食品与能源分析(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业食物背后的能源环境消耗能源问题已成为我国乃至世界政治经济、环境保护等诸多问题的中心问题。能源是人类发展的基础， 能源的利用一直与人类的发展紧密相连。 而民以食为天。食品工业是人类的生命产业，是一个最古老的而又永恒不衰的常青产业。从种植饲养，生产加工，运输贮藏到最后终端消费，食品工业包含一整条复杂而完善的产业链。食品需求数额庞大，使这产业链其中的每一个环节都巨大的能源消耗。21 世纪我们面临的最大的问题是能源危机，我们也逃避不掉与此相关的食品危机。一方面，日益增长的食品需求加重了能源资源供给压力；另一方面，能源的枯竭必然会导致食品生产成本上涨，由此引发食品通胀及食品安全等一系列问题。自 2007 年以来，国际食品价格飞涨。此前就已经攀升的能源价格与食品价格互相推动，对全球经济产生巨大冲击。尤其是对依赖食品进口的国家，这无异于一场海啸灾难。迄今，大约有 30 个国家发生了与食品涨价相关的社会骚乱。如何平衡食品保障和能源需求，因而也成为当今国际一个热点话题。食品如何“吃掉”我们宝贵的能源，又是怎样影响我们的环境？食品运输是整个食品产业链中的中枢环节。工业化生产背景下，几乎所有食品都要经过运输才能到达消费者的餐桌。食品运输呈现出运输量大、运输距离远和运输周期短三大特点。首先，食品运输量大。据统计，中国公路运货车的 30%式运输食品的。也就是说，十辆货车中有三辆装载着食物，运往千家万户。除了有田地的农民种出的食物， 其他几乎所有食品都免不了一遭运输旅行。像长沙这样基本没有自给能力的城市，几乎所有食品及食品原材料都来自周边县市甚至更远的地方。第二，食品运输距离远。不像煤炭等能源，运输遵循的是就近原则，即选择离需求地最近的供给地。食品运输则常常存在“舍近求远”的现象。现在超市里面全球各地的食品出现在货架上，进口食品早已不是什么新鲜玩意儿。当初三鹿奶粉事件发生后，外国婴儿奶粉运往国内的数量激增。被吓怕了的中国妈妈们现在还心有余悸，近几年越来越多的家庭完全依赖进口奶粉。若暂且不论这些，但从国内食品供给来看，东北哈尔滨的人民要吃到吃海南椰子，内陆的成都人民要吃到吃新鲜的海产品，怎么办呢？于是在 9.6 万平方公里的的土地上 各色食物东奔西跑，跋山涉水，有的甚至漂洋过海来到我们的餐桌上。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第三， 食品运输周期短。 由于对食品新鲜度的特殊要求， 食品运输速度要快，高耗能的飞机在食品运输中经常使用。而且，如蛋奶制品这样既保质期短，消耗量大的日常必需品， 则需要每日运输供给。 由此造成了食品运输频率高、 速度快、运输周期短的特点。那么食物运输对能源与环境的影响到底有多大？有人提出了以二氧化碳排放量为指标的度量方法食物里程。食品里程即食物的运输距离，表示食物运输工程中所产生的二氧化碳排放量。基本的计算方法是“食材及食品的重量距离排放系数” 。排放系数是一吨物品运输一公里所排放的二氧化碳量 （克） 。 如铁路为 21， 卡车为 167， 飞机高达 150，相当于铁路的 70 倍以上。东京一家开展有机农产品和无添加食品产地直销的企业“大地守护会”自行制定了食物里程的单位“POCO” ，1POCO 表示 100 克二氧化碳排放量。 按这个公式来算一笔账， 如前文所叙， 长沙人民想吃海南产的椰子。假设一个椰子 1Kg，海口到长沙的直线距离为 1311km，若采取空运，这一只椰子的食物里程为 19.8POCO,换算结果为 1980 克二氧化碳。 而哈尔滨人民吃到这 1Kg椰子，海口到哈尔滨的直线距离为 3929km，食物里程变为约 60POCO，是之前的3 倍。进口食品的食物里程则更高。日本的粮食自给率较低，只有 41%，每年进口食品约达 5000 亿吨公里，相当于美国的 34 倍。尽管刚才的计算公式只是提供一个衡量依据，不管其准确性有多少，至少说明了吃离我们越远越新鲜的食物，因运输而向环境排放的二氧化碳越多，相应地消耗的能源也越多。所以近几年 异地食物的概念被频频提出。为了减少食品运输过程中的能耗，有食品学家环保人士倡议少吃异地食物。能吃国产的就不选择进口的，长沙人就吃湖南的大米而不是东北大米。少吃异地食物还仰仗于我们一定程度上实现食品的自给自足，提高国内粮食等的产量。另外像一些需求量大的大城市，还可以利用气耕法水耕法等先进的种植方法，在城市内的屋顶形成种植区。同时我们可以做到新品种的研发培育，在实验室里造出口感、营养成分相似的替代食物，如目前正在积极研发的试管肉。当然，低能耗环保型交通运输也必然是一个发展方向。但是即使这样，我们的问题远不能完全解决。长沙的海鲜店不可能因为运输海鲜过程中向环境多排放了多少二氧化碳多消耗了多少能源而关门大吉， 在哈尔精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业滨的实验室内短时间内还培育不出椰子， 就像我国短时间内产不出让妈妈们完全放心的奶粉。 最困难的是我们不可能堵住所有人的嘴。 因此改变人们的生活习惯，实现食品运输转型，我们仍有很长一段路要走。食物链另一个不得不提的环节就是食物保鲜。食品保鲜是减少食物变质浪费，保障食品的一个重要途径，在食品产业中应用广泛。日常生活中最常见的就是冰箱冷柜等制冷设备。 如超市的大型冷柜。 如今很多超市的冷柜都是开放式的，除了很少一部分的玻璃，其余完全没有隔热保温措施，其对周围环境的冷辐射量很大。这一点我们都有切身的直观感受：通常逛超市的时候，走到离冷冻区还有相当一段距离地方就能感到一股凉气渗过来。尤其在夏季的时候，周围环境温度高，加上超市人流量大产生的热辐射多，于是冷柜的冷负荷成倍增加。而且从早八点到晚十点，全年 365 天，这些冷柜都在运行，背后能耗量巨大。然而不幸的是，家用冰箱冷柜只是食品保鲜耗能的冰山一角，更大的能耗存在于冷冻加工，冷冻贮藏，冷冻运输和配送，冷冻销售的一系列食品冷链。制冷将热量从低温热源转向高温热源，这个不能自发进行的过程必然要消耗动力能源。制冷量越大，消耗能源越多。另外氟利昂等制冷剂的使用对造成温室气体排放和臭氧层产生破坏，由此带来的环境问题已受到国际社会的广泛关注。随着资源的减少和人们环境意识的提高，寻找食品保鲜新技术势在必行。现如今已经开始研发试用新技术包括例如抗冻蛋白， 冰核细菌， 超声波冷冻， CAS 冻结系统，冰温冷冻等。生物冷冻蛋白单体加速冰核形成的能力 ( 冰核活性) 低, 当其形成多聚体后, 则具有很强的冰核活性, 这种蛋白多聚体可以作为水分子冷冻结晶的模板,在略低于 0的较高冷冻温度下诱发和加速水的冷冻过程。 能产生这种生物冷冻蛋白的细菌被称为冰核细菌, 冰核活性菌(简称 INA 细菌)是一类附着于植物表面(尤其是叶表面)、 具有在较高温度(-25)条件下诱发植物体内水分产生冰核而引起霜冻的细菌。食品冷冻中抗冻蛋白可以改善冰冻食品的品质,例如冻藏牛奶和肉类。 尽管抗冻蛋白 AFP 己有商品销售,但是其价格昂贵,目前仅仅适用于科研及特殊用途。冰核活性菌目前应用的领域有:(1)食品冻结干燥:冻结干燥是把原料冻结后放在真空室内使冰晶升华的一种加工方法。 食品中的水分通常要过冷到相当低的温度才冻结,而添加了灭活的冰核活性菌后,不需要过冷,在较高的精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业温度下即可进行冻结,不仅降低了能量消耗成本,并可产生微细冰晶。 据实际应用试验报道,可减少能耗10 一 15%。 (2)果汁的冷冻浓缩:为了保持食品原料的品质,防止香气逸散,浓缩果汁的生产大多采用冷冻浓缩方法。在柠檬汁、橙汁、咖啡、鲜奶等液体食品中加人灭活的冰核活性菌,可大大提高冻结浓缩的速度,降低成本。超声食品冷冻技术是将功率超声技术和食品冷冻相互祸合,利用超声波作用改善食品冷冻过程。其潜在的优势在于超声可以强化冷冻过程传热、促进食品冷冻过程的冰结晶、改善冷冻食品品质等方面。一定强度的超声波作用能在枝状冰晶中产生裂缝,适宜参数的超声波能降低纯水结晶的过冷度,促进冰晶成核。 超声冷冻技术仅仅在食品冷冻过程中施加超声波外场能量而不需添加任何添加剂改善品质,符合现代食品工业发展绿色食品的方向。CAS 冻结系统是由动磁场与静磁场组合, 从壁面释放出微小的能量, 使食品中的水分子呈细小且均一化状态, 然后将食品从过冷却状态立即降温到- 23以下而被冻结。 由于最大限度抑制了冻晶膨胀, 食品的细胞组织不被破坏, 解冻后能回复到食品刚制作时的色、香、味和鲜度, 且无液汁流失现象, 口感和保水性都得到较好保持。 冰温是处在冷却与冻结之间的温度带, 即 0以下至冻结点以上的未冻结温度区域。 冰温技术是通过添加有机或无机物质降低食品冻结点,扩大冰温带, 使食品保持在尽量低的未冻结温度。冰温技术已经在食品贮藏、后熟、干燥和流通等领域内应用。天马行空的科学家们不止满足于此，在传统制冷领域，他们也在寻求突破。如美国科学家科瑞和他的研究团队正在改进超高效的声波驱动的冰箱， 用声波取代制冷气体。声音是一系列高低不等的压力以波的形式传播，我们的耳朵再将压力转化为声音。声波携带能量，高压声波可以连续压缩、膨胀的方式传播能量。声能制冷机就以这种方式制造声能。声音在制冷机内部完全被密封在高压氦内，高压气体抑制了音量，钢壳将噪音封在里面，令制冷设备做到了静音。制冷设备的核心是一个交换器，充入氦气。声学驱动器向氦气发生声波，产生高低不同的声压区。在高压区，氦分子发生绝热压缩，温度极高。在低压区，氦分子发生绝热膨胀， 温度极低。 而交换器的设计使大多数绝热压缩发生在同一端， 即高温端，绝热膨胀发生在低温端。热量通过管组织向周围环境释放，留下超低温氦完精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业全由声波驱动的无害气体。用这种方法冷藏食物，相比传统冰箱，没有运动部件意味着声能制冷剂的寿命要长得多。内部没有相互摩擦运动的部件，因此不必上油和清洗，使用寿命长，生产过程中产生的二氧化碳也相应减少。经历了这么多波折，动用这么多技术的食品现在终于到了我们的餐桌上。然而并不是所有食物都能达成最终使命进入我们的肚子。 现实情况是我们每天都在浪费的食物。据联合国粮食及农业组织的计算，世界范围内食物浪费达到了7500 亿万美元每年，这是该组织投入的发展援助基金的六倍。中国农业大学调查显示， 保守推算， 我国 2007 年至 2008 年仅餐饮浪费的食物蛋白质达 800 万吨，相当于 2.6 亿人一年的所需;浪费脂肪 300 万吨，相当于 1.3 亿人一年所需，也就是说中国餐饮业每年浪费粮食可养 2 亿人。每一次食物被扔进垃圾桶里 我们浪费的不仅仅是珍贵的食物本身 或者说是不那么宝贵的金钱，同时我们在挥霍各种各样生产食物的资源，如水、农地、能源、劳动和环境。据研究显示，每扔掉一个苹果，就等于浪费了冲 7 次厕所的水； 每生产一个汉堡 需要 2400 升水，扔掉一个汉堡相当于消耗 16 个浴缸的水；生产一块 200g 的牛排需要 7 平方米的耕地，每扔掉一块牛排，我们浪费了一片可种植 27 公斤土豆的耕地。因为三分之一的食物被扔进垃圾桶里，世界范围竟有中国面积 1.5 倍大的耕地是白白耕种的。美国每年要消耗 16%的总能源用于制造食品，而这些食品中有至少 25%是要被浪费掉的。这些被浪费的食品的总能量相当于 2150 万亿千焦。这一数字远远超过了为提高能源效率而进行的公众政策所节约的总能量， 也远远超过了美国每年以谷物为原料所获取的生物燃料的能量总和。还有一个严峻的问题 我们能用来处理垃圾的土地越来越少 英国科学家估计 若按目前垃圾制造速度 英国用来处理垃圾的土地只能容纳未来 7 年的垃圾产量。应对食物浪费，各国都纷纷采取行动。在挪威首都新的生物沼气工厂将会为汽车提供燃料，也将为农业提供营养丰富的生物肥料。 这家工厂每年将用热水解技术处理 5 万吨食品垃圾，将其转换为环境友好的燃料，供 135 辆市政公交使用，同时可以为当地 100 个左右的中型农场提供充足的生物肥料。坏掉的面包、香蕉皮、咖啡渣以及其它食品垃圾等将会用于制造绿色能源，用于驱动奥斯陆的精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业城市公交。目前，奥斯陆有 65 辆公交车是由生物沼气燃料驱动的。到 2013 年，新的生物沼气加工厂将满载运行，地方公交公司将拥有足够的生物沼气燃料，至少可以供给 200 辆公交车。英国有一些年轻人以捡超市丢弃的食物作为三餐来源 ，除非逼不得已，绝不会花任何一毛钱购买食物。 大型超市的丢弃物里时常可以找到高级又完好的食物，包括蔬菜、牛排、水果、牛奶或鸡蛋等样样俱全。有些食物可能只是因为包装不完整、卖相不佳，或是才刚过期，其实根本还没坏。不仅如此，他们从垃圾堆寻回来的食材，还提供给朋友与当地居民，现在也打算开设免费餐厅，以回收桶捡回来的食物进行烹饪后，提供给有需要的人享用。这样的事情体面的中国人们自然做不出。 其实， 也并非所有人都需要这样做。国内也有超市减少浪费上在行动，临期食品专柜就是其中之一。把临近保质期的食物低价出售，这一定程度上减少了食物的丢弃量。然而处于对健康的考虑，往往在临期食品专区选购的顾客寥寥无几。长期以来，我们受到的教育是买东西要看保质期，过了保质期就不能再吃了。可是是不是真的过了保质期就一定不能再食用？保质期是最佳食用期，指在规定的贮藏条件下，能够保持食品优良品质的期限。保质期由生产厂家确定，相当于厂家的一个承诺在此期限内，食品的风味、口感、安全性各方面都有保证，消费者可以放心食用。如果出了问题，厂家需要负责。食品变质是一个连续渐变的过程。食品成分或者其中的细菌不会在保质期之前，不变；过了保质期，一夜之间就变质了。所以，食物过了保质期，只是厂家不再担保，它可能是好的，也可能致病细菌已经很多了，吃了会生病的可能性变大。当然，并不是提倡吃过了保质期的食物，这中间确实有风险。我们应坚持的原则是力保在保质期前将食品食用完毕， 不要因为临近保质期就将其随意丢弃。另外，我们可以建立健全的食品捐赠机制，让商家们把临近保质期 或者卖相不好卖不出去的食物捐赠出来 解决贫困人口的饥饿问题。来自亚利桑那州州立大学的 6 位大学生设计了一款名为 Flashfood 的手机应用程序，建成基于 APP的食物回收网络，采用短信通知来连接餐厅和饥饿者。如果饭店和餐馆在打烊时仍有剩余食物，可以发通知给网络中心，网络中心收集剩余食物再分发给社区服务中心。美国联邦政府之前推出过一项援助措施，使得 70%以上的穷人都拥有了精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业手机，也为该应用的使用奠定了基础，附近的饥饿者收到短信后，就可以去社区服务中心领取食物。 目前 Flashfood 团队正积极和政府及一些公益组织谈判希望得到更多的食物和其他物品捐赠。其实远不用这么麻烦。只要我们能把自己盘内的食物吃光，我们光盘的意识和行动， 就能减少一大波食物的浪费， 从而节约我们很多的能源资源。 一个苹果，一杯牛奶，从最初的种植培育到最后变成我们的能量，经历包括食品运输和食品冷藏保鲜等复杂过程，食物链背后的能源链远比我们想到的要庞大。节约能源，保护环境，从我们的每一餐做起。