果品分級(jí)技術(shù)研究的現(xiàn)狀及展望

王雪

【摘 ? 要】 通過有效的檢測(cè)，及時(shí)解決蟲害或機(jī)械造成的損傷，從而減輕果品之間病蟲害的傳播，同時(shí)還需要對(duì)殘次品進(jìn)行處一定理，以確保成本的有效降低，達(dá)到全面提高我國(guó)果品的品質(zhì)，增加國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力?；诖耍疚闹饕懻摿斯贩旨?jí)技術(shù)的落實(shí)現(xiàn)狀以及發(fā)展情況。

【關(guān)鍵詞】 果品分級(jí);技術(shù);現(xiàn)狀;展望

中圖分類號(hào)：S37 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-1073（2020）05-0121-122

[Abstract] Through effective detection， the damage caused by insect pests or machinery can be solved in time， so as to reduce the spread of diseases and insect pests among fruits， and at the same time， it is necessary to deal with the defective products to ensure the effective reduction of costs， to achieve the overall improvement of the quality of Chinese fruits and to increase the competitiveness of the international market. this paper mainly discusses the implementation status and development of fruit grading technology .

[Key words] ?fruit grading; technology; current situation; outlook

我國(guó)是一個(gè)資源非常豐富的國(guó)家，水果的品種種類很多，其產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)世界的首位。然而我國(guó)目前的水果出口量只占有世界的2%，大部分的水果都是在本國(guó)進(jìn)行銷售的，這也使得果品的品質(zhì)有所下降，因而讓市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力難以獲得全面保障。果品在進(jìn)行采摘完畢之后，需要通過清洗、分級(jí)之后，再實(shí)施儲(chǔ)運(yùn)一系列的處理。而目前我國(guó)果品的清洗及打蠟，已經(jīng)處于成熟階段，但是對(duì)于商品化處理的分級(jí)程序仍存在一定問題，果品分級(jí)主要包括外在品質(zhì)與內(nèi)在品質(zhì)這兩個(gè)方面。外在品質(zhì)是指水果的大小及顏色，而內(nèi)在品質(zhì)所包含的項(xiàng)目則是非常豐富的，相關(guān)工作人員必須從這兩方面入手，來提升考察力度，促進(jìn)我國(guó)果品的分級(jí)技術(shù)可以獲得全面提升。

1 ?人工分級(jí)檢測(cè)

目前國(guó)內(nèi)的人工分級(jí)檢測(cè)主要分成兩種，一種就是依靠人的視覺系統(tǒng)來評(píng)判果品的顏色與大小，以及表面是否存在損傷及缺陷等，而外在的品質(zhì)，則需要對(duì)其進(jìn)行分析和檢測(cè)，然而這種方法很容易受到個(gè)人心理因素的影響，而且長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行相同的視覺處理，很容易會(huì)因?yàn)閱握{(diào)與疲倦感等相關(guān)因素，導(dǎo)致分級(jí)檢測(cè)效率的有所較低。另外一種即是選擇果板分級(jí)，也就是使用果板上面同一系列直徑大小不一的孔，按照果實(shí)的橫徑以及著色面積的差異來進(jìn)行分級(jí)，這種方法可以有效地使同一級(jí)別的果實(shí)大小基本保持一致，但仍然需要挑選出被蟲害過或受到機(jī)械損傷的果實(shí)。而人工分級(jí)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以有效地減輕對(duì)果品進(jìn)行的機(jī)械傷害，但因?yàn)槠涔ぷ餍氏鄬?duì)較低，很難對(duì)果品內(nèi)部進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)[1]。

2 ?機(jī)械分級(jí)檢測(cè)

2.1 ? 機(jī)械檢測(cè)方式

目前的機(jī)械檢測(cè)方法，實(shí)際上就是結(jié)合光電磁的檢測(cè)技術(shù)，來共同進(jìn)行完成。檢測(cè)技術(shù)主要就是通過近紅外線、軟x射線，與計(jì)算機(jī)視覺以及核磁共振等相關(guān)技術(shù)，對(duì)果品內(nèi)部的品質(zhì)，比如糖度、酸度、破裂程度以及蟲蛀狀況等進(jìn)行檢測(cè)，這樣的無損檢測(cè)方法是目前進(jìn)行分級(jí)檢測(cè)過程最為熱點(diǎn)的內(nèi)容，近紅外線，其波長(zhǎng)應(yīng)在780到2526納米，其中主要原理是通過物質(zhì)對(duì)光的吸收、散射以及反射、透射等相關(guān)特性來確定成分含量，這也是一種非破壞性的檢測(cè)技術(shù)，可以有效地監(jiān)測(cè)出蘋果和梨等相關(guān)水果的品質(zhì)，并且能夠?qū)@些水果的外觀、含糖量、含酸量以及水果內(nèi)部可溶性固形物的含量及含水量等，比如利用MATLAB6.1，來進(jìn)行系統(tǒng)分析，根據(jù)蘋果的酸度與漫反射原始的吸光度之間所存在的關(guān)系，可以得出兩者之間的最大關(guān)系數(shù)是0.348，最小為0.004，并且可以與最小R乘法進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而有效達(dá)到建模的目的。將光譜波段的范圍控制應(yīng)該在一定標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，且交叉檢驗(yàn)的最佳主因子圍數(shù)是3，相關(guān)系數(shù)R是0.959，標(biāo)準(zhǔn)校正誤差在0.076左右，而標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)誤差在0.525左右。通過探索可以發(fā)現(xiàn)，使用近紅外漫反射對(duì)水果的有效酸度進(jìn)行無損檢測(cè)是非常有效的[2]。

X射線是一種波長(zhǎng)相對(duì)較短，但能量非常充足的電磁波，X射線的波長(zhǎng)相對(duì)于可見光的波長(zhǎng)要更短一些，大概在0.001到100納米之間，射線是存在一定穿透能力的，物質(zhì)密度也會(huì)直接影響到X射線的穿透量。對(duì)于穿透量來進(jìn)行分析，就可以有效了解到物質(zhì)內(nèi)部的基本情況，這種方法可以使用在對(duì)果品傷痕及破裂方面的檢測(cè)，同時(shí)還可以有效探測(cè)出果品內(nèi)部是否出現(xiàn)蟲蛀，或是否已經(jīng)腐敗等相關(guān)情況。使用X射線，其強(qiáng)度較高，傳送速度比較慢，這些特點(diǎn)可以有效幫助我們分析出，蘋果或梨的正常果實(shí)與皺皮果波形之間存在的差異性，是一種比較有效的檢測(cè)蘋果和梨皺皮果的方式，其檢測(cè)速度甚至可以達(dá)到每秒五個(gè)。使用X射線技術(shù)也可以對(duì)表皮相對(duì)比較堅(jiān)硬的果品，進(jìn)行內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測(cè)。并且使用X射線技術(shù)可以有效地獲取堅(jiān)硬果皮內(nèi)部的圖像，同時(shí)對(duì)圖像實(shí)施一定分割，把果品整體的輪廓特征提取出來，使用面積閾值法來判斷區(qū)分正常果、空殼果以及破損果等，可確保各種果品總體的識(shí)別率，其正確度甚至可以達(dá)到80%以上，這對(duì)于檢查堅(jiān)硬果品內(nèi)部的品質(zhì)來說，是一種比較有效可行的無損檢測(cè)方式[3]。

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是種比較典型的、使用計(jì)算機(jī)圖像來進(jìn)行處理的系統(tǒng)，能夠通過模擬人的視覺系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)分級(jí)方式，并且可以采用高質(zhì)量的圖像給予數(shù)據(jù)的提取，一般會(huì)使用高光譜與多光譜的技術(shù)，盡量做到快速的提取其精度較高的圖像。高光譜圖像光譜的分辨率是比較高的，可以更準(zhǔn)確的了解到果品的缺陷與污點(diǎn)等特征光譜段，而多光譜主要就是利用高光譜分析的結(jié)果，更加快速了解到采集的信息，盡量讓軟件識(shí)別的不確定性得以降低。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與信息含量相對(duì)較大，同時(shí)速度很高，且具有多功能的特性，主要用于果品的大小、形狀、顏色以及表面損傷等相關(guān)分級(jí)檢測(cè)的參考。

核磁共振是指在靜磁場(chǎng)中磁性原子核存在的不同等級(jí)，通過特定頻率的電磁波來對(duì)樣品進(jìn)行照射，在電磁波的能量與能級(jí)差相等的時(shí)候，原子核可以有效吸收電磁波產(chǎn)生能級(jí)躍遷，從而發(fā)出共振吸收信號(hào)。目前其技術(shù)主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中核磁成像的檢查，而在進(jìn)行果品檢測(cè)的時(shí)候，主要是用來檢測(cè)果品的損傷、重塑，以及內(nèi)核空隙與成熟度等，但是由于核磁共振儀器的造價(jià)相對(duì)更加昂貴，并且維護(hù)保養(yǎng)還需要投入更多資源，所以無法達(dá)到普遍使用。

2.2 ? 機(jī)械分級(jí)方式

主要使用在一些不容易受到損傷的果品上，其效率相對(duì)較高，而且機(jī)械分級(jí)法可以按照重量、形狀以及其他方面來進(jìn)行選擇所用的裝置。

重量分級(jí)裝置，也就是按照果品的具體重量，對(duì)其進(jìn)行單指標(biāo)判斷，相對(duì)而言能夠更加準(zhǔn)確，也更具穩(wěn)定性，可以使用在各種不同形狀的果品上。一般會(huì)使用機(jī)械秤或者電子秤這兩種類型的稱重方式。機(jī)械分級(jí)裝置主要就是將水果固定在傳送帶上，采取回轉(zhuǎn)料斗的方式，并且在質(zhì)量不同的風(fēng)口處，設(shè)置固定秤?；剞D(zhuǎn)料斗一般只能裝一個(gè)果品，如果果品落入到其中，料斗能夠輕微產(chǎn)生振動(dòng)，從而保障果品在料斗的中心處，如果果品在到達(dá)固定稱量處的時(shí)候，一旦料斗當(dāng)中的果品對(duì)支點(diǎn)的力矩大于砝碼對(duì)支點(diǎn)的力矩時(shí)，料斗則會(huì)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，造成果品落下，因而為了能夠配合不同分級(jí)的種類，則需要盡量在砝碼重量方面能夠做出相對(duì)調(diào)整。然而電子秤則改變了機(jī)械秤裝置中必須每一個(gè)重量等級(jí)都要設(shè)稱的固定結(jié)構(gòu)，通過采用差動(dòng)變壓器來自動(dòng)對(duì)重量進(jìn)行分級(jí)檢測(cè)，主要由計(jì)量傳送帶以及相關(guān)機(jī)械進(jìn)行連接差動(dòng)變壓器所組成的，果品的重量可以被轉(zhuǎn)換成差動(dòng)變壓器的輸出功率，之后再按照所需，進(jìn)行選擇分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

形狀分級(jí)裝置也就是根據(jù)果品具體的形狀、大小來進(jìn)行分選，比如直徑與長(zhǎng)度等相關(guān)參數(shù)。主要就是由機(jī)械式和光電式等不同類型，機(jī)械式的形狀分選裝置是由縫隙不一樣的篩孔來進(jìn)行分級(jí)的，而光電式分級(jí)，主要就是利用果品在通過光電系統(tǒng)時(shí)，通過背光程度測(cè)量外徑或者大小，并按照其測(cè)量出的結(jié)果與設(shè)定基準(zhǔn)來相互進(jìn)行比較，最后經(jīng)由攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，從中求出果品面積及高度等相關(guān)參數(shù)，幫助果品可以按照大小進(jìn)行分級(jí)。在目前光電式的形狀分選裝置已經(jīng)能夠在一定程度上，做到比機(jī)械式分選裝置更加精確，不但可以使用在果品上，同時(shí)在機(jī)械等各方面行業(yè)也能夠予以使用。

3 ?結(jié)束語

綜上所述，果品分級(jí)檢測(cè)是果品進(jìn)行商品化處理的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，目前這些技術(shù)仍然有待創(chuàng)新與提升，需要相關(guān)工作人員能夠不斷地投入更多的資源，對(duì)果品分級(jí)的檢測(cè)工作進(jìn)行創(chuàng)新與提高，幫助檢測(cè)過程的缺陷得以彌補(bǔ)，確保果品的品質(zhì)不斷進(jìn)行提升，使我國(guó)的果品在國(guó)際市場(chǎng)上獲得更多競(jìng)爭(zhēng)力，從而促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域獲得全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱樹國(guó)，陶梅.果品分級(jí)技術(shù)研究的現(xiàn)狀及展望[J].種子科技，2019，37（06）：109+112.

[2] 王彩云，侯俊，王永，等.果品分級(jí)技術(shù)研究的現(xiàn)狀及展望[J].北方園藝，2019，07：127-132.

（編輯：李丹）