Инновации в холодовой цепи: включите охлаждение — входящая логистика

Интеллектуальные решения в области датчиков, мониторинга и упаковки позволяют удерживать в зоне чувствительные к температуре грузы.

Когда холодовая цепь выходит из строя, хороший продукт превращается в мусор. Это большая проблема: по оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, от 30 до 40% продуктов питания, производимых в развитых странах, выбрасывается еще до того, как попадает на рынок. Неправильное обращение также может вынудить грузоотправителей отказаться от критически важных товаров медицинского назначения.

Чтобы сохранить охлажденные продукты в отличном состоянии, грузоотправителям необходимо поддерживать необходимую температуру груза во время транспортировки и хранения.

Спрос на логистические услуги холодовой цепи растет. По прогнозам Precedence Research, на этом рынке в Соединенных Штатах совокупный годовой темп роста составит 15,9% в период с 2023 по 2032 год.

По мере того, как через холодовую цепь проходит все больше объемов, разработчики технологий удовлетворяют потребность в инновациях в области измерения, мониторинга, упаковки и многого другого. Эти решения могут помочь грузоотправителям сохранить целостность продукции, сократить количество отходов, а иногда и минимизировать вред окружающей среде.

Стратегии складирования

NewCold, глобальный поставщик продовольственной логистики, базирующийся в Бреде, Нидерланды, отреагировал на изменения на рынке, открыв в октябре 2023 года новый высокотехнологичный холодильный склад в Ливане, штат Индиана. Эти изменения произошли, когда крупные, высокоавтоматизированные компании по переработке пищевых продуктов стали доминировать на рынке обработанных пищевых продуктов.

Традиционные холодильные склады слишком малы и зависят от рабочей силы, чтобы соответствовать потребностям этих производственных гигантов, — говорит Йонас Сварттоу, исполнительный вице-президент по коммерции и председатель NewCold North America в Чикаго. Крупным предприятиям пищевой промышленности нужны склады, которые были бы достаточно большими, чтобы обеспечить экономию за счет масштаба, и располагались бы в центре для поддержки распределения по всей территории Соединенных Штатов.

NewCold разработала объект в Ливане в партнерстве с Conagra; склад хранит замороженные продукты для этой компании и еще одного крупного клиента. На предприятии имеется 100 000 мест для поддонов, и ведутся работы по увеличению этой мощности вдвое.

Компания NewCold предусмотрела специальные меры для поддержания температуры при входе и выходе продукта. «Все помещения склада, включая док, заморожены», — говорит Свартау, добавляя, что почти на всех других складах замороженных продуктов есть доки, которые охлаждаются, но не поддерживают температуру ниже точки замерзания.

Роботы и другие автоматизированные системы выполняют большую часть физической работы, управляемой системой материальных потоков, системой управления складом и системой контроля.

Как и операторы большинства предприятий холодовой цепи, NewCold тщательно контролирует свою систему охлаждения. «Технологии сжатия и температуры встроены в систему управления зданием», — говорит Мэтью Стейли, исполнительный вице-президент NewCold по инновациям и технологиям.

Сигналы тревоги срабатывают, если температура выходит за пределы заданного окна.

Держим тайну

Новый высокоавтоматизированный холодильный склад NewCold в Ливане, штат Индиана, является одним из крупнейших холодильных складов в стране. Предприятие обслуживает мировых производителей продуктов питания.

NewCold также старается использовать как можно меньше энергии для охлаждения. «Мы строим склад как герметичный ящик, куда внутрь и наружу попадают только поддоны», — говорит Стейли.

И он плотно складывает поддоны, что помогает им оставаться холодными. NewCold утверждает, что ее объекты потребляют на 50% меньше энергии, чем традиционный склад.

Leonard’s Express, транспортная компания, базирующаяся в Фармингтоне, штат Нью-Йорк, также отреагировала на изменения рынка, открыв в конце 2022 года склад с контролируемой температурой площадью 114 500 квадратных футов в Шортсвилле, штат Нью-Йорк. В данном случае эволюция затронула потребительские привычки.

«Сейчас повсюду отгружается больше продуктов с контролируемой температурой, чем 15 или 20 лет назад», — говорит Кен Джонсон, исполнительный председатель Leonard’s Express, чей парк насчитывает 700 рефрижераторов.

В наши дни потребители покупают больше готовых блюд. В категориях продуктов также больше разнообразия, например, в молочных продуктах представлено множество разновидностей йогурта и растительного молока.

Такое быстрое распространение затрудняет поиск охлаждаемых складских помещений. Компания Leonard’s отреагировала на эту потребность, построив новый склад по специальному заказу. Клиенты сразу же подошли.

«Мы надеялись заполниться в течение первых шести месяцев, но заполнилось немного быстрее», — говорит Джонсон.

Заморожено на месте

Компания Leonard's Express открыла современный склад решений для холодовой цепи площадью 114 500 квадратных футов в Шортсвилле, штат Нью-Йорк, который позволяет грузоотправителям отслеживать температуру и местоположение своих охлажденных грузов с помощью интеллектуального устройства круглосуточно, 7 дней в неделю, 365 дней в году.

Склад был спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать как охлажденные, так и замороженные продукты, хотя из-за сегодняшнего рыночного спроса в четырех из пяти его помещений в настоящее время хранятся замороженные продукты.

Как и NewCold, компания Leonard’s Express предусмотрела специальные меры, позволяющие сохранять продукцию холодной во время погрузки и разгрузки, установив доковые двери, которые позволяют работникам открывать трейлеры внутри здания. Это пространство охлаждается до постоянной температуры 34 F.

«Теплый воздух никогда не сможет попасть в трейлер», — отмечает Джонсон.

Система управления складом позволяет клиентам получать доступ к данным о их собственных товарах. «Они знают, в каком помещении находится их продукт, поэтому могут зайти в нашу систему и посмотреть температуру, если у них возникнут какие-либо опасения», — говорит Джонсон.

«У некоторых клиентов есть внутренние процессы аудита, которые требуют от них время от времени проверять температуру», — добавляет он.

Холодные грузы в пути

Автопарк Courier Connection оснащен транспортными средствами нескольких различных типов. Его рефрижераторы имеют длину 12 футов и могут перевозить любые скоропортящиеся продукты или другие товары, требующие перевозки с контролируемой температурой.

В вездеходном прицепе одна традиционная стратегия мониторинга заключается в использовании технологии, встроенной в холодильную установку. Именно этим обычно занимается компания Courier Connection из Атланты, когда дистрибьюторы привлекают ее для доставки еды клиентам в Джорджии и соседних штатах.

«У нас есть новейшие грузовики Freightliner с новейшими холодильными установками, которые являются одними из самых прочных и надежных», — говорит Джон Лаут, президент Courier Connection. Рефрижераторные агрегаты контролируют себя, чтобы убедиться, что они поддерживают правильную температуру для груза в прицепе.

При поездках на дальние расстояния, если охлаждающее устройство обнаруживает аномалию температуры, оно подает сигнал тревоги, предупреждая водителя. Это случается не часто. «Но если у нас возникнет проблема, мы как можно быстрее переместим груз в один из наших других рефрижераторов», — говорит Лаут.

Чтобы еще больше снизить риск для продуктов питания, некоторые покупатели размещают внутри груза датчик температуры. «Они могут следить за едой в приложении, чтобы увидеть, не превысит ли она определенную температуру», — говорит Лаут.

Если и есть, то продать, к сожалению, не смогут. Но в большинстве случаев груз прибывает в хорошем состоянии и сразу же передается в холодильное помещение в пункте назначения.

Некоторые стратегии поддержания холодовой цепи являются просто вопросом здравого смысла. Вам необходимо поддерживать грузовик в хорошем состоянии, следить за тем, чтобы дверь закрывалась после погрузки, и правильно выставлять температуру. Затем следуйте умным процедурам в пункте назначения.

«Прежде чем открыть дверь и выпустить холодный воздух, убедитесь, что там есть кто-то, кто сможет принять груз», — говорит Лаут.

Для грузоотправителей, которым нужен более детальный обзор охлажденных продуктов в пути, компания Wiliot, базирующаяся в Израиле, со штаб-квартирой в США в Сан-Диего, предлагает возможность контролировать температуру по упаковке или даже отдельному товару.

Зондирование как услуга

«Пиксели Интернета вещей» Wiliot обеспечивают циклическую экономику, позволяя всей многоразовой транспортной упаковке, такой как ящики, поддоны, контейнеры и контейнеры, постоянно сообщать о своем статусе. Продовольственные компании смогут точно отслеживать запасы и контролировать отгрузку и доставку.

Платформа Wiliot «зондирование как услуга» использует «пиксели IoT» — устройства размером с почтовую марку — для измерения таких условий, как температура и влажность. Пикселям не нужны батарейки. Они связываются через Bluetooth с недорогими считывателями, установленными в различных точках холодовой цепи, собирая данные о продукте и передавая их на облачную платформу Wiliot.

Традиционно грузоотправитель может разместить датчик в одном или двух местах внутри прицепа-рефрижератора или попросить водителя время от времени вставлять датчик в продукт. Датчики Wiliot, размещенные на поддонах, ящиках или отдельных устройствах, дают более точную картину условий, поскольку температура может сильно меняться на небольших расстояниях и с течением времени.

«Мы смогли сообщить одному покупателю, что его фрукты замораживались не один, а полдюжины раз между распределительным центром и магазином», — говорит Стив Статлер, директор по маркетингу и руководитель ESG.

Одна продуктовая сеть использует систему Wiliot для отслеживания продукции от поля до магазина. Эта информация помогает компании, например, убедиться, что фрукты, подвергшиеся наибольшему воздействию тепла (и, следовательно, самые спелые), попадают на полки магазинов первыми.

Wiliot предоставляет интерфейсы прикладного программирования (API) для передачи данных из пикселей Интернета вещей в приложения, используемые для мониторинга поставок.

«На данный момент нашими клиентами являются крупнейшие мировые компании; они, как правило, пишут свои собственные приложения», — говорит Статлер. Но более мелкие клиенты могут включить эти данные в готовое программное обеспечение, например, в решения для отслеживания, которые появляются в ответ на новые правила безопасности пищевых продуктов.

Искусственный интеллект вместо зондов

Еще одна стратегия мониторинга температуры при транспортировке разработана EROAD, новозеландской фирмой с североамериканским подразделением, базирующимся в Сан-Диего.

Система CoreTemp от EROAD использует искусственный интеллект и собственные алгоритмы для определения фактической температуры продукта в пути без установки датчиков на груз.

EROAD разработала CoreTemp по запросу автотранспортных компаний, которые больше не хотели, чтобы их водители периодически останавливались для установки датчиков в продукты с контролируемой температурой.

«Зонды теряются», — говорит Дин Маррис, главный специалист по данным компании. «Кроме того, водители разочарованы тем, что им приходится это делать».

Имитация температуры

Чтобы создать собственные алгоритмы, EROAD сначала разрабатывает профиль продукта грузоотправителя, подвергающегося наибольшему риску, используя высокоточные регистраторы для регистрации температуры груза в различных местах прицепа. Затем ученые, работающие с данными, используют машинное обучение, чтобы определить, какой будет температура продукта в различных ситуациях, поскольку температуры, измеряемые холодильной установкой, со временем меняются.

Эти смоделированные температуры дают более точную картину того, как идет груз в пути, чем грузоотправитель мог бы получить, просто отслеживая данные от холодильной установки. Например, установка может зарегистрировать скачок температуры возвратного воздуха — воздуха, который холодильная установка втягивает для охлаждения — когда дверь прицепа открывается для доставки. «Но обычно с помощью разрабатываемых нами алгоритмов температура продукта меняется намного медленнее, чем будет выглядеть возвратный воздух», — говорит Маррис.

В число компаний, которые в настоящее время используют CoreTemp, входит компания Quality Custom Distribution, клиентами которой являются Starbucks, Casey’s и 7-11.

Инновации в упаковке

Хотя холодовые цепи часто полагаются на системы, работающие на электроэнергии (так называемые «активные грузоотправители»), для некоторых видов грузов «пассивное» охлаждение является нормой. В упаковке пассивной холодовой цепи используется изоляция плюс хладагент, такой как водяной лед, сухой лед или другое химическое соединение (известное как материал с фазовым переходом или PCM), которое поглощает тепло при плавлении и испарении.

Cold Chain Technologies (CCT) из Франклина, штат Массачусетс, обеспечивает пассивную термическую упаковку для всего: от грузов размером с поддоны до небольших посылок. Большинство клиентов компании поставляют продукцию медико-биологической отрасли, такую ​​как фармацевтические препараты и биологические препараты.

Одной из основных тенденций среди этих клиентов является забота об окружающей среде. Таким образом, наряду с упаковкой для одноразового использования, CCT предлагает многоразовые термогрузоотправители, а также грузоотправители, которые можно сдать на переработку на обочине. Например, вакцины Moderna против COVID-19 в США перевозились в многоразовых термоконтейнерах из CCT.

Поскольку многие клиенты CCT поставляют дорогостоящую продукцию, спрос на наглядность также растет. Например, если задержка произошла во время поездки, клиентам необходимо знать, как поддерживается температура в грузоотправителе.

«Вы хотите отслеживать контейнеры практически в режиме реального времени, чтобы предотвратить любые происшествия и спасти груз», — говорит Амардип Чахал, старший вице-президент по маркетингу и корпоративному развитию компании CCT.

CCT сотрудничает с многочисленными поставщиками технологий и транспортными компаниями, такими как UPS и FedEx, чтобы обеспечить отслеживание через собственный веб-портал CCT Smart Solutions.

Аргументы в пользу природных хладагентов

Химические вещества, используемые сегодня для охлаждения в большинстве холодильных систем — гидрофторуглероды (ГФУ) — имеют огромный углеродный след. Их потенциал согреть планету во многие сотни раз превышает потенциал углекислого газа (CO2).

С 2015 года некоммерческий Североамериканский совет по устойчивому охлаждению (NASRC), базирующийся в Милл-Вэлли, штат Калифорния, сотрудничает с розничными продавцами продуктов питания, производителями холодильного оборудования и другими заинтересованными сторонами, чтобы побудить супермаркеты использовать хладагенты, которые наносят гораздо меньший вред окружающей среде. Среди этих природных хладагентов лучшими кандидатами являются CO2, пропан и аммиак.

Хладагенты в супермаркетах загрязняют окружающую среду при утечке газа из холодильных систем. «В каждом продуктовом магазине есть километры труб и тысячи соединений и клапанов, что делает системы негерметичными», — говорит Морган Смит, директор по программам и коммуникациям NASRC. «В среднем супермаркете США годовой уровень утечек составляет около 25%».

Переход на более чистые альтернативы — непростая задача. «К сожалению, не существует очень безопасных для климата хладагентов, которые можно было бы использовать в качестве простых решений», — говорит Смит. Магазину придется установить совершенно новую систему охлаждения, что может привести к остановке бизнеса на несколько недель и стоить миллионы долларов. В рамках своей работы NASRC призывает правительства создавать финансовые стимулы, которые сделают проекты замены более осуществимыми.

Пока лишь немногие магазины перешли на эту функцию. Но NASRC видит прогресс. «Когда мы были основаны в 2015 году, диалог был совсем другим», — говорит Смит. «Промышленность в целом не так серьезно говорила о натуральных хладагентах».

Теперь политики начинают уделять внимание этой проблеме. «Это во многом способствовало тому, что в отрасли заговорили о натуральных хладагентах», — добавляет Смит.