航天温控技術讓蔬果擁有超長保鮮期

近日，大連理工大學力學與航空航天學院（以下簡稱“力航學院”）“航宇助農——航天温控技術賦能冰温冷庫引領者”項目亮相中國國際大學生創新大賽（2024）全國總決賽，並獲大賽金獎。這一項目以延長冷庫保鮮時間、助力果農實現反季節銷售為落腳點，將流體力學和空氣動力學用於冷庫精準控温，實現冷庫保鮮技術革新。該技術將蜜桃保鮮期延長30至60天，使其擁有超長“甜蜜期”。

1℃温差決定蜜桃保質期

團隊負責人夏博涵在本科階段參與研製遼寧省首顆衞星——大連1號—連理衞星，並參與了衞星與貨運飛船對接聯調以及衞星羽流分佈情況的分析計算工作。

在這一過程中他發現，流體力學和空氣動力學知識不僅可以用於航天，也可以應用於室內流場智能分析與控制，從而對冷庫進行精準控温，輔助冷庫設計。

在社會實踐時，團隊成員瞭解到，倉儲問題是我國農業發展的一大難題。“在實地調研中，我們看到過大量農產品因腐爛被賤賣的情況，這也讓我們下定決心用自己的力量幫助鄉親們。”夏博涵説。

目前，國內多數冷庫能把温度波動控制在1℃之內，但實驗報告顯示，成熟的蜜桃在温度波動1℃之內的環境下存儲20至40天，腐爛率高達35%；而温度波動在0.1℃之內時，腐爛率只有8%。因此，縮小温度波動範圍是行業共同努力的方向。

“冷庫對水果反季節銷售有關鍵作用，我們期望用所學知識幫助農民致富。”團隊成員、力航學院2022級本科生王浩説。

為此，團隊調研了甘肅、遼寧等5省的冷庫。他們發現農村大部分冷庫保鮮效果不佳，閒置率高達70%。“以秦安蜜桃為例，其存儲20天腐爛率已超30％，而反季節銷售至少需存儲2至3個月。因此我們聚焦於如何延長冷庫保鮮時間。”團隊成員、力航學院2022級本科生劉星彤介紹。

航天技術改造鄉村冷庫

在調研中，團隊發現閒置冷庫主要存在三大痛點：難以精準控温、消殺機制不成熟、智能化程度低。針對這些問題，團隊創新性地將流體力學、空氣動力學、等離子體推進技術和開源鴻蒙即時操作系統應用於冷庫改造升級，並制定了傳統冷庫的低成本改造方案：在原有冷庫的基礎上加裝新型冰温噴口和等離子體滅菌箱，並結合自研MetaFoam計算平台對冷庫進行智能運維。

針對温控問題，團隊基於航天技術中的霍爾推力器緩衝腔和流場反演計算技術，研發了新型可伸縮冰温噴口，再結合智能算法對噴口工作狀態進行精確計算和綜合調配。最終，他們成功將温度波動控制在0.1℃之內，並保證了冷庫內各點温度場均勻，還可定點精準控温。

針對消殺問題，團隊基於等離子體推進技術開發出低温等離子體滅菌箱，全面、精準消殺高抗致腐細菌，並引入電磁鎖鮮技術，保持生鮮鮮度。

針對冷庫智能化低、能耗高的問題，團隊自研自動控制終端，實現存儲效果可視化顯示，降低運維難度，同時增加了報警機制。“基於成熟的航天技術，冷庫擁有了航天級別的控制精度，並且改造成本也大幅降低。”團隊成員、力航學院2022級本科生袁珩軒説。

為驗證效果，團隊挨家挨户探訪農户和街道辦。他們首先在甘肅省秦安縣進行智慧冷庫技術改造試點應用。改造前，蜜桃在8—9月按每斤最高6元的價格售賣，收入為38萬元；改造後，蜜桃在冷庫中存儲3個月，在11—12月反季節以每斤15元的價格售出，增收至81.5萬元。隨後，團隊將這一模式推廣開來，改造冷庫超1800立方米。2023年，他們已幫助上百位農户和兩家企業實現增收。

目前，團隊已與多家企業達成合作意向，訂單金額預計超過百萬。