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冷链食品供应链中的温度性能和食品货架期准确性——来自多个领域研究的见解
摘要：易腐食品行业面临的是由不同的温度条件引起的变化和未知的食品质量的挑战，这有时会导致不可靠的印刷保质期（最好在日期之前）和食物浪费。因此，冷链食品供应链（FSC）的温度监测和控制对于维持易腐食品的食品质量和安全性至关重要。本文评估了冷链食品供应链的温度性能与动态预测的货架期和印刷保质期的关系。基于对瑞典FSC（从生产到零售冷藏和零售展示）进行现场测试所收集的食品实际温度条件的深入研究，创建了完整的FSC方案。结果显示，最高效率FSC和最低效FSC之间以及动态预测和印刷保质期之间的产品保质期存在显着差异。总体而言，与零售展示柜相比，从生产到零售的分销代表了FSC的有效部分。本研究强调了全程温度监测系统对确认食品质量的重要性。温度监测系统可用于实现动态货架寿命预测，提高FSC透明度，并支持食品生产商积极改善印刷货架期。
1.引言
目前向市场提供安全且高质量的食品存在许多挑战。对于具有短保质期的易腐食品更是如此，易腐食品需要温控食品供应链（FSC），例如鲜鱼和加工肉制品的质量，及时性和安全性是所有FSC参与者的核心。然而，由于对食品浪费的关注日益增加，这些需求可能难以实现，因为食品行业的利润率很低。食物浪费是当今社会最大的环境负担之一，具有重大的经济和社会影响。 根据Gustavsson，C-d-rb-rg，Son-sson，Van Ott-rdijk和M-yb-ck，人类食用的可食用食物中有三分之一被浪费在全球，联合国可持续发展的目标之一是将全球食物浪费减少50％ 到2030年。大量的食物浪费可能与温度条件差和缺乏安全生产（加工卫生和原料的初始状态）有关。温度已被指出是影响冷藏食品质量的最重要因素之一。研究报告称，易腐食品物流管理中温度过高可导致高达35％的产品损失以及产品退货，财务损失，运营成本增加，供应链参与者之间的关系问题。另一个确定的食物浪费原因是印刷保质期（最佳日期之前）。 Lindbom，Gustavsson和Sundstr估计，该行业中超过50％的食物浪费来自于过期之前的最佳过期。此外，2/3的家庭食物垃圾仍然适合消费。最近的研究得出结论，印刷保质期与实际产品保质期之间的协调增加有可能减少FSC和家庭内的食物浪费。 -riksson，Strid和Hansson得出结论“通过降低超市的温度，减少食物浪费的机会很大”并强调从低温储存延长保质期的可能性是一个核心因素。
FSC中的一个常见实践是，当产品达到零售时，产品保质期的主要部分应该保留下来。 在瑞典，实践表明，对于大多数易腐食品而言，1/6的保质期用于生产，批发和分销的FSC。 因此，FSC参与者需要及时有效地分配产品和完整的冷链，以避免不必要的食物浪费，保持食品质量并保持竞争力。
Kuo and Ch-n (2010) 和 Haflieth;ason和 St-f ? ansson 强调了在整个冷链FSC中监测温度的优势，以确保供应链中的食品质量。 他们建议结合FSC温度监测和食品保质期预测模型。 如今，温度监控在车辆和仓库中很常见; 然而，温度传感器通常靠近冷却装置放置，这意味着无法获得产品温度。 Geuro;oransson，J-ving-r和Nilsson指出，通过监测托盘温度或最好是二级包装水平，可以获得准确的产品温度。 此外，FSC中的温度监测可实现透明度，B-ul-ns等人总结为食品安全和消费者信任的关键因素。
在本文中，我们通过评估与易腐产品的产品保质期相关的多个冷链FSC的温度性能来解决食品浪费和质量控制的挑战。 产品保质期分为两类; 印刷保质期和动态预测保质期（DPSL），用于进一步的性能评估。 基于对瑞典FSC（从生产到零售冷藏和零售展示）的现场测试收集的食品实际温度数据的深入研究，创建了不同的方案。 这些情景代表了效率最高且效率最低的完整FSC（从生产到消费者购买），并说明了同一食品领域内的食品质量和保质期差异; 很少涉及FSC经理和客户的信息。 通过从这些情景中获得的见解，本文为FSC中的食品废弃物减缓和食品质量管理提供了建议和进一步发展。
2.冷食品供应链管理和监控
诸如立法，行业实践，产品特征，供应链设置，全球食品贸易以及FSC参与者之间的关系等许多因素都会影响冷FSC的管理。 FSC操作的质量控制至关重要，FSC参与者需要确保存储和处理温度，例如：获取收到货物的温度样本并监控冷却装置。虽然车辆和仓库内的温度监控很常见，但托盘水平或甚至更接近产品（即主要或二级包装）的监控并不常见。 Mour-h和Flick报告温度差异高达12度内卡车。仅测量周围温度而不是接近实际产品可能会导致整批食品被错误地拒绝或接受，这取决于仅影响部分负载的温度。拉布等人报道，家禽供应链中的温度映射显示温度波动在-5度和15度在卸载期间在不同位置的车辆内，而实际产品温度仅略有变化。此外，据报道，特别是在夏季，装卸和运送活动导致冷链断裂。总之，缺乏与食品相关的准确温度数据，显示温度是否正确或滥用，导致不必要的食物浪费，因为FSC参与者不想冒险顾客的信心和健康。
尽管如此，虽然食品的运输会影响产品的保质期，但零售店中易腐食品的储存和处理对冷藏食品的质量和安全性有很大的影响，因为5/6的保质期用于零售展示和家庭。 D-r-ns-B-rth-au，Osswald，Lagu-rr-和Alvar-z以及D-r-ns，Palagos和Guilpart是少数已发现的研究的例子，这些研究检验了产品从生产到家中储存的温度。 D-r-ns-B-rth-au等得出结论，购买后的运输和家用冰箱是与温度相关的最敏感的环节，其次是零售展示。隆德等对芬兰32家零售店的零售展示研究报告指出，他们监测的产品中有50％（温度超过建议最高储存温度3°C，或超过30°C时出现温度违规最小超过建议1度）。 Willocx，H-ndrick和Tobback发现了类似的结果，其中30％的比利时冷藏零售展示柜中的产品报告了温度变化和滥用。在另一项研究中，Kou，Luo，Ingram，Yan和Jurick研究了鲜切绿叶蔬菜的零售展示。 他们得出结论：“环境温度的影响以及位于前排和后排的样品之间相对较大的温度变化似乎是阻碍FDA食品法规符合性而不冻结产品的主要技术挑战”。 另一项研究还研究了冷藏零售展示的不同立场; 据报道，97％的高温滥用位于前排。关于冷链问题的文献越来越多，例如Haflieth;ason等，郭和陈和阿巴德等人。其中一些文章报告了使用RFID标签的不同技术解决方案，无线传感器网络以及动态保质期等新概念。文献中的一个共同结论是，连续温度监测为供应链管理提供了潜在的好处，改善了质量控制，透明度和减少浪费。萧和黄补充说，“组织间时间 - 温度共享可以提高食品安全和质量，进一步增强整个食品供应链的竞争优势。”然而，这种数据的组织间信息交换在FSC管理中没有有效地应用其他产品特征。这主要是由于管理方面的挑战，因为信息共享主要是信任而非技术或数据，因为已经存在复杂的技术解决方案。尽管如此，FSC和可持续发展文献都强调协调，合作和信息共享对于提高整体效率，减少浪费，提高食品质量和改善FSC可持续性因素至关重要。冷链FSC中使用的一个信息领域是印刷保质期。
印刷保质期是一个术语，包括食品行业使用的许多子定义，用于指示质量并为客户和消费者提供指导，例如，最佳日期，到期日期，按日期使用，。印刷保质期也用于FSC规划和控制;与产品特定信息一起，它用于FSC分发和可追溯性。食品生产商声明其产品的印刷寿命，但无法控制产品在FSC下游的处理方式。因此，印刷的保质期基于最大推荐的储存温度，例如 4°C为鲜鱼和 8° C瑞典烟熏火腿。印刷保质期被认为是供应链和最终家庭中食物浪费的主要原因之一。易燃物品分布在运行良好的FSC中，使处理和储存温度保持在建议温度或低于建议温度，在大多数情况下，保质期比印刷保质期更长。这导致FSC演员在冷链的每个阶段都扔掉了完美的食物，严格遵循印刷保质期的消费者也是如此。此外，易腐产品的延长保质期已被证明可减少零售商处所的食物浪费。在北欧研究项目中，使用气调包装（MAP）将肉末的保质期从4天延长至8天，并在挪威一家大型零售连锁店的629家零售店实施。结果显示，零售店的废物减少6至11.5％，肉类食物浪费减少至1.8-3％，延长保质期。
3.方法论
本文研究了两种产品的冷FSC：200克切片烟熏火腿和400克新鲜鳕鱼，两者都包装在气调（MAP）中。研究的FSC包括食品生产商，物流服务提供商，批发商，分销商和零售商，所有这些都位于瑞典的南部和中部。 2014年至2016年期间共进行了25次现场测试，以确定沿FSC的温度。现场测试集中在FSC的两个不同部分（见图1）：从食品生产到零售冷藏（测试1：烟熏火腿和测试2：新鲜鳕鱼）和零售展示存储（测试3：熏制）火腿和测试4：新鲜的鳕鱼）。
图1：本文中的供应链研究范围
在FSC的第一部分（测试1和测试2）中，时间和温度传感器被放置在包含食品的二级包装（在这种情况下，塑料可回收的板条箱）内。为了使温度数据尽可能接近产品温度，所有传感器都与主包装直接接触。出于有效性原因，一些传感器部分遵循相同的FSC。此外，一些跟随相同FSC的传感器被放置在同一托盘上的不同二级包装中。这使得能够对托盘内的温度变化和相关产品货架寿命进行比较分析。在FSC的第二部分（测试3和测试4）中，传感器放置在最里面（靠近冷却单元）和零售显示器中的最外位置以捕获每个显示器内的温度变化。
3.1现场测试：生产零售冷库
测试1在火腿FSC（现场测试1.1-1.8）和鳕鱼FSC中的测试2（现场测试2.1-2.8）中进行，直至零售存储。现场测试1.1-1.5是在相同的场合进行的，传感器放置在从生产到批发的同一托盘上的不同二级包装中。在批发商处，托盘被拆分并重新组装以分配到五个不同的零售店。现场测试1.6-1.8在不同的场合在不同的FSC中进行。现场测试2.1-2.2在同一FSC中从生产到零售冷库进行，但传感器放置在同一托盘（托盘的中上角）的不同二级包装中。现场测试2.3-2.6以与现场测试1.1-1.5相同的方式进行，即从生产到批发的相同流程，然后拆分以分配到不同的零售商店，每个二级包装中都有传感器。现场测试2.7-2.8在不同的场合在不同的FSC中进行。在包装食品之后，所有传感器都直接放在二级包装内，并跟随FSC，直到主包装被放置在零售展示中。
3.2现场测试：零售展示
测试3在火腿零售展示（现场测试3.1-3.5）中进行，测试4在鳕鱼零售展示中进行（现场测试4.1-4.4）。测试3中包含的所有温度传感器都放置在零售显示器中，并向客户打开前部。在夜间，显示器被窗帘覆盖以减少能量消耗并在冰箱中产生均匀的温度。现场测试3.1-3.2在同一零售展示中的不同位置进行（图2）。
图2：测试三中零售商展柜和温度传感器
这些温度传感器放置在显示器的前面，直接放在价格标签后面，以便监测最外层食品的温度。现场测试3.3-3.4的执行方式与现场测试3.1-3.2相同，但是在不同的零售店中。这同样适用于现场测试3.5，然而，测试3.5的传感器被放置在冷藏零售显示器的背面（靠近冷却单元），以便监测最里面的食品的温度。现场测试4.1-4.2在零售展示中进行，其设计不同于上述设计。该显示器具有靠近地板的隔间，类似于较小的开放式冷藏箱。现场试验4.1的传感器放置在冷藏箱的底部，靠近后壁;并且将现场测试4.2的传感器放置在最外面的食品包装的顶部，将传感器定位在盒子的中间。现场测试4.3-4.4在与测试3（如图2所示）中使用的相同类型的零售展示中进行。传感器放置在前面，直接放在同一个零售展示中的价格标签后面（类似于Fi-ld t-st 3.1-3.2的执行方式）。
3.3保质期预测模型
来自现场测试的温度数据用于产品特定的微生物预测模型，以预测FSC中任何给定时间的实际食品质量和保质期（即DPSL）。 预测模型还用于建立相应食品的静态保质期（SSL）。 SSL的假设是食品储存在瑞典的最大推荐储存温度，即8° C切片烟熏火腿和4° C新鲜鳕鱼。 SSL与印刷保质期不同，因为食品生产商通常会在一天或几天内缩短印刷保质期，以获得安全边际并确保消费者获得良好的食品质量。 SSL与DPSL的保存期限比印刷保质期更为兼容，因为它们是在没有安全限度的情况下从同一型号构建的。 因此，在本文中，SSL被用作比较和评估从现场测试数据中获得的DPSL的工具。
Dynahmat先前的研究已经测试了几种微生物预测模型对MAP切片烟熏火腿和研究田间试验中使用的MAP新鲜鳕鱼的适用性和有效性。 Mataragas，Drosinos，Vaidanis和M-taxopoulos的预测模型，MAP smok-dham的1，以及MAP新鲜鳕鱼的Dalgaard，M-jlholm和Huss，2被选择用于Dynahmat项目的进一步使用，以及 在本文中，因为它们在存储研究3中具有最佳偏差和准确度因子。
Mataragas等人基于他们的预测模型基于乳酸菌的生长，乳酸菌是MAP烟熏火腿中特定的腐败生物。由食品生产商设定的熏制火腿的印刷保质期为25天;本文使用Mataragas等人建立了SSL预测模型，到26.2天。
Dalgaard，M-jlholm和Huss将他们的预测模型建立在发光菌生长上，这是MAP新鲜鳕鱼中的特定腐败生物。该鳕鱼的印刷保质期为8天，由食品生产商设定;使用Dalgaard，M-jlholm和Huss建立了7.8天的SSL。 DYNAHMAT的储存研究表明，Dalgaard模型略微超过了微生物的生长，导致模型产生的货架期缩短。
在现场测试期间，蓝牙低功耗传感器和RFID传感器（RT0005，CA-N RFID）用于测量FSC中的温度。温度测量由传感器连续广播，每10分钟由Sony Xp-ria手机收集。移动电话将传感器数据（包括
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