易腐果蔬動(dòng)態(tài)保質(zhì)期評(píng)估和庫存管理策略探討
——基于集成射頻識(shí)別技術(shù)

覃麗萍

(廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)貿(mào)易學(xué)院，廣西 柳州 545004)

1 概述

易腐果蔬的采摘完成意味著供銷商對(duì)易腐果蔬的保鮮挑戰(zhàn)開始。易腐果蔬質(zhì)量的損失具有累積效應(yīng)，每一次的處理不當(dāng)都會(huì)降低易腐果蔬的最終質(zhì)量。為向市場提供新鮮和高質(zhì)量的易腐果蔬，需要采取一系列的采后措施[1]。

采后易腐果蔬的保質(zhì)期不是固定的，而是動(dòng)態(tài)變化的。采后易腐果蔬中的活性組織不斷進(jìn)行新陳代謝，果蔬表面不斷進(jìn)行蒸騰作用，果蔬活性組織的新陳代謝和果蔬表面的蒸騰作用是影響果蔬的動(dòng)態(tài)保質(zhì)期變化規(guī)律的主要因素[2]。貯藏條件是溫度和相對(duì)濕度的變量，有效的貯藏條件管理對(duì)易腐果蔬的保鮮至關(guān)重要，同時(shí)也是減緩易腐果蔬腐變和保質(zhì)期縮短的最直接、最有效的方式[3]。

易腐果蔬的存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)控對(duì)供銷商來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)：易腐果蔬暴露在不適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境(低溫或高溫，低或高相對(duì)濕度)中，短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)明顯的質(zhì)量下降，從而對(duì)其商業(yè)化過程產(chǎn)生重要影響[4]。

冷鏈?zhǔn)侵咐弥评浼夹g(shù)，保持食品存儲(chǔ)和運(yùn)輸容器內(nèi)的特定溫度和相對(duì)濕度條件，以保證食品質(zhì)量的低溫物流過程[5]?？紤]到許多保質(zhì)期較短的易腐果蔬的特殊貯藏要求，實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制此類果蔬在不同冷鏈環(huán)節(jié)的貯藏條件的變化至關(guān)重要[6]。因此，為了保護(hù)易腐果蔬的商業(yè)價(jià)值，供銷商必須采用有效手段實(shí)時(shí)監(jiān)測易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果快速調(diào)節(jié)易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度，從而盡可能減緩易腐果蔬在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中的腐變和保質(zhì)期縮短。

為實(shí)時(shí)監(jiān)測易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度，可在供應(yīng)鏈的所有環(huán)節(jié)安裝集成射頻識(shí)別(RFID，Radio Frequency Identification)技術(shù)的監(jiān)測傳感器[7]。集成RFID技術(shù)的傳感器除了可用于監(jiān)測易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度，還可用于監(jiān)測存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境中的二氧化碳濃度、氧氣濃度、乙烯濃度、氣流和振動(dòng)等影響易腐果蔬保質(zhì)期的其他因素。對(duì)易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的監(jiān)測結(jié)果除了可用于控制存儲(chǔ)和運(yùn)輸條件，還能在提高農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的供銷效率和質(zhì)量控制水平、為供應(yīng)鏈代理提供供銷透明度、為政府機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者提供準(zhǔn)確的用于主動(dòng)解決問題的信息等方面發(fā)揮重要作用[8]。

此外，為充分利用易腐果蔬剩余保質(zhì)期的評(píng)估結(jié)果，將先過期先出(FEFO，F(xiàn)irst Expired First Out)策略引入供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的庫存管理系統(tǒng)，避免易腐果蔬的非必要浪費(fèi)。

本文將探討影響易腐果蔬保質(zhì)期的關(guān)鍵因素、射頻識(shí)別技術(shù)及其在易腐果蔬供應(yīng)鏈中的應(yīng)用，以及易腐果蔬的剩余保質(zhì)期評(píng)估和庫存管理策略。

2 影響易腐果蔬保質(zhì)期的關(guān)鍵因素

2.1 貯藏溫度

在易腐果蔬采摘后，對(duì)其新陳代謝速率的控制是保鮮的重點(diǎn)。新陳代謝生成的化合物決定了與易腐果蔬的硬度、糖含量和香味濃度等品質(zhì)直接相關(guān)的變化速率，而這些化合物的濃度與新陳代謝速率成正比例關(guān)系[9]。因此，易腐果蔬的保質(zhì)期縮短速率與其新陳代謝速率成正比，新陳代謝速率高的易腐果蔬(例如西蘭花、生菜、豌豆、菠菜和甜玉米等)的保質(zhì)期往往比新陳代謝速率低的易腐果蔬(例如蘋果、檸檬、洋蔥和土豆等)的保質(zhì)期短。

易腐果蔬新陳代謝的速率與其存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的溫度密切相關(guān)。為定量描述易腐果蔬貯藏溫度與其新陳代謝速率的關(guān)系，引入溫度系數(shù)Q10，該系數(shù)等于溫度每升高10℃新陳代謝速率增大的倍數(shù)。Q10值可用于預(yù)測溫度升高對(duì)易腐果蔬新陳代謝速率的影響和對(duì)易腐果蔬采后保質(zhì)期的影響。5℃～25℃易腐果蔬的Q10值將在區(qū)間[2.0， 2.5]內(nèi)變化。當(dāng)Q10值在區(qū)間[2.0， 2.5]內(nèi)取值時(shí)，貯藏溫度每升高10℃，易腐果蔬的新陳代謝速率擴(kuò)大2.0～2.5倍，預(yù)期保質(zhì)期將縮短50%～60%[1]。

以小紅果為例，小紅果的理想貯藏溫度為0℃， 當(dāng)小紅果的貯藏溫度變?yōu)?0℃和30℃時(shí)，小紅果的新陳代謝速率分別加快為原來的3倍和9倍，小紅果的保質(zhì)期分別縮短為原來的1/3和1/9[10]。

2.2 貯藏濕度

水分流失不僅影響易腐果蔬的重量，而且影響易腐果蔬的外觀和口感等，是影響易腐果蔬保質(zhì)期的另一個(gè)關(guān)鍵因素。存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的濕度作為影響易腐果蔬水分流失速率的主要因素，將對(duì)易腐果蔬的保質(zhì)期產(chǎn)生重要影響。

易腐果蔬的貯藏濕度不是越高越好，亦不是越低越好，貯藏濕度需要設(shè)定在最佳值，且該值需要根據(jù)易腐果蔬的品種設(shè)定。比如在新鮮葡萄的存儲(chǔ)中，較高的環(huán)境濕度和游離水量將導(dǎo)致葡萄孢菌的快速生長，導(dǎo)致葡萄加速變質(zhì)；而較低的環(huán)境濕度將導(dǎo)致葡萄莖快速干燥和變暗，影響其商業(yè)價(jià)值。此外，存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的相對(duì)濕度(環(huán)境濕度與水果自身濕度)對(duì)保質(zhì)期的影響程度因易腐果蔬品種的不同而異。例如以剛采摘的初始含水量為基準(zhǔn)，葉片蔬菜在水分流失約3%～5%后表現(xiàn)出萎蔫的跡象，而油桃在水分流失約19%后才表現(xiàn)出萎蔫的跡象[10]。

易腐果蔬的水分流失主要通過蒸騰作用發(fā)生，具體過程主要有三步：水分首先通過生物組織的解剖結(jié)構(gòu)運(yùn)輸?shù)揭赘叩谋砻妫缓笳舭l(fā)到存儲(chǔ)或運(yùn)輸環(huán)境，最后通過空氣對(duì)流進(jìn)入外界環(huán)境。蒸騰作用發(fā)生的速率與環(huán)境的相對(duì)濕度和溫度密切相關(guān)，環(huán)境相對(duì)濕度越小或溫度越低，蒸騰壓越小，蒸騰作用越弱，易腐果蔬的水分流失就越少。

因此，以存儲(chǔ)或運(yùn)輸之初的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度為基礎(chǔ)，通過存儲(chǔ)或運(yùn)輸環(huán)境中溫度、氣壓和濕度之間的關(guān)系及溫度、氣壓和濕度的實(shí)時(shí)檢測值，能夠快速評(píng)估存儲(chǔ)或運(yùn)輸環(huán)境中空氣相對(duì)濕度的變化情況，并依此預(yù)估易腐果蔬的水分流失情況。

3 射頻識(shí)別技術(shù)及其在易腐果蔬供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

3.1 射頻識(shí)別技術(shù)

RFID技術(shù)是以電磁波(射頻)為通信工具識(shí)別各種數(shù)據(jù)的手段[11]。根據(jù)RFID標(biāo)簽內(nèi)部是否接有電源，RFID可分為三大類：標(biāo)簽內(nèi)支持內(nèi)裝電池的有源RFID、標(biāo)簽內(nèi)不支持內(nèi)裝電池的無源RFID標(biāo)簽和標(biāo)簽內(nèi)特殊部分依靠電池供電的半有源RFID。有源RFID標(biāo)簽的壽命受電源容量的限制。無源RFID標(biāo)簽的能量來自讀取器發(fā)出的電磁場的反射或調(diào)制激活的能量。

有源RFID、無源RFID和半有源RFID的應(yīng)用場景有所不同。由于成本低，無源RFID是理想的產(chǎn)品現(xiàn)場識(shí)別工具；有源RFID具有遠(yuǎn)程通信能力和輔助功能，可用于溫度、相對(duì)濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)控等；半有源RFID主要用于監(jiān)測冷鏈中食品的存儲(chǔ)條件。

隨著RFID技術(shù)和傳感器集成技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成RFID的傳感器在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用不斷深入，特別是在保質(zhì)期短的易腐食品供應(yīng)鏈中的應(yīng)用。此外，隨著具有智能檢測和計(jì)算功能的智能標(biāo)簽的出現(xiàn)和普及，集成智能標(biāo)簽的RFID技術(shù)的信息監(jiān)測性能得到了極大提升，集成此類RFID技術(shù)的傳感器進(jìn)一步提升了傳感器對(duì)易腐食品供應(yīng)鏈的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力。

3.2 集成射頻識(shí)別技術(shù)的傳感器在果蔬供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

集成RFID的傳感器將識(shí)別到的數(shù)據(jù)信息記錄在RFID標(biāo)簽上，這些記錄被一組天線和閱讀器讀取，然后通過無線電波將這些數(shù)據(jù)傳輸給接收器。鑒于RFID技術(shù)突出的信息監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集功能，集成RFID技術(shù)的傳感器在易腐果蔬的供應(yīng)鏈中得到了廣泛應(yīng)用。

通過將靈活、可靠的集成RFID技術(shù)的傳感器安裝于易腐果蔬供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)測易腐果蔬供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、乙烯濃度、氣流和振動(dòng)等信息。

為對(duì)分布在供應(yīng)鏈中的集成RFID的傳感器采集到的大量信息進(jìn)行高效管理，在控制中心和各現(xiàn)場采集點(diǎn)之間建立中間層，中間層系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)將現(xiàn)場收集到的信息上傳給控制中心和將控制中心的控制命令下達(dá)給供應(yīng)鏈每個(gè)環(huán)節(jié)，即供應(yīng)鏈現(xiàn)場和供應(yīng)鏈控制中心之間進(jìn)行雙向信息交流。在易腐果蔬的供應(yīng)鏈中，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過中間層上傳給供應(yīng)鏈控制中心，控制中心根據(jù)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，制定控制措施，并通過中間層將控制命令下達(dá)給供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)易腐果蔬的現(xiàn)場控制。

帶有集成RFID的傳感器讀取、記錄數(shù)據(jù)的精度與數(shù)據(jù)記錄器相似，但相比于數(shù)據(jù)記錄器，冷藏環(huán)境中集成RFID的傳感器對(duì)數(shù)據(jù)讀取的速度更快，精度和效率更高[12]。因此，集成RFID的傳感器被廣泛用于用于監(jiān)測貯藏食品的溫度和濕度，識(shí)別問題區(qū)域，并通過發(fā)出警報(bào)來提醒現(xiàn)場人員或控制中心對(duì)檢測到的問題制定解決方案。傳感器還可同時(shí)集成RFID技術(shù)和近距離無線通信(NFC，Near Field Communication)技術(shù)，進(jìn)一步提升對(duì)易腐果蔬實(shí)時(shí)信息采集和物流軌跡追溯的能力。

4 易腐果蔬剩余保質(zhì)期評(píng)估和庫存管理策略

4.1 易腐果蔬剩余保質(zhì)期評(píng)估

保質(zhì)期是指產(chǎn)品在一定參考溫度下可以儲(chǔ)存的最長時(shí)間間隔，即產(chǎn)品從生產(chǎn)完成到不被消費(fèi)者接受或不符合消費(fèi)者的質(zhì)量要求，或消費(fèi)者認(rèn)為不適合再用于消費(fèi)之間的時(shí)間間隔。易腐果蔬的“保質(zhì)期”是一個(gè)動(dòng)態(tài)值，與易腐果蔬采摘時(shí)的品質(zhì)、采摘后的處理、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)。易腐果蔬質(zhì)量的可接受限度可以基于其物理或生化性質(zhì)，如顏色的變化、果蔬硬度等，亦可基于其外觀、質(zhì)地和味道等。

外觀、質(zhì)地、味道等屬性是評(píng)價(jià)易腐果蔬質(zhì)量的定性標(biāo)準(zhǔn)，并不能用于定量分析易腐果蔬的的剩余保質(zhì)期。對(duì)于大多數(shù)來說，剩余保質(zhì)期可以用“某直接影響產(chǎn)品使用壽命的通用性質(zhì)隨時(shí)間變化的速率”來定量評(píng)估。分析食品為易腐果蔬時(shí)，每一種易腐果蔬都有特定的定量反映其質(zhì)量變化的通用特性。比如甜瓜的營養(yǎng)成分含量，西蘭花和黃瓜的葉綠素降解比例，草莓中真菌的繁殖速率，蘋果、菊苣和西紅柿的新陳代謝速率等。

RFID和相關(guān)傳感器技術(shù)可用于提供易腐果蔬在其供應(yīng)鏈中流通時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間和溫度歷史(time and temperature history， TTH)的詳細(xì)信息，為易腐果蔬保質(zhì)期動(dòng)態(tài)評(píng)估提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。近年來，隨著RFID和傳感器技術(shù)的投入成本不斷下降，集成RFID技術(shù)的傳感器在易腐果蔬的供應(yīng)鏈和庫存管理中得到越來越廣泛的應(yīng)用，RFID技術(shù)已經(jīng)成功地被用于提高易腐果蔬物流、運(yùn)輸和倉儲(chǔ)的可見度，從而提高易腐果蔬的流通效率和降低易腐果蔬安全庫存，同時(shí)為客戶提供更好的服務(wù)。

在易腐果蔬供銷過程中，當(dāng)通過集成RFID技術(shù)的傳感器獲得的易腐果蔬的TTH可用時(shí)，技術(shù)人員可以根據(jù)已知的環(huán)境條件和易腐果蔬的TTH，評(píng)估易腐果蔬的剩余生命周期，動(dòng)態(tài)設(shè)置易腐果蔬的剩余保質(zhì)期。在剩余保質(zhì)期的動(dòng)態(tài)設(shè)置中，其剩余保質(zhì)期可以盡可能地反映易腐果蔬的實(shí)際剩余壽命，但一般比實(shí)際剩余壽命短。因?yàn)?，多?shù)果蔬在發(fā)臭或發(fā)霉之前，已被消費(fèi)者認(rèn)為不適合再用于消費(fèi)。

4.2 易腐果蔬的庫存管理策略

為了控制易腐果蔬的庫存和滿足客戶需求，應(yīng)對(duì)易腐果蔬倉庫采取必要措施。①倉庫應(yīng)有足夠的易腐果蔬庫存，以滿足銷售需求，避免不必要的短缺；為此，倉庫應(yīng)對(duì)庫存水平進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤或定期核驗(yàn)。②倉庫中的易腐果蔬的剩余保質(zhì)期應(yīng)控制在計(jì)劃期限內(nèi)，避免出現(xiàn)腐爛的或不能銷售的果蔬，避免庫存空間浪費(fèi)和導(dǎo)致果蔬腐壞的病菌的擴(kuò)散。此外，當(dāng)同一倉庫中易腐果蔬的種類(每一種產(chǎn)品都有自己的保質(zhì)期)增加時(shí)，倉庫容量對(duì)滿足供銷商的盈利能力和客戶的動(dòng)態(tài)需求更加重要。

為此，有必要為易腐果蔬倉庫制定高效的出庫策略。制定的策略可通過直接影響易腐果蔬的出庫順序，提升倉庫管理人員對(duì)易腐果蔬庫存的控制能力。常見的通用倉庫管理策略包括先進(jìn)先出(First in first out，F(xiàn)IFO)、后進(jìn)先出(Last in first out， LIFO)和順序進(jìn)隨機(jī)出(Sequence in random out，SIRO)等，針對(duì)易腐產(chǎn)品的倉庫管理策略主要包括先過期先出(First expired first out，F(xiàn)EFO)、質(zhì)量最差的先出(Lowest quality first out，LQFO)、最新過期先出(Latest expiry first out，LEFO)和質(zhì)量最好的先出(Highest quality first out，HQFO)等。

LQFO策略優(yōu)先選擇質(zhì)量最差的產(chǎn)品出庫，適用于沒有明確保質(zhì)期的易腐產(chǎn)品。LIFO、SIRO和HQFO均不利于將易腐果蔬的剩余保質(zhì)期控制在計(jì)劃期限內(nèi)。LEFO則主要用于清理過期產(chǎn)品，為新進(jìn)產(chǎn)品騰出存儲(chǔ)空間，不利于產(chǎn)品最大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

在供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的倉庫中，易腐果蔬庫存管理的最常見策略是FIFO，即根據(jù)易腐果蔬進(jìn)入倉庫的日期來決定其出庫的順序。FIFO策略基于儲(chǔ)存時(shí)間長者優(yōu)先的原則安排果蔬出庫順序，忽略了易腐果蔬剩余保質(zhì)期和最終目的市場的不同，即假設(shè)所有在特定日期入庫的易腐果蔬都有相同的保質(zhì)期。然而，易腐果蔬采摘后處理的條件和歷史并不相同，所有在相同日期入庫的易腐果蔬都有相同的保質(zhì)期的假設(shè)不合理。

FEFO策略則認(rèn)為，相同日期入庫的易腐果蔬的剩余保質(zhì)期會(huì)因采摘后處理?xiàng)l件和歷史的不同而不同，該策略根據(jù)易腐果蔬的剩余保質(zhì)期和最終目的市場的具體情況安排出庫。采用FEFO策略的供應(yīng)鏈倉庫管理層會(huì)根據(jù)易腐果蔬倉庫相對(duì)最終目的市場的距離、目的市場的儲(chǔ)存條件和果蔬的剩余保質(zhì)期，合理安排易腐果蔬的出庫順序，確保易腐果蔬到達(dá)目的市場后仍留有足夠剩余保質(zhì)期，從而避免易腐果蔬在運(yùn)輸途中因過期而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

FEFO策略可具體表述為，剩余保質(zhì)期較長的易腐果蔬可以送到較遠(yuǎn)的市場銷售，剩余保質(zhì)期較短的易腐果蔬優(yōu)先在附近的市場銷售，從而避免非必要的浪費(fèi)和確保剩余保質(zhì)期短的易腐果蔬以最快的速度售出。比如D N等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)冷和運(yùn)輸溫度的差異是導(dǎo)致黑莓質(zhì)量出現(xiàn)巨大差異的主要因素，該因素導(dǎo)致包裝屋收到的水果中的57%沒有足夠的剩余保質(zhì)期，無法運(yùn)往更遠(yuǎn)的市場銷售；該問題可以通過FEFO策略，將沒有足夠剩余保質(zhì)期的水果放在附近的市場銷售，其他水果放在較遠(yuǎn)的市場銷售，從而有效避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)語

通過對(duì)易腐果蔬存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)管理，可以減緩易腐果蔬在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的保質(zhì)期縮短。然而，要分析和推導(dǎo)易腐果蔬的保質(zhì)期與存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境中各種因素的關(guān)系，需要提前掌握易腐果蔬的精確生命周期模型、供應(yīng)鏈所有階段的儲(chǔ)存條件和實(shí)時(shí)監(jiān)測信息。集成RFID技術(shù)的傳感器可以快速有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)境中的影響易腐果蔬保質(zhì)期的溫度和相對(duì)濕度等參數(shù)，并可快速通過中間層將采集信息傳輸給供應(yīng)鏈管理層。此外，為充分利用易腐果蔬剩余保質(zhì)期的評(píng)估值和降低易腐果蔬的非必要浪費(fèi)，將FEFO策略引入易腐果蔬供應(yīng)鏈的倉庫管理系統(tǒng)，提高易腐果蔬出庫合理性，為基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈集成優(yōu)化水平的提升提供一個(gè)很好的切入點(diǎn)。