計算機算法在食品加工行業(yè)的應(yīng)用

馬宏恩　劉奇付

【摘 要】食物是人類生存的必要物質(zhì)，它為人體提供必要的能量和營養(yǎng)物質(zhì)。食品加工業(yè)對農(nóng)產(chǎn)品進行加工之后，將其投入市場。任何食物都需要經(jīng)過加工才能供人們食用，因此食品加工業(yè)是一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)，它保障了人們的基本物質(zhì)需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的提高，計算機算法被越來越廣泛地應(yīng)用于食品加工業(yè)中，它的運用推動了食品加工業(yè)的巨大發(fā)展，使食品加工生產(chǎn)效率大為提高。文章論述計算機算法在食品加工行業(yè)的背景與意義，以及計算機算法在食品加工行業(yè)的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計算機算法；食品加工；食品檢測；自動化

【中圖分類號】TS201 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0190-02

1 研究背景及意義

食品加工與人類息息相關(guān)，食品加工業(yè)由于是對農(nóng)產(chǎn)品的再加工，因此和農(nóng)產(chǎn)品的關(guān)系密切，它們之間相互促進。我國雖然土地資源豐富，但是由于人數(shù)眾多，人均占有土地在世界排名居于下游，因此農(nóng)業(yè)方面存在著一些問題。食品加工業(yè)的發(fā)展可以使農(nóng)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變革，使農(nóng)產(chǎn)品的附加價值增大，從而提高農(nóng)民的收入。這可以有效地緩解我國的“三農(nóng)”問題，同時對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。而將計算機技術(shù)融入食品加工業(yè)中可以使農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工更有效率，農(nóng)產(chǎn)品的檢測也更加智能化，對于食品加工業(yè)來說是一場巨大的變革。

2 我國食品加工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀

？譹？訛起步較晚。我國計算機算法與食品加工業(yè)的結(jié)合起步較晚，雖然在技術(shù)水平的速度提升方面有很大進展，但是不可忽視的是我國食品加工業(yè)總體水平還與國外先進水平有差距，需要進一步發(fā)展與提高。？譺？訛加工質(zhì)量難以保證。許多設(shè)備比較陳舊，而且少有計算機控制系統(tǒng)，缺少先進的設(shè)備，無法進行精細的加工，加工的質(zhì)量良莠不齊。？譻？訛自動化水平不足。大部分還需要人為操作機械，這種依靠人的經(jīng)驗與技術(shù)對食品加工的做法，對食品加工業(yè)具有很大的干擾，同時也加重了農(nóng)民的勞動負荷。？譼？訛先進的科技無法第一時間與食品加工結(jié)合，不能及時成為生產(chǎn)力。我國科研機構(gòu)與食品加工企業(yè)的合作不密切，科研機構(gòu)研發(fā)出新成果后，無法第一時間投入實踐中。？譽？訛生產(chǎn)機械結(jié)構(gòu)不合理。我國對技術(shù)水平低的機械產(chǎn)品生產(chǎn)過多，導(dǎo)致產(chǎn)品滯銷，無法賣出，而高科技機械生產(chǎn)又欠缺，導(dǎo)致無法供應(yīng)市場需求，從而導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率不高，設(shè)備運行等方面經(jīng)常出問題。？譾？訛缺乏專業(yè)人才。我國對于食品加工行業(yè)的人才培養(yǎng)不重視，導(dǎo)致我國的專業(yè)研發(fā)人才不足，研發(fā)成果進展緩慢，而經(jīng)費的不足也導(dǎo)致相關(guān)科技人員無法集中精力鉆研技術(shù)性難題。目前，在我國高校中還沒有與食品加工業(yè)相關(guān)的院系，僅僅有少數(shù)學(xué)校開設(shè)了相關(guān)的專業(yè)，而且還比較冷門。

同國外先進的食品加工與機械相比，我國的行業(yè)發(fā)展還比較落后。在引進國外的先進經(jīng)驗時，我國自主創(chuàng)新能力比較低，自身生產(chǎn)的產(chǎn)品缺乏特色。對食品的加工局限于初加工階段，精加工及后續(xù)加工則需要依靠國外的先進設(shè)備和技術(shù)。而隨著計算機的普及，計算機算法廣泛應(yīng)用于食品加工的各個方面，這對構(gòu)建食品加工業(yè)的計算機控制系統(tǒng)與提高食品加工業(yè)的自動化水平具有重要意義。

3 計算機算法在食品加工業(yè)中的具體應(yīng)用

3.1 計算機算法應(yīng)用于肉類食品的檢測

目前，我國對于肉類食品的檢測多借助于人主觀上的感覺，首先，這種方法會消耗大量的人力資源。其次，檢測員的鑒別能力對于食品的檢測也會產(chǎn)生重要影響，如果檢測員的專業(yè)能力不足，那么肉類的質(zhì)量將無法得到保證。如果將計算機技術(shù)應(yīng)用于肉類的檢測中，通過計算機技術(shù)對肉類進行檢測，將大大提高檢測效率與質(zhì)量，同時也解放了人力資源。

3.1.1 計算機算法的檢測原理

計算機技術(shù)對肉類的檢測是先通過對肉類食品進行圖像采集，再進行處理與判斷。這個系統(tǒng)的工作原理較為復(fù)雜，大概工作流程為當(dāng)肉類食品經(jīng)過檢測位點時，檢測系統(tǒng)對它進行圖像采集，通過電信號產(chǎn)生脈沖，傳導(dǎo)到上位計算機，上位計算機接受信號以后對此信息進行分析處理，處理完畢以后，若產(chǎn)品合格，則將信號傳遞給下位采集器，使產(chǎn)品通過；若產(chǎn)品不合格，則發(fā)出剔除指令，將不合格產(chǎn)品剔除。

3.1.2 計算機算法檢測的效果

？譹？訛檢測速度：檢測像素不同，檢測的速度也不同，采集的像素越高，檢測的速度相應(yīng)就變慢。比如，采集384×288像素的圖像，一分鐘可檢測大約130根產(chǎn)品。相比人工的檢測速度已經(jīng)得到了很大提高。？譺？訛檢測識別度：對于肉類食品的檢測識別度在90%以上，已經(jīng)達到了很高水準(zhǔn)，但是還有上升的空間。通過對計算機算法的優(yōu)化，可以使識別度得到進一步的提高。？譻？訛準(zhǔn)確度：由于對準(zhǔn)確率要求較高，目前92.5%的準(zhǔn)確率還有待進一步的提高。主要原因是檢測過程中存在掃描的不敏感區(qū)域，可以通過改變相應(yīng)的算法，通過與產(chǎn)品輸送的設(shè)備進行配合以解決此項問題[1]。

3.1.3 計算機算法對肉類食品檢測的展望

通過對計算機算法在肉類檢測應(yīng)用中的簡單介紹，說明計算機算法完全可以應(yīng)用于肉類食品的檢測，為開發(fā)更完備的計算機算法及其相應(yīng)的設(shè)備奠定了理論基礎(chǔ)，同時可以將此項檢測技術(shù)擴展到其他產(chǎn)品的檢測，比如水果的合格檢測等。食品的檢測水平得以提高也間接促進了食品加工業(yè)的發(fā)展，二者相互促進，形成了良性循環(huán)，使整個食品行業(yè)得到巨大的發(fā)展。

3.2 計算機算法應(yīng)用于食品加工中的溫度控制

在加工食品的過程中，如果不能精確地控制食品的加工溫度，那么成品的質(zhì)量必然會大打折扣，將難以滿足人們的要求。以食品擠出機作為探討范例，研究模糊控制技術(shù)的應(yīng)用。模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法不同，它并沒有局限于數(shù)學(xué)模型，這在處理非線性對象時具有很大的優(yōu)勢。目前模糊控制已經(jīng)在食品加工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

3.2.1 食品擠出機對溫度控制的工作原理

擠出機的工作原理為食物在擠出機的擠壓作用下產(chǎn)生足以使食品變熟的高溫。這時溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要的因素。溫度達不到則食物不熟，做成的成品沒有筋道，并且還得再次進行蒸煮，而溫度過高則食物易變脆，同樣影響質(zhì)量[2]。由于水的比熱容較大，比較容易調(diào)節(jié)，因此在溫度控制的介質(zhì)中大多以水為介質(zhì)。

3.2.2 模糊控制算法的規(guī)則

模糊控制的算法比較復(fù)雜，在此不予過多敘述，但在長期的經(jīng)驗總結(jié)中可以摸索出一些規(guī)則。擠出溫度與溫度測量偏差及冷卻液的量有關(guān)。根據(jù)此項規(guī)則，在實踐的過程中不斷地修正，可以得出相應(yīng)的查詢表，雖然尚有偏差，但基本可以滿足一般的查詢。同時，可以在算法中結(jié)合積分，以解決控制余差的問題，進而使控制效果達到最理想的狀態(tài)。

3.2.3 計算機算法對于溫度控制的展望

計算機算法通過模糊控制的方法實現(xiàn)對溫度的控制，可以廣泛應(yīng)用于膨化食品的加工中。膨化食品備受人們歡迎，此項技術(shù)應(yīng)用于膨化食品的加工，將具有廣闊的發(fā)展前景。通過對控制規(guī)律的進一步探索使模糊控制更加精確，進而加工出口感更好、質(zhì)量更高，同時更有利于人體健康的食品。

3.3 計算機算法應(yīng)用于食品的分揀

計算機算法在食品分揀中同樣可以發(fā)揮重要作用，傳統(tǒng)的分揀主要依靠手工分揀，增加了人的工作負擔(dān)，并且效率不高。而在食品分揀中融入計算機算法，使分揀系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，進而使生產(chǎn)效率得到了很大的提高。

3.3.1 食品分揀工作原理

食品的分揀同樣是依靠計算機對食品的圖像采集與分析完成的。在這個過程中，計算機算法將食品劃分為3個要素：食品的形態(tài)特征、食品的顏色及食品自適應(yīng)的閾值。從這3個要素將采集到的圖像進行處理，并進行特征性的抽取，確定各自的分選精度。然后分類器根據(jù)特征進行分門別類，最終計算出結(jié)果。

3.3.2 食品分選結(jié)果及結(jié)果分析

由于食品分揀工作在實踐中需要及時地進行食品信息的反饋，因此對算法的要求比較嚴(yán)格。在實際工作中，食品分揀優(yōu)質(zhì)框中的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品保證在了90%以上，不合格框中的不合格產(chǎn)品在80%以上，然后經(jīng)過再一次的分揀基本可以達到要求。關(guān)于分揀過程中發(fā)生錯誤分揀的情況，有以下幾個原因：食品發(fā)生部分殘缺，導(dǎo)致系統(tǒng)無法分辨；圖像采集發(fā)生偏差，進而識別發(fā)生錯誤；光線和圖像采集設(shè)備發(fā)生故障，對于實時的情況無法及時處理，出現(xiàn)錯誤[3]。

3.3.3 計算機算法應(yīng)用于食品分揀的展望

計算機算法的食品分揀具有光明的發(fā)展前景，目前對于水產(chǎn)品的分揀技術(shù)發(fā)展較成熟，而將此項技術(shù)應(yīng)用于其他的食品加工中也是完全可行的，但是在實際工作中仍然有一些問題需要處理。比如，對于食品的部分剔除效果不好，比較相似的一些部位分辨精度不高，需要進行進一步的研究；有時候在傳送帶上會有食品粘連的現(xiàn)象發(fā)生，因此如何解決這個問題也是須考慮的；在計算機算法上同樣需要進行改進，現(xiàn)今的算法對于食品的分布要求較高，如果食品分布過于密集，計算機的分選效果將大大降低，因此應(yīng)深入研究新的算法，在原有基礎(chǔ)上進一步改進，以盡可能地提高食品分揀工作的效率。

參 考 文 獻

[1]廖克順.數(shù)學(xué)方法在計算機算法中的應(yīng)用[J].河南科技，2015（18）：19-20.

[2]劉奇付，李靜靜.計算機算法在生物信息學(xué)中的應(yīng)用綜述[J].軟件導(dǎo)刊，2017，16（9）：209-211.

[3]周靜.以視景仿真應(yīng)用為導(dǎo)向的計算機算法類課程教學(xué)改革[J].中國電力教育，2017（3）：64-68.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]