這種人造水果不能吃！可它讓物流溫度監測更可靠！

導讀

水果從果園走向超市，最重要的就是物流過程中保證低溫，防止它腐爛、變質、生蟲。然而，瑞士科學家創造了一種人造水果，並不是為了食用，而是內嵌感測器，更加有效、可靠地監測物流運輸過程中的溫度，保證低溫條件。

創新背景

（圖片來源：Empa）

水果，不僅營養豐富，而且有益健康。可是你知道嗎？水果從種植園走向零售商的貨架，會經歷一個漫長的運輸旅程，在這個過程中，他會面臨快速「腐爛」的風險。

也許，你會說現在不都使用「冷藏」方式進行運輸了嗎？但是，這裡要特別要提示一下：

運輸水果的集裝箱內的製冷設備並不是總有保證，會面臨種種問題和故障。還有，目前對於運輸的水果進行測溫的手段也並不是足夠可靠。

水果在到達零售商店之前，一般都要經過很長距離的運輸。它們要經歷採摘、打包、冷藏、裝入冷藏集裝箱、裝船、最終到達目的零售店。然而，並不是所有的運輸方式，都可以保證水果安全到達目的地。儘管水果會被定期檢查，但是還是有一部分水果會被損害，或者在運輸途中腐爛。

為什麼會這樣？這是由於監測系統仍然不完善，有很大改進餘地。儘管感測器可以監測到集裝箱中的空氣溫度，但是對於水果的品質起決定性作用的溫度指標是單個水果的「核心溫度」。

然而，到目前為止，測量「核心溫度」的方法，就是將感測器通過水果表皮插入核心。這一過程不僅會損害水果，而且存在不準確性，為了進行溫度測量，技術人員通常需要將水果從位於集裝箱中前排托盤上的紙箱中取出，這一過程反過來會影響測量結果。因為，研究人員認為，靠近運輸集裝箱外部的水果，比內部的水果，會得到更好的冷藏。

有時，因為集裝箱內部的溫度不滿足規定標準，整個集裝箱的所運輸的貨物必須被銷毀。特別是中國和美國，對於水果和蔬菜的進口規定十分嚴格。如果貨物沒有在規定的最低溫度下存儲三周時間，是不準進行上市銷售的。冷藏，不僅能保持水果的新鮮度和品質，而且它可以殺死任何幼蟲，例如蛾子幼蟲，它們可能在水果中築巢。

所以，在整個運送時間內對於冷藏進行監測，看它是否對於所有水果都起到了實際作用，這一點至關重要。

創新探索

（圖片來源：Empa）

面對這些挑戰，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）進行了創新探索，他們開發了一種人造水果感測器，看上去有點像一個水果，但是實際上卻是一個人造的監視器，可以保證和監測水果內部的溫度。

它和相關的水果具有同樣的外形和尺寸，並且模擬其成分，可以和真實的水果一起打包運輸。在到達目的地後，人們可以對於感測器中的數據進行相對快速簡便地的分析，從中獲取關於運輸途中溫度相關的信息。

這些信息十分重要，首先是和「保險」相關：

如果貨物遞送過程沒有滿足質量標準，感測器可以指出存儲和運輸鏈條中哪個環節出現了問題。

設計和測試

（圖片來源：Empa）

初步的實驗結果，讓人感到十分有前途。項目領頭人、建築物理多尺度研究實驗室的 Thijs Defraeye 說：

「我們仔細分析了位於Empa 冷藏室的感測器，所有測試結果都很成功。」

目前，相關的現場試驗正在位於韋登斯維爾的瑞士聯邦農業局化學檢驗室（Agroscope ）進行。

然而，同樣一種感測器並不是對於每種水果都可行。 Defraeye 解釋道：

「我們正在為每種水果開發不同的感測器，甚至為同一水果的不同品種。」

目前，對於布瑞本蘋果、喬納金蘋果、肯特芒果、橙子、經典的卡文迪什香蕉，我們都分別開發了不同的感測器。為了模擬每個水果品種的特點，這些水果是用X光檢查過的，並且使用計算機演算法設計水果的平均形狀和材質。

基於相關著作或者自己進行的測量，研究人員對於果肉成分（通常是由水、空氣和糖組成）進行了精準的判斷，使用和實驗室同樣的比例進行模擬，儘管他們不是使用原始成分，而是使用了水、碳水化合物和聚苯乙烯。

這種混合物可填充具有水果形狀的感測器模具，模具通過3D印表機製造。研究人員將感測器放入人造蘋果內部，記錄包括水果核心溫度在內的數據。

目前，在集裝箱壁上的測量設備只能提供空氣溫度，可靠程度不夠，因為水果仍然有可能內部太熱。Defraeye解釋道，儘管，這樣的水果模擬器已經在相關研究領域存在，他們還不足夠準確。例如，有一個案例使用了一個裝滿水的球，然后里面放置一個感測器。研究人員稱：

「我們進行了比較測試，並且我們的填充物提供了更加精準的數據，並且模擬了某種真實水果的行為，在不同的溫度下更加可靠。」

商業合作

關於感測器的初步實地測試正在進行，研究人員目前正在尋找潛在的工業夥伴，來製造水果監測器。這項投資肯定十分具有價值。估計這種感測器的成本低於50瑞士法郎，約合人民幣347元。如果遞送的貨物出現問題，那麼必然要分析這些數據。這樣可以更加有效地指出整個流程中什麼環節出現了問題。

無線功能

另外一個需要實現的功能，就是能夠從貨物集裝箱實時接收數據，所以在發現異常數據的時，我們可以採取相應對策，例如可以挽回水果發生的損失。這就需要物聯網相關的無線通信技術例如NB-IoT、loRa、以及藍牙、WiFi、蜂窩通信等等。但是，Defraeye 說：

「然而，我們目前的水果感測器還無法具備無線功能。而且，產品的價格也會增加。」

但是，如果感測器能夠保障他們在更加完美的條件下，供應更多的貨物，公司的收益也會增加。

參考資料

【1】https://www.empa.ch/web/s604/fruit-sensor

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