 温度波动会加速鱼肉营养成分（如脂肪酸）的氧化、质地劣化及色泽衰退。 - 不规律的温度波动会破坏肌肉组织的结构完整性，增加水分迁移，最终降低食用品质。 - 改进冷链环节的保温效果和减少温度波动是提升存储效率的重要研究方向。
3. 相变材料在冷链物流中的应用研究 - 预冷阶段： - 水产品需快速降温以防止品质劣化。传统碎冰、片冰等方法冷却效率较低，且易对鱼体表面造成机械损伤。 - 浆冰（Slurry Ice）系统具有良好的整体包裹性和冷却效果，已被证明能够减少脂质氧化，提高鱼肉质地，同时减少机械损伤。研究表明，通过海水或壳聚糖乙酸溶液作为制冰原料可进一步提升预冷效果。 - 加工与包装阶段： - 超吸水性树脂与盐溶液的结合，可制备具有防泄漏效果的蓄冷冰袋或涂冰冷却保鲜剂，这在延长冷藏保质期和降低运输过程能耗方面表现出色。 - 实验表明，这类包装形式在保鲜和抗菌方面优于传统方法。 - 运输阶段： - 冷库和冷链运输常使用机械制冷装置，能耗高且难免温度波动。 - 研究开发的集成相变蓄冷板的冷藏车和冷藏集装箱，能通过自适应温控有效降低能源成本，同时满足某些水产品（如金枪鱼）对精确低温环境的要求。 - 储存阶段： - 粒状浆冰与茶多酚、壳聚糖溶液等生物防腐剂结合，在减少微生物生长和脂质氧化方面表现出色。 - 对于商超冷柜和家庭冰箱的应用，相变材料可显著提高制冷速率并降低解冻损失。
4. 包装与封装技术研究 - 相变蓄冷材料的封装形式包括微胶囊（Microcapsule）、冷能储存球（Cold Energy Storage Ball）、冷能储存板（Cold Energy Storage Plate）等。 - 包装创新：将相变材料与纳米复合包装薄膜结合，可显著延缓运输过程中的升温，保护食品质量。
本文综述了相变蓄冷材料在水产品冷链物流中的研究进展，指出传统冷链物流中的低效和高能耗问题，并提供了以相变冷蓄能技术为核心的改进策略建议： 1. 通过使用可调温度的相变材料，解决水产品不同种类对精确温区的需求。 2. 提高冷链运输设备的能效，减少能源消耗。 3. 在各冷链环节中，通过综合运用加工、储存与生物技术，实现水产品质量和货架期的提升。 4. 强调低成本、环保型相变材料的研发潜力。
综上，本文为基于相变技术优化水产品冷链物流流程提供了全方位参考，其理论研究与技术实践具有重要的学术和产业价值。