The Cold Chain and its Logistics
Authors: Dr. Jean-Paul Rodrigue and Dr. Theo Notteboom
Note: Sections of the text derived from Rodrigue, J-P (2014) Reefers in North American Cold Chain Logistics: Evidence from Western Canadian Supply Chains, The Van Horne Institute, University of Calgary.
- The Cold Chain
While globalization has made the relative distance between regions of the world much smaller, the physical separation of these same regions is still a very important reality. The greater the physical separation, the more likely freight can be damaged in one of the complex transport operations involved. Some goods can be damaged by shocks while others can be damaged by undue temperature variations. For a range of goods labeled as perishables, particularly food (produces), their quality degrades with time since they maintain chemical reactions which rate can be mostly mitigated with lower temperatures. It takes time and coordination to efficiently move a shipment and every delay can have negative consequences, notably if this cargo is perishable. To ensure that cargo does not become damaged or compromised throughout this process, businesses in the pharmaceutical, medical and food industries are increasingly relying on the cold chain.
The cold chain involves the transportation of temperature sensitive products along a supply chain through thermal and refrigerated packaging methods and the logistical planning to protect the integrity of these shipments. There are several means in which cold chain products can be transported, including refrigerated trucks and railcars, refrigerated cargo ships as well as by air cargo.
The cold chain is thus a science, a technology and a process. It is a science since it requires the understanding of the chemical and biological processes linked with perishability. It is a technology since it relies on physical means to insure appropriate temperature conditions along the supply chain. It is a process since a series of tasks must be performed to prepare, store, transport and monitor temperature sensitive products.
From an economic development perspective, the cold chain enables many developing countries to take part in the global perishable products market either as producers or as consumers. The growth in income is associated with a higher propensity to consume fruits, vegetables, fish and meat products. Increasing income levels create a change in diet with amongst others a growing demand for fresh fruit and higher value foodstuffs such as meat and fish. Persons with higher socioeconomic status are more likely to consume vegetables and fruit, particularly fresh, not only in higher quantities but also in greater variety. Consumers with increasing purchase power have become preoccupied with healthy eating, therefore producers and retailers have responded with an array of exotic fresh fruits originating from around the world.
From a geographical perspective, the cold chain has the following impacts:
- Global. Specialization of agricultural functions permitting the transport of temperature sensitive food products to distant markets. Enables the distribution of vaccines and other pharmaceutical or biological products from single large facilities.
- Regional. Can support the specialization of production and economies of scale in distribution. This could involve large cold storage facilities servicing regional grocery markets or specialized laboratories exchanging temperature sensitive components.
- Local. Timely distribution to the final consumer of perishables, namely grocery stores and restaurants.
Some domestic or transnational supply chains may only require one transportation mode, but many times ground shipments are only one link in a combination of transport modes. This makes intermodal transfers critical for the cold chain. Intermodal shipments typically use either 20 or 40 foot refrigerated containers that are capable of holding up to 26 tons of food. The container makes loading and unloading periods shorter and less susceptible to damage both on the container and its cargo. The environments in these containers are controlled electronically by either plugging into a generator or power source on the ship or truck. The efficiency of cold chain logistics permitted the consolidation of cold storage facilities.
2. Emergence of Cold Chain Logistics
While global commodity chains are fairly modern expansions in the transportation industry, the refrigerated movement of temperature sensitive goods is a practice that dates back to 1797 when British fishermen used natural ice to preserve their fish stock piles while at sea. This process was also seen in the late 1800s for the movement of food from rural areas to urban consumption markets, namely dairy products. Cold storage was also a key component of food trade between colonial powers and their colonies. For example, in the late 1870s and early 1880s, France was starting to receive large shipments of frozen meat and mutton carcasses from South America, while Great Britain imported frozen beef from Australia and pork and other meat from New Zealand. This process was incited by a shortage of meat production in Europe and substantial surpluses in
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译文
冷链及其物流
作者：Jean Paul Rodrigue博士和Theo Notteboom博士
注：文本段来自Rodrigue J-P（2014）北美冷链物流的冷藏：证据来源于加拿大西部供应链，范霍恩学院，卡尔加里大学。
- 冷链
虽然全球化使世界各地区之间的相对距离要小得多，这些地区的物理分离仍然是一个非常重要的现实。物理分离越大，在复杂的运输操作中，货运被破坏的可能性就越大。有些货物可能会受到冲击而损坏，而其他的货物也可能被不适当的温度变化而损坏。一系列被标记为易腐货物的产品，特别是食品（生产），它们的质量随着时间下降，因为它们在一定时间内会保持化学反应，该反应率很大程度上会被低温所缓解。它需要时间和协调去有效地移动一个装运和每一个延迟可能产生的负面影响，特别是如果这种货物是易腐的。为了确保货物在整个过程中不会受损或被影响，制药、医疗和食品行业的企业越来越依赖于冷链。
在沿线的供应链下，冷链中的温度敏感的产品的运输，通过热和冷藏包装方法和后勤规划，以保护这些货物的完整性。有几种方法适用于运输冷链产品，包括冷藏车、轨道车、冷藏货船以及空运货物。
因此，冷链是一门科学、一种技术和一个过程。它是一门科学，因为它需要与易逝性相关的化学和生物过程的理解。它是一种技术，因为它依赖于供应链沿线确保适当的温度条件的物理方法。它是一个过程，因为一系列的任务必须被执行用来准备、储存、运输和监测对温度敏感的产品。
从经济发展的角度来看，冷链使许多发展中国家作为生产者或消费者参与全球易腐产品市场。收入的增长与水果、蔬菜、鱼和肉制品的消费倾向相关。收入水平的提高使得饮食有了变化，其中包括对新鲜水果和高价值食品如肉类和鱼类需求的不断增长。具有较高社会经济地位的人有更大的可能性去消费蔬菜和水果，特别是新鲜的，不仅数量更高，而且品种更多。消费者的购买力越来越强，这已经成为健康饮食的焦点，因此生产商和零售商以来源于世界各国的外来新鲜水果作出回应。
从地理的角度来看，冷链有以下影响：
- 全球化。农业功能的专业化允许温度敏感食品运输到遥远的市场。使得疫苗和其他制药或生物产品从单一大型的设施运输出去。
- 区域化。可以支持生产的专业化和分布上的规模经济。这可能涉及大型冷库设施服务区域杂货市场或专门交换温度敏感元件的实验室。
- 当地化。及时分发到易腐品的最终消费者，即食品杂货店和餐馆。
一些国内或跨国供应链可能只需要一种运输方式，但很多时候地面运输只是运输模式组合中的一个环节。这使得冷链联运更为关键。多式联运货物通常使用20或40英尺的冷藏集装箱，这能够容纳多达26吨的食物。集装箱使装卸时间更短，对集装箱及其货物的损坏也更不容易。在这些容器中的环境是电子控制，无论是插入到发电机或船舶或卡车的电源。冷链物流的效率允许冷库设施的整合。
- 冷链物流的兴起
虽然全球大宗商品链在运输业中是很大程度上的现代扩张，但对温度敏感的货物的冷藏运动是一种惯例。追溯到1797年，当时英国渔民在海上使用天然冰来使他们的鱼群成堆。这个过程也出现在19世纪末，从农村到城市消费市场的运转，即乳制品。冷藏也是拥有殖民地的国家和它们的殖民地之间食物贸易的重要组成部分。例如，在19世纪70年代后期和80年代初期，法国首先从南美洲得到大量的冷冻肉和羊肉尸体，而大不列颠从澳大利亚进口冷冻牛肉、从新西兰进口猪肉和其他肉类。这个过程受到了欧洲肉类生产短缺和发展中国家大量过剩的影响。到1910年，只有600000吨冷冻肉被带进了大不列颠。为进行香蕉贸易的第一艘冷藏船由美国食品公司在1902年引入。这使得香蕉从一个只有小市场的外来水果的境遇中离开，因为它来到市场的时机太过于成熟，以至于成为世界上消费最多的水果之一。它在冷藏行业的影响是巨大的。
温度控制药物和医疗用品的移动是一个比冷藏或冷冻食品的运输更近期的活动。自20世纪50年代以来，第三方物流公司开始出现，并研究成功运输这些全球商品的新方法。在它们出现之前，冷链过程主要由制造商管理。在美国，食品和药品管理局对冷链稳定性的限制和责任措施促使这些公司中的许多人依赖专业快递公司而不是彻底检修他们的供应链设施。专业化导致许多公司不仅依赖于主要的航运服务供应商，如联合包裹服务（UPS）和联邦，而且更集中那些已经开发出一个围绕温度敏感产品的航运的缝隙物流专业知识的行业。有这样一种潜力存在于了解当地的规则、习俗和环境条件以及估计的分配路线的长度和时间，这使他们在全球贸易中成为一个重要因素。因此，在几个潜在的、包括全球商品链的缝隙市场，物流业正经历着越来越多的专业化和细分冷链运输。在利用双重发展的空间扩展的供应链，整个分销行业的新的部分已经非常活跃，这一供应链被全球化和流通中明显不同的品种所支撑。
对冷链的依赖继续得到重视。在制药行业，例如，测试、药物生产和移动在很大程度上依赖于被控制的和准确的出货量转移。沿着冷链移动的大部分药物产品处于试验或开发阶段。临床研究和试验是该行业的一个重要组成部分，需要花费数百万美元，但也是一个经历了约80%失败率的试验。根据医疗配送管理协会，大约10%的药物是温度敏感。如果这些货运药物本应在不同的温度水平下有任何未预料到的暴露，他们就会有药物变得无效的风险，甚至还会对病人造成一定伤害。
在所有相关的供应链中，冷链物流青睐更高层次的集成，因为保持温度的完整性需要更高层次的控制。它甚至可能刺激第三方物流供应商获得供应链的要素，在时间和其他性能因素是最重要的地方，甚至农业。这可能涉及生产农场的获得（如橙林），以确保供应的可靠性。食品运输的温度控制是该行业的一个组成部分，并且与国际贸易持续上升。随着越来越多的国家把出口经济集中在食品和农产品的生产上，长期保持这些产品的新鲜的需要在商业和健康方面获得重要性。冷链也是一个公共卫生问题，因为食品适当的运输将减少细菌、真菌污染的可能性。此外，对于医疗保健问题（如分配疫苗），长途运输医疗产品的能力也有了更高效的反应。
- 提供温度控制的环境
依赖于冷链的产业的成功归结为知道如何在适和运输环境的温度控制下运输。近几十年来，冷链运作有了实质性的改善，并且行业能够满足广泛的产品需求。不同的产品需要不同温度水平下的温度控制，以确保在整个运输链的完整性。业内人士回应了温度标准的设定适应大多数产品。最常见的温度标准是“香蕉”（13°C），“冷藏”（2°C），“冷冻”（- 18°C）和“深冷冻”（- 29°C），每个都有相关的具体产品组。保持在这个温度范围对于沿供应链装运和易腐食品能确保最佳的寿命的完整性是至关重要的。任何分歧可能导致不可挽回和昂贵的损害；产品有可能容易失去任何市场价值或效用。
为了能够确保货物在较长时间内保持在一定温度范围内，主要取决于所使用的容器类型和制冷方法。如运输的持续时间，装运的大小和周围环境或外部体验的温度对于决定要求什么类型的包装是重要的。包装可以是需要干冰或凝胶包的小型绝缘盒，滚动的容器，也可以是一个53英尺冷藏具有自身驱动的制冷机组。在运输过程中提供温度控制的环境的主要冷链技术有：
- 干冰。固体二氧化碳，约为-80°C，并能够保持一段时间的货物冻结。特别适用于制药、危险品和食品的运输，以及用于空运货物的冷冻装置。干冰不融化，而是与空气接触时升华。
- 凝胶包装。大部分药物和药物运输被分类为冷冻产品，这意味着他们必须存储在2和8°C的温度环境下。提供这个温度的常用方法是用凝胶包，或包含可以从固态到液态的相变物质的包裹，反之亦然，控制环境。根据运输要求，这些包裹可以在冷冻或冷藏状态下开始。在运输过程中，它们融化成液体，同时捕捉流失的能量和维持内部温度。
- 共晶板。也称为“冷板”。原理类似凝胶包装。相反，盘子里充满了液体，并且可以重复使用多次。共晶板具有广泛的应用，如维持冷轧机组冷却温度。它们也可以用在运输车辆，以保持短期内的温度恒定，可适用于在噪声敏感地区交付或夜间交付的过程。
- 液态氮。一种特别寒冷的物质，大约-196°C，用来使包裹在很长一段时间内凝固。主要用于运输生物货物，如组织和器官。它被认为是一种为有害物质运输的运输物质。
- 棉被。放置或围绕货物的绝缘件作为温度变化的缓冲器，并保持温度相对恒定。因此，冷冻货物将保持较长的时间冻结，往往足够长，不足以证明使用更昂贵的制冷设备。棉被在室温下也可以用来保持温度敏感的货运，当外部条件可能大不相同的时候（如在夏季或冬季）。
- 冷藏。温度控制运输单元的通用名称，它可以是厢式货车、小型卡车、半挂车或标准ISO集装箱。这些单位是绝缘的，是专门设计来允许控制空气流通的温度，由一个附加和独立的制冷厂维护。冷藏可以保持货物温度冷却甚至温暖。冷藏越来越多地应用到有着主导大小的40立方页脚尺寸的冷藏四十英尺的集装箱（45r1的大小和类型代码）。
4．冷藏集装箱
冷藏集装箱、冷藏箱，为越来越多的冷藏货物被运往世界各地做出了解释。而在1980年33%的集装箱化的海运冷藏运输能力，这个份额迅速攀升至2013年的72%。全球海上航运结构从而适应服务冷藏贸易意味着脱离专业港口，或者在港口专用码头，标准集装箱码头。冷藏已成为一种普遍的被用来确保负载完整性的运输温度控制单元，因为它能适应大范围的温度设置和相应的宽范围的温度敏感的产品。此外，它是一个多功能的单位，能够携带约20至25吨的冷藏货物，并且是完全兼容的全球多式联运运输系统，这意味着世界各地市场的高水平的可及性。
在2011年约202万标箱的集装箱被使用，大约占全球ISO集装箱容量的5%。而普通40英尺集装箱的费用在5000美元左右，大小相同的冷藏箱的费用在30000美元左右。成本的差异是由于保持温度恒定的绝缘体和制冷装置。这意味着，一个冷藏箱有比普通同样大小的容器更小的体积。而普通的40英尺高的立方体容器可以容纳76立方米的体积，冷藏体积大小相同的只能容纳67立方米的体积（相比少了12%的容纳量）。这一缺陷通常是通过冷藏箱的高负荷进行补偿。从制造的角度来看，世界上所有的冷藏车都是由中国制造。在2015年，MCI，一个马士基集团的子公司在智利的圣安东尼奥市开始一个新冷藏箱制造工厂的运营。这会传达制造冷藏箱的优势，和冷藏货物的主要出口地区差不多（水果如橘子和葡萄）。
适当的空气流通也必须得到保证，这意味着冷藏箱在地板上有隔栏，在货物和天花板之间必须保持约15厘米的间隙。由制冷装置出来的冷空气流流经冷藏箱的底部就像它温度升高一样，它攀升到天花板再流回到制冷机组，通常0.5°C至3 C°的回暖。热量是室温渗透到冷藏箱的结果（这是当环境温度高的特别的情况）以及货物的冷却，如果货物是被装在一个比冷藏箱保持的温度还要高的温度中。所有的冷藏箱被涂成白色以增加反照率（入射光的反射部分；高反照率意味着表面吸收的太阳能更少）。例如，一个低反照率容器可以使其内部温度增加到50°C时，当在一个晴朗的日子外部温度达到25°C时，与此同时在相同的条件下，一个高反照率容器其内部温度只升高到38°C。
制冷机组的冷藏要求在运输和集装箱堆场有一定的电力来源。用于冷藏的公路运输，无论是被使用的夹式发电机（称为发电机组；它附加在一个冷藏箱的上前端）或悬挂式发电机（它附在一个集装箱底盘下）。对于那些能携带多样容器的模式，例如海运和铁路，电力系统的容量决定了可以携带的冷藏箱数量。定期货柜船有10到20%的槽，适于进行冷藏，一些船最多只有25%的槽专用当维修线路有较高强度的冷藏货物时（如拉丁美洲出口）。电源由船舶发电机直接提供。对于轨道运动，柴油发电机被用来提供电力约8个冷藏集装箱。相比一个40英尺的集装箱，这些发电机组单位有相同的尺寸，因此相比联运集装箱可以使用联合运输相同的设备。单元列车共同装车是有两个叠机组单位提供16个冷藏箱的能源。对于较小的冷藏负荷或较短的距离，夹式发电机常常被使用。
它是强调制冷机组被设计来保持前缀范围内的温度很重要，而不是降温。这意味着，货物在被装载到冷藏箱之前必须被达到所需的温度，这就需要专门的仓储和装卸设施。新一代的冷藏箱即将上线，它配备一系列能有效监测温度和关闭不必要的冷却的传感器。这可以提高温度控制的可靠性以及延长自主冷藏的时间。
联运冷藏运输的增长越来越需要运输终端，即港口，致力于它们冷藏箱堆场的一部分。这大约占总产能的1%至5%，但能够提高有重要冷藏贸易区域的转运中心或终端。堆叠的要求仅仅涉及到相邻的电源插座，但任务是更加劳动密集的因为每个容器必须手动接通电源或被接通电源，并且温度要被定期监控，因为它是终端操作的责任，以确保冷藏箱在预设范围内保持其温度。这也可能禁止高架龙门起重机的使用，这意味着冷藏堆放区可以被不同的场地设备服务。即使冷藏箱涉及的终端成本较高，但他们是非常有利可图的，因为它们运输的是高价值的商品。根据冷藏使用强度，冷藏活动能占到集装箱终端能源消费的20%。
成本较高的冷藏和附加设备和监测要求涉及较高的运费。为了盈利，一个冷藏箱一年必须被使用4至6次作为每年产生营业收入的活动。由于他们服务的是特定的贸易，冷藏箱往往是空箱返程或被重新定位作为其电源关闭的常规容器。因此他们被列为非经营性冷藏箱。冷藏贸易是一整箱（FCL）负载，并且只是点对点。不像普通的集装箱贸易，冷藏贸易在冷藏运输中是没有合并或拆箱功能，因为它们会对正在运输的货物增加破坏的风险。拆箱通常发生在冷藏货物被运往国内或当订单是在配送中心为客户组装时（尤其是食品）。
5．冷链操作
在供应链沿线，将货物在不遭受任何挫折或温度异常的情况下运送，这需要建立一个全面的物流过程来保持货物的完整性。这个过程涉及几个阶段，从准备装运到最终在交货点验证出货量的完整性：
-
出货准备。当一个温度敏感的产品被移动时，首先评估其特性是至关重要的。一个关键问题涉及出货量的温度调节，这
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