色選機(jī)在小麥不完善粒檢測(cè)中的應(yīng)用研究
——小麥不完善粒檢驗(yàn)方法的改進(jìn)

譚艷琴 馬玉俠

1.內(nèi)蒙古伊泰生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司 內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000 2.中央儲(chǔ)備糧宿州直屬庫 安徽宿州 234000

糧油質(zhì)量檢測(cè)是保障食品安全的重要技術(shù)支撐和手段。檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，取決于檢測(cè)方法的選擇和有效實(shí)施。當(dāng)前，自動(dòng)扦樣器、硬度指數(shù)儀、面筋儀已經(jīng)逐步取代人工扦樣、軟硬質(zhì)小麥判定和手洗面筋，而在糧食收購及儲(chǔ)存檢驗(yàn)過程中，只有不完善粒檢測(cè)的機(jī)械化程度較低。另外，在檢驗(yàn)中，由于不同檢驗(yàn)員對(duì)不完善粒定義的理解的準(zhǔn)確性和把握尺度不同，檢測(cè)結(jié)果相差較大，甚至同一檢驗(yàn)員的雙實(shí)驗(yàn)結(jié)果由于視覺疲勞等原因，也常出現(xiàn)超出允許誤差范圍的現(xiàn)象，為此，國標(biāo)檢測(cè)法在統(tǒng)一檢驗(yàn)尺度，縮小個(gè)體檢測(cè)差異方面有待改進(jìn)。隨著智能機(jī)器時(shí)代的到來，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備取代落后的人工檢測(cè)必然成為發(fā)展的方向。

小麥不完善粒主要包括蟲蝕粒、病斑粒、破損粒、生芽粒和生霉粒。這幾種籽粒在顏色上與正常籽粒均有不同程度的色差，基于色選機(jī)對(duì)顏色識(shí)別的超強(qiáng)能力和穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為運(yùn)用色選機(jī)根據(jù)不完善粒與完好籽粒存在的色差對(duì)其進(jìn)行分離，取代人工挑選，只要設(shè)置參數(shù)合理，操作將會(huì)更加簡(jiǎn)便、可控，檢測(cè)的精密度和工作效率將會(huì)提升，它在不完善粒檢測(cè)中的應(yīng)用將會(huì)成為檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

本文介紹了小麥不完善粒檢驗(yàn)方法的改進(jìn)方法，針對(duì)原檢測(cè)方法在實(shí)際操作中存在的難點(diǎn)和問題，將色選機(jī)引入，對(duì)相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用方式和操作方法進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)的效果對(duì)比驗(yàn)證，保證檢測(cè)方法的實(shí)用性和結(jié)果的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)將研究中的一些探索思路和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)作一總結(jié)，不當(dāng)之處，請(qǐng)同行指正。

1 色選機(jī)簡(jiǎn)介

1.1 色選機(jī)的工作原理

被選物從頂部的料斗進(jìn)入機(jī)器，通過振動(dòng)器裝置的振動(dòng)，被選物料沿通道下滑，加速下落進(jìn)入分選室內(nèi)的觀察區(qū)，并從傳感器和背景板間穿過。在光源的作用下，根據(jù)光的強(qiáng)弱及顏色變化，使系統(tǒng)產(chǎn)生輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥工作吹出異色顆粒吹至接料斗的廢料腔內(nèi)，而好的被選物料繼續(xù)下落至接料斗成品腔內(nèi)，從而達(dá)到選別的目的。

1.2 色選機(jī)的技術(shù)要點(diǎn)

①采用遠(yuǎn)距離高清攝像頭，專用大視野鏡頭，高端彩色高精度CCD傳感器，配備高穩(wěn)定性長(zhǎng)壽命特殊光源，能夠識(shí)別細(xì)微的顏色變化；

②配備高質(zhì)量的圖像處理系統(tǒng)，集色選、形選功能于一體；

③智能系統(tǒng)，帶自學(xué)功能，簡(jiǎn)單的液晶觸摸屏，完善的操作系統(tǒng)。

1.3 色選機(jī)的特性

對(duì)顏色識(shí)別精準(zhǔn)、穩(wěn)定；不受外界因素影響，不存在個(gè)體差異；不同方向同時(shí)識(shí)別，避免漏檢現(xiàn)象；與人工識(shí)別相比識(shí)別度提高，速度快，效率高。

如果將色選機(jī)引入不完善粒檢驗(yàn)，可以通過設(shè)置參數(shù)多角度一次完成檢測(cè)。經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)只要把色選精度調(diào)高，雖然帶出比有所增加，需人工將少量完善粒挑出，但工作量已減少至原來的十分之一。還可以進(jìn)行反復(fù)多次檢測(cè)，每次檢測(cè)時(shí)間僅是人工檢測(cè)的二十分之一，所以仍會(huì)節(jié)約大量時(shí)間。

2 小麥不完善粒的檢驗(yàn)方法

2.1 原料

硬質(zhì)白麥（5份）、硬質(zhì)紅麥（5份）：來源于內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)當(dāng)年收購的地產(chǎn)小麥及庫存小麥；

硬質(zhì)紅麥（4份）：來源于某質(zhì)檢中心比對(duì)試驗(yàn)的小麥樣品；

硬質(zhì)紅麥（4份）：來源于質(zhì)檢中心對(duì)某直屬庫整倉驗(yàn)收扦取的小麥樣品（用于驗(yàn)證試驗(yàn)）；

硬質(zhì)紅麥（4份）：選取呼倫貝爾地區(qū)當(dāng)年收獲的不完善粒含量在不同等級(jí)要求范圍的小麥樣品（用于驗(yàn)證試驗(yàn)）。

2.2 儀器與設(shè)備

RSW系列小麥色選機(jī)：合肥美亞光電技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)；谷物選篩：杭州大吉光電儀器有限公司（4.5mm和1.5mm篩）。

2.3 檢驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用2種檢驗(yàn)方法，加以對(duì)比分析。

2.3.1 國標(biāo)法

采用小麥不完善粒國標(biāo)檢測(cè)方法GB/T5494—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料的雜質(zhì)、不完善粒檢驗(yàn)》進(jìn)行檢測(cè)，簡(jiǎn)稱國標(biāo)法。

①按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的篩層套好（大孔4.5mm篩在上，小孔篩1.5mm在下，套上篩底），將分取的約500g的小麥分兩次放入篩上，蓋上篩蓋。

②選用電動(dòng)篩選器或手篩法，按順時(shí)針和逆時(shí)針方向各篩動(dòng)1min。速度保持在110r/min至120r/min。

③將篩上物和篩下物分別倒入分析盤內(nèi)，卡在篩孔中間的顆粒屬于篩上物。檢出篩上大型雜質(zhì)和篩下物合并稱重，計(jì)算出大樣雜質(zhì)含量。

④從檢驗(yàn)過大樣雜質(zhì)的試樣中分取約50g的小樣倒入分析盤中，按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定檢出不完善粒，稱重，計(jì)算不完善粒含量。

2.3.2 色選機(jī)法

對(duì)揀出方式進(jìn)行改變，采用色選機(jī)輔助國標(biāo)檢測(cè)方法檢測(cè)小麥不完善粒的方法，簡(jiǎn)稱色選機(jī)法。

①按上述《檢驗(yàn)方法》2.3.1國標(biāo)法中①、②、③的方法順序同樣操作。

②將撿驗(yàn)過大樣雜質(zhì)的約500g的小麥試樣全部倒入已經(jīng)設(shè)定好參數(shù)的色選機(jī)通道中進(jìn)行色選。

③將廢料出口的篩下物倒入分析盤內(nèi)，從篩下物中檢出雜質(zhì)。稱重，計(jì)算不完善粒含量。

2.4 色選機(jī)參數(shù)調(diào)整

分別選取質(zhì)量為500g已知小麥不完善粒含量的硬質(zhì)白麥和硬質(zhì)紅麥各5份，通過調(diào)節(jié)色選機(jī)的相關(guān)參數(shù)（色選機(jī)的流量和顏色識(shí)別度等）。記錄在不同流量下選出各種小麥不完善粒的質(zhì)量，與使用國標(biāo)小麥不完善粒檢測(cè)法檢測(cè)出的不完善粒進(jìn)行對(duì)比。

由于色選機(jī)具有記憶顏色的功能，將所有需要檢出的不完善分品種，每個(gè)品種至少三粒，放入色選機(jī)逐粒在儀器上拍照，讓色選機(jī)反復(fù)記憶。再配合顏色調(diào)整，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，找到了儀器相對(duì)最佳顏色配比，達(dá)到選出的不完善粒接近化驗(yàn)員用國標(biāo)方法檢測(cè)的小麥不完善粒含量。調(diào)整色選機(jī)參數(shù)后，兩種方法不完善粒含量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比。

接下來，將質(zhì)檢中心比對(duì)試驗(yàn)的4個(gè)小麥樣品作為試樣，通過使用色選機(jī)檢測(cè)與不同實(shí)驗(yàn)室參比人員不完善粒檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

在測(cè)定小麥不完善粒含量的過程中，對(duì)兩種方法的檢測(cè)時(shí)間、存疑粒及同一實(shí)驗(yàn)室不同檢驗(yàn)員之間和兩個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)員之間的雙實(shí)驗(yàn)差也進(jìn)行了對(duì)比；為進(jìn)一步縮小差距，優(yōu)化結(jié)果，又將只含生霉粒和只含生芽粒的小麥樣品（不完善粒全部檢出后，將檢出的生霉粒和生芽粒分別放入完善粒中，作為樣品），再通過色選機(jī)進(jìn)行單項(xiàng)不完善粒的對(duì)比檢測(cè)，分析檢測(cè)結(jié)果。

3 結(jié)果與分析

3.1 檢測(cè)結(jié)果

①三名化驗(yàn)員使用國標(biāo)法和色選機(jī)參數(shù)未調(diào)整到最佳前的色選機(jī)法，對(duì)5份硬質(zhì)白小麥和5份硬質(zhì)紅小麥分別進(jìn)行檢驗(yàn)，將其結(jié)果取不超差的平均值，兩種方法檢測(cè)不完善粒結(jié)果的對(duì)比如表1所示。

表1 未調(diào)整前不同品種小麥的不完善粒兩種檢測(cè)法對(duì)比%

表2 參數(shù)調(diào)整后不同品種小麥的不完善粒兩種檢測(cè)法對(duì)比%

③質(zhì)檢中心比對(duì)試驗(yàn)的4個(gè)小麥樣品作為試樣，使用色選機(jī)法檢測(cè)和不同實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)人員使用國標(biāo)法檢測(cè)的結(jié)果，與質(zhì)檢中心檢測(cè)的結(jié)果（給定值）進(jìn)行對(duì)比，如表3所示。

④色選機(jī)法與國標(biāo)法在檢測(cè)時(shí)間、存疑粒以及同一實(shí)驗(yàn)室不同檢驗(yàn)員之間和不同實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)員之間的雙實(shí)驗(yàn)差對(duì)比，如表4所示。

⑤將只含生霉粒和生芽粒的小麥樣品通過色選機(jī)檢測(cè)，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：只含有生霉粒的小麥在經(jīng)過色選機(jī)篩選檢測(cè)的結(jié)果由于誤將浮霉粒檢出比實(shí)際值平均高了0．3%左右；芽萌動(dòng)粒的顏色與正常麥粒顏色差距不是太顯著，色選機(jī)在篩選過程中，易將芽萌動(dòng)粒識(shí)別成正常粒未分離出去，實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果比實(shí)際值平均低了0．25%左右。

表3 色選機(jī)、不同實(shí)驗(yàn)室人員與質(zhì)檢中心的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

表4 改進(jìn)方法前后的對(duì)比

3.2 結(jié)果分析

綜合分析上述4個(gè)表中的數(shù)據(jù)：從表1數(shù)據(jù)分析可以看出檢測(cè)結(jié)果與國標(biāo)法有較大差異。表2數(shù)據(jù)的檢測(cè)效果是通過對(duì)色選機(jī)的參數(shù)多次調(diào)整后，兩種方法檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比，絕對(duì)差值小于0．2%，檢測(cè)結(jié)果與國標(biāo)法具有較高的一致性，差值在國標(biāo)允許范圍內(nèi)。由表3看出色選機(jī)法所測(cè)不完善粒的4個(gè)測(cè)定結(jié)果與給定值的絕對(duì)差值均小于0．5%，符合GB/T5494—2008對(duì)重復(fù)性的要求。表明色選機(jī)法測(cè)得結(jié)果準(zhǔn)確可靠，通過與參比人員數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出儀器檢測(cè)不完善粒方法優(yōu)于原國標(biāo)方法。通過對(duì)表4的分析可以看出，用色選機(jī)法檢測(cè)所用檢測(cè)時(shí)間遠(yuǎn)低于國標(biāo)法，采用此法將節(jié)約大量時(shí)間。存疑粒（由于對(duì)不完善粒概念理解差異而有爭(zhēng)議的不完善粒）和雙實(shí)驗(yàn)差均低于國標(biāo)法，進(jìn)一步說明此法具有一定的優(yōu)越性。色選機(jī)分離小麥不完善粒檢測(cè)結(jié)果與國標(biāo)法仍存在一定偏差，從前面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比可以看出差距主要來自生霉粒和生芽粒中的芽萌動(dòng)粒。但是這兩種不完善粒的數(shù)值偏差不同向，數(shù)值相近，幾乎抵消。使得色選機(jī)法與國標(biāo)法檢測(cè)結(jié)果更加接近。由于白麥不完善粒色差比紅麥明顯，同等條件下檢出不完善粒與給定值更接近一些。

3.3 方法驗(yàn)證

3．3．1 驗(yàn)證的方法依據(jù)

不完善粒的檢測(cè)屬于物理檢驗(yàn)，國標(biāo)對(duì)不完善?？偭坎煌燃?jí)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行國標(biāo)該方法對(duì)測(cè)定結(jié)果僅有在重復(fù)性條件下，獲得的兩次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的絕對(duì)差值不大于0.5%的要求。考慮以上要求和實(shí)際條件，只選擇獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的絕對(duì)差值，對(duì)改進(jìn)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

3.3.2 驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)方案

通過對(duì)色選機(jī)法與國標(biāo)法的測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性、一致性等指標(biāo)比較，驗(yàn)證本方法的可靠性。方案如下：一是通過對(duì)不同的檢驗(yàn)員不完善粒檢測(cè)結(jié)果、色選機(jī)法檢測(cè)結(jié)果與質(zhì)檢中心檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。二是以本實(shí)驗(yàn)室同一檢驗(yàn)員對(duì)多個(gè)樣品使用原方法和改進(jìn)方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

3.3.3 驗(yàn)證的結(jié)果與分析

以質(zhì)檢中心對(duì)某直屬庫整倉驗(yàn)收的4個(gè)小麥樣品作為試樣，使用色選機(jī)檢測(cè)和不同檢驗(yàn)員使用國標(biāo)法檢測(cè)的結(jié)果，與質(zhì)檢中心檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如表5所示。

表5 色選機(jī)、實(shí)驗(yàn)室人員與質(zhì)檢中心的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比%

以上色選機(jī)所測(cè)不完善粒的4個(gè)測(cè)定結(jié)果與質(zhì)檢中心的檢測(cè)結(jié)果的絕對(duì)差值均小于0.5%，符合國標(biāo)方法對(duì)重復(fù)性的要求。表明改進(jìn)方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，通過與檢驗(yàn)員檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出改進(jìn)方法優(yōu)于原方法，操作可行。

同一實(shí)驗(yàn)室同一檢驗(yàn)員運(yùn)用兩種方法對(duì)呼倫貝爾地區(qū)當(dāng)年收獲的不完善粒含量在不同等級(jí)要求范圍的小麥樣品檢測(cè)不完善粒的結(jié)果對(duì)比，如表6所示。

表6 同一檢驗(yàn)員用兩種檢測(cè)法的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比%

以上是通過對(duì)色選機(jī)的參數(shù)多次調(diào)整后，使用國標(biāo)法和色選機(jī)法檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比，絕對(duì)差值不大于0.2%，檢測(cè)結(jié)果與國標(biāo)方法具有較高的一致性，在消除人為因素的前提下，檢測(cè)結(jié)果可靠。

4 結(jié)論

本方案針對(duì)原不完善粒的檢測(cè)方法，通過對(duì)揀出方式的改變，建立用色選機(jī)輔助檢測(cè)的改進(jìn)方法。由于原理的合理運(yùn)用，儀器的合理選擇，小麥流速和顏色識(shí)別度的合理調(diào)整，使檢測(cè)過程得到優(yōu)化，檢測(cè)結(jié)果的精密度得到改善。硬質(zhì)白麥檢出不完善粒含量與硬質(zhì)紅麥相比更接近于人工檢出的含量值；影響存疑值的是生霉粒和芽萌動(dòng)粒，由于生霉粒的檢出量偏高和芽萌動(dòng)粒的檢出量偏低，兩數(shù)值的絕對(duì)值相近，使得最終結(jié)果對(duì)檢定結(jié)果影響不大。本方案從過程上保證了原方法檢測(cè)質(zhì)量的可靠性，同時(shí)使操作智能化，實(shí)驗(yàn)效率提高，是對(duì)原方法的進(jìn)一步完善，具有一定參考作用。

由于色選機(jī)在國內(nèi)運(yùn)用的時(shí)間短，效果及穩(wěn)定性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)室所有數(shù)據(jù)的積累均來自于大型生產(chǎn)設(shè)備，小型試驗(yàn)儀器尚未生產(chǎn)。兩種機(jī)型存在的差異還需在具體的試驗(yàn)儀器使用過程中對(duì)有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)期積累。另外現(xiàn)使用的色選機(jī)只能對(duì)小麥外部顏色準(zhǔn)確識(shí)別，對(duì)于小麥內(nèi)部變化難以判斷，對(duì)蟲蝕粒的揀出有局限性，本實(shí)驗(yàn)所用的樣品均來自北方，蟲蝕粒含量非常低，若用于檢測(cè)南方小麥準(zhǔn)確度要重新驗(yàn)證。如果能將紅外等光譜技術(shù)與色選技術(shù)相結(jié)合，將儀器功能進(jìn)一步完善，檢測(cè)結(jié)果將更加精準(zhǔn)可靠。

本方案限于自身?xiàng)l件，在供試材料、儀器等方面還有欠缺，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，驗(yàn)證指標(biāo)不全，需在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步改進(jìn)與完善。

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