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山东省科学技术进步奖一等奖项目：让每一类食物都能在冰箱里找到存储“归宿”

时间：2023-06-20 15:42:21 来源：青岛日报社/观海新闻

青岛日报社/观海新闻6月20日讯晚饭后想吃点水果，于是打开冰箱拿出一盘两周前放进去的草莓，果实依旧新鲜饱满、色泽红润。这不是只存在于影视作品里的“离谱”剧情，而是科技改变生活的真实写照——获得2022年山东省科学技术进步奖一等奖的“新型节能冰箱自适应精准调控关键技术创新及产业化”项目已经能够实现这样的保鲜效果。

该项目由海尔智家股份有限公司、中国农业大学、青岛海尔电冰箱有限公司、山东省人工智能研究院合作完成，聚焦于提升冰箱使用效率、延长食物保鲜时间，经过十余年产学研合作技术攻关，取得了一系列突破性成果。

(资料图片)

项目系统阐释了不同种类食材的贮藏要求和品质劣变机理，首次提出冰箱高效柔性分区的设计方案，并实现了柔性分区冰箱的全球首次产业化。搭载该项目成果的冰箱，上市后三年累计销售收入就突破了110亿元。

一个数据库，让食物存储更加精细化

冰箱是万千家庭储存食物最主要的工具。但长久以来，人们最关注的是冰箱的低温制冷功能，传统冰箱只是具有简单的降温功能，缺乏高效分区和对各分区湿度、空气成分的精准调节。但不同食物对存储温度、湿度的要求不同，存储方式不能一概而论。

传统存储方法中，人们往往将各种食物都简单粗暴地塞到冰箱里，这容易导致食物因存储不当而变质、浪费。联合国粮农组织统计数据显示，每年从冰箱中浪费的食物占全部食物浪费的30%。此外，作为家庭主要的能耗来源之一，冰箱的空间利用率低也导致了资源浪费等问题。

“要解决这些问题，就要回归到冰箱最本质的功能，那就是食物储存。”项目完成人、海尔智家股份有限公司制冷产业全球创新技术总监朱小兵说，“食物种类庞大繁杂，每一种食物对于保鲜存储的环境要求都不同，要让冰箱变得‘聪明’，首先就要弄清楚食物为什么会变得不新鲜。”

为此，海尔智家与相关专业科研院所合作，针对不同食品的储存要求，在全球率先创建了食品个性化保鲜要求的数据库，把纷繁复杂的食品按照存储特点分为256类。比如，草莓和菠菜在存储过程中都极易受到湿度、温度、氧气等因素的影响，属于一类；而枸杞和茶叶都要求存储湿度低于40%，属于另一类。数据库为冰箱的柔性分区保鲜理念提供了基础指导，让每一类食物在冰箱里都能找到“归宿”。

了解了不同食品的存储需求，就要针对性地细化冰箱分区；但细化冰箱分区往往意味着存在部分区域利用率偏低的问题。在兼顾食材个性化保鲜需求的同时提高冰箱空间利用率，项目提出了“温度分段—湿度分区—氧气分离”的个性化保鲜理念，构建了食品品质与空间利用的双因子交叉模型，并通过模型应用实现了个性化分类保鲜和分区高效节能的兼容设计，为解决系列问题提供了创新理论支撑。

集成创新，让冰箱更“聪明”

从理论到实践的跨越，才是让科技真正“飞入寻常百姓家”的关键。为了精准控制冰箱内部各个分区的温度、湿度和氧气浓度，项目各完成单位进行了从无到有的技术攻关，突破了一系列核心难题。

实现高效制冷，冰箱的传感器感知要快。项目改变了传统冰箱采用电阻式传感器的感知方式，开发了低温、高湿环境下红外传感测温技术，实现了测温响应时间从7分钟缩短至0.1秒，测温偏差由±5℃缩小为±0.5℃，有效提升了制冷效率。

实现精准制冷，项目改变传统冰箱“粗放”式的送风和降温方式，创制了微风道并联循环风路集成结构，设计了8种送风模式，可以在感知食物位置的基础上，迅速让风到达“指定位置”，从而实现目标区域的精准控温。“例如，这款冰箱的保鲜部分共分为三层。”项目完成人、海尔智家股份有限公司高级工程师李春阳站在一台应用相关技术的冰箱前给记者演示，“我们在中间一层放上西瓜并设定目标温度，精准送风模式可以确保存放西瓜的区域保持在指定温度，同时其余区域不进行制冷。”经中家院（北京）检测认证有限公司检测，该项目研发的红外微风道送风技术与传统一体式送风技术对比，降温速度提升了近40%，降温耗电量优化了近25%。

项目还通过控制氧气，延长了食物在冰箱里的保鲜期。朱小兵介绍，我们之所以能吃到“反季节水果”，主要是因为商家把水果存放在大型气体调节库里，通过抽离氧气等气体调节手段进行食品保鲜；但气体调节库体积庞大、造价昂贵，难以直接“嫁接”到家用冰箱里使用。为此，项目创新研制了膜分离微型降氧装置，攻克了降氧设备小型化应用的难题，将传统气体调节设备“变大为小”，同时极大降低了设备成本，并进一步将设备噪音控制在35分贝以下，确保冰箱运行过程中消费者几乎感知不到相关装置的存在。

如此一来，项目实现了冰箱分区内18.5%氧气浓度的精准控制。经全球最权威的测试认证机构德国VDE检测，该项目所研发的新型保鲜冰箱与普通冰箱相比，保鲜效果延长了8倍。“以草莓这种不易存储的水果为例，在应用了该技术的冰箱里，草莓的高品质存储时间最多能延长到两周。”项目完成人、青岛海尔电冰箱有限公司高级工程师刘浩泉告诉记者。

据统计，通过集成创新，项目实现了精准控制温度、湿度、氧气浓度，与传统冰箱相比，整机节能约20.6%，保温材料的应用也减少了约8.8%。经中国轻工业联合会鉴定，项目相关成果“技术先进、体系完整，达到国际领先水平”。通过该项目，牵头完成单位主导制定了全球首个IEC冰箱保鲜国际标准，多次获得中国轻工业联合会科学技术进步一等奖、国家知识产权局专利金奖等成果。（青岛日报/观海新闻记者耿婷婷文/图）

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