基于自動(dòng)化技術(shù)的食品安全檢測與控制研究

摘 要：本文概述了食品安全檢測與控制的自動(dòng)化技術(shù)，分別分析了微生物污染自動(dòng)化檢測技術(shù)、化學(xué)殘留物自動(dòng)化檢測技術(shù)以及物理性危害自動(dòng)化檢測技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用，探究了食品控制中的生產(chǎn)過程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化追溯系統(tǒng)的建立以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，旨在為提升食品安全管理水平提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：食品安全；自動(dòng)化技術(shù)；檢測與控制；自動(dòng)化策略

Research on Food Safety Detection and Control Based on Automation Technology

CHEN Guozhou

（Yangjiang Polytechnic， Yangjiang 529500， China）

Abstract： This article provides an overview of the automation technology for food safety detection and control， analyzing the application of microbial contamination automation detection technology， chemical residue automation detection technology， and physical hazard automation detection technology in food safety detection. It explores the establishment of production process automation monitoring system， automation traceability system， and risk warning and emergency response mechanism in food control， aiming to provide theoretical support and practical guidance for improving food safety management level.

Keywords： food safety; automation technology; detection and control; automation strategies

食品安全是關(guān)乎公眾健康和社會(huì)穩(wěn)定的重要問題。隨著食品生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和食品貿(mào)易的全球化，食品安全問題日益凸顯，對食品安全檢測與控制技術(shù)提出更高要求。傳統(tǒng)的人工檢測方法不僅耗時(shí)費(fèi)力，且難以滿足現(xiàn)代食品生產(chǎn)對高效、準(zhǔn)確檢測的需求。自動(dòng)化技術(shù)在食品安全檢測與控制中的應(yīng)用逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。

1 食品安全檢測與控制的自動(dòng)化技術(shù)概述

1.1 自動(dòng)化技術(shù)的核心原理

自動(dòng)化技術(shù)的核心原理主要圍繞信息的獲取、處理與執(zhí)行3方面展開。在食品安全檢測中，自動(dòng)化技術(shù)通過高精度的傳感器獲取食品樣本的溫度、濕度、化學(xué)成分等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析?；诜治鼋Y(jié)果，自動(dòng)化技術(shù)可以自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如報(bào)警器、分揀裝置等，對不合格食品進(jìn)行及時(shí)剔除或處理[1]。

1.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建與原理

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是食品安全檢測與控制的核心組成部分。一個(gè)完整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常由傳感器、控制器、執(zhí)行器和反饋環(huán)節(jié)4部分構(gòu)成。在食品安全檢測中，傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測食品生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、壓力、流量等，將參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞給控制器?？刂破魇亲詣?dòng)化控制系統(tǒng)的“大腦”，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制邏輯和算法，對傳感器傳來的信號(hào)進(jìn)行處理，以及向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制指令。執(zhí)行器根據(jù)控制器的指令，對食品生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，如調(diào)整加熱溫度、改變輸送速度等。反饋環(huán)節(jié)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測執(zhí)行器的動(dòng)作，并將結(jié)果反饋給控制器，形成閉環(huán)控制，確?？刂菩Ч姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性[2]。

2 自動(dòng)化技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用

2.1 微生物污染自動(dòng)化檢測技術(shù)

2.1.1 快速檢測技術(shù)概述

培養(yǎng)法、顯微鏡觀察法等傳統(tǒng)的微生物檢測方法雖然準(zhǔn)確度高，但操作煩瑣、耗時(shí)長，難以滿足現(xiàn)代食品生產(chǎn)對快速檢測的需求。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，一系列快速檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中，基于免疫學(xué)原理的快速檢測方法，如酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)、免疫熒光技術(shù)等，通過特異性抗體與微生物抗原的結(jié)合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對微生物的快速識(shí)別與定量。由于方法操作簡便、靈敏度高，且能夠在較短時(shí)間內(nèi)出具檢測結(jié)果，非常適合食品生產(chǎn)現(xiàn)場的快速篩查。此外，基于分子生物學(xué)原理的快速檢測技術(shù)，如聚合酶鏈反應(yīng)、熒光原位雜交等，通過檢測微生物的特定基因序列，實(shí)現(xiàn)對微生物種類及數(shù)量的精確判定。這些技術(shù)靈敏度高、特異性強(qiáng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對大量樣本的檢測，為食品安全檢測提供有力支持。

2.1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)對食品生產(chǎn)過程中微生物污染的實(shí)時(shí)監(jiān)測，設(shè)計(jì)了一套基于自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。其中，傳感器是實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的核心組件，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測食品生產(chǎn)環(huán)境中的微生物污染情況，如空氣中的細(xì)菌、真菌等。傳感器可采用光學(xué)、電化學(xué)或生物傳感技術(shù)，將微生物污染情況轉(zhuǎn)換為可測量的電信號(hào)。數(shù)據(jù)采集與處理模塊負(fù)責(zé)收集傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。通過先進(jìn)的算法，該模塊可以實(shí)時(shí)評(píng)估出微生物污染的程度，為后續(xù)的報(bào)警與反饋提供依據(jù)。報(bào)警與反饋模塊則根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果，當(dāng)微生物污染超過設(shè)定閾值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警裝置，提醒工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。該模塊通過將報(bào)警信息反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)與優(yōu)化[3]。

2.2 化學(xué)殘留物自動(dòng)化檢測

2.2.1 高靈敏度分析方法

高靈敏度分析方法是化學(xué)殘留物自動(dòng)化檢測的關(guān)鍵技術(shù)之一，利用先進(jìn)的儀器設(shè)備和檢測技術(shù)，可以準(zhǔn)確檢測出食品中的痕量化學(xué)殘留物。例如，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是兩種常用的高靈敏度分析技術(shù)，通過分離和鑒定樣品中的化合物，可以實(shí)現(xiàn)對多種化學(xué)殘留物的同時(shí)檢測，且檢測限低、準(zhǔn)確度高。在實(shí)際應(yīng)用中，通過利用這些高靈敏度分析方法，結(jié)合自動(dòng)化樣品處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對大量食品樣本的快速篩查。

2.2.2 多殘留同時(shí)檢測技術(shù)

多殘留同時(shí)檢測技術(shù)是另一種重要的化學(xué)殘留物自動(dòng)化檢測技術(shù)，可以在一次檢測中同時(shí)分析出食品中的多種化學(xué)殘留物，大大提高檢測效率，通常結(jié)合多種分離和檢測技術(shù)，如固相萃取、液相色譜、質(zhì)譜等，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜樣品中多種殘留物的有效分離和鑒定。在實(shí)際應(yīng)用中，多殘留同時(shí)檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于肉類、乳制品、果蔬等各類食品的檢測中。

2.3 物理性危害自動(dòng)化識(shí)別

2.3.1 圖像識(shí)別技術(shù)在異物檢測中的應(yīng)用

圖像識(shí)別技術(shù)是物理性危害自動(dòng)化識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)之一，利用計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)，對食品中的異物進(jìn)行自動(dòng)檢測和識(shí)別，通常包括圖像采集、圖像處理、特征提取和分類識(shí)別等步驟。通過訓(xùn)練模型，使計(jì)算機(jī)能自動(dòng)識(shí)別和分類食品中的異物，如金屬碎片、塑料顆粒、昆蟲等。圖像識(shí)別技術(shù)能被廣泛應(yīng)用于各類食品的生產(chǎn)和加工過程中[4]。

2.3.2 智能分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

智能分揀系統(tǒng)是物理性危害自動(dòng)化識(shí)別的另一種重要技術(shù)，通過結(jié)合圖像識(shí)別、機(jī)械臂、傳送帶等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對食品中異物的自動(dòng)分揀和剔除。智能分揀系統(tǒng)通常包括圖像采集模塊、圖像處理模塊、機(jī)械臂控制模塊和傳送帶模塊等。通過精確的控制和配合，實(shí)現(xiàn)對食品的自動(dòng)檢測和分揀。

在設(shè)計(jì)智能分揀系統(tǒng)時(shí)，需考慮多個(gè)因素，如分揀速度、分揀準(zhǔn)確率、系統(tǒng)穩(wěn)定性等。為優(yōu)化系統(tǒng)性能，可采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法、深度學(xué)習(xí)算法等先進(jìn)的算法和控制策略，根據(jù)食品的特點(diǎn)和異物的類型，自動(dòng)調(diào)整分揀參數(shù)和控制策略，提高分揀效率和準(zhǔn)確率。還需要定期對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 食品安全控制中的自動(dòng)化策略

3.1 生產(chǎn)過程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

3.1.1 關(guān)鍵環(huán)節(jié)監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置

在生產(chǎn)過程中，根據(jù)食品的類型、生產(chǎn)工藝和潛在風(fēng)險(xiǎn)等因素，合理設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，通常包括原料接收、加工、包裝和儲(chǔ)存等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過在這些環(huán)節(jié)安裝傳感器、攝像頭等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測生產(chǎn)環(huán)境中的溫度、濕度、微生物污染等關(guān)鍵指標(biāo)，確保生產(chǎn)過程的合規(guī)性。例如，在肉類加工過程中，通過在屠宰、分割、包裝等環(huán)節(jié)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對肉類的溫度、微生物污染等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)能立即觸發(fā)報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

3.1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析

自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)需要具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析的能力。通過采集生產(chǎn)過程中的溫度、濕度、微生物污染等各種數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的分析和評(píng)估。這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)潛在的安全問題，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供有力支持。例如，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對生產(chǎn)過程中的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度或濕度超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)環(huán)境的參數(shù)，確保產(chǎn)品的安全性和品質(zhì)[5]。

3.2 自動(dòng)化追溯系統(tǒng)的建立

3.2.1 產(chǎn)品信息追溯技術(shù)

產(chǎn)品信息追溯技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化追溯系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，利用條形碼、二維碼、射頻識(shí)別等技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，以及記錄產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、流通等信息。一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題，能迅速追溯到問題的源頭，及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。例如，在果蔬流通過程中，利用二維碼技術(shù)對果蔬進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，以及記錄果蔬的產(chǎn)地、采摘時(shí)間、流通路徑等信息。消費(fèi)者能夠通過掃描二維碼，了解果蔬的詳細(xì)信息，確保果蔬的安全性和品質(zhì)。

3.2.2 供應(yīng)鏈透明度提升策略

除產(chǎn)品信息追溯技術(shù)外，還需采取一系列策略來提升供應(yīng)鏈的透明度，包括加強(qiáng)供應(yīng)商管理、建立信息共享平臺(tái)、推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等。通過這些措施，能確保供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的信息暢通無阻，提高供應(yīng)鏈的透明度和可追溯性。例如，通過建立供應(yīng)商評(píng)估體系，對供應(yīng)商進(jìn)行定期評(píng)估和審核，以及建立信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息的實(shí)時(shí)共享和交流。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制

3.3.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型構(gòu)建

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型應(yīng)基于歷史數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況等因素，對潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測。通過模型的分析和計(jì)算，能夠獲得風(fēng)險(xiǎn)的大小、發(fā)生概率和可能造成的損失等信息，為制訂預(yù)警策略提供有力支持。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，分析歷史數(shù)據(jù)中的風(fēng)險(xiǎn)因素和趨勢，預(yù)測未來可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事件，同時(shí)結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，對模型進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.3.2 自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)施自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測潛在風(fēng)險(xiǎn)的變化情況，以及在風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制。預(yù)警機(jī)制通過聲音報(bào)警、光報(bào)警、短信報(bào)警等多種形式，確保相關(guān)人員能及時(shí)收到預(yù)警信息并采取措施進(jìn)行處理。例如，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測食品生產(chǎn)過程中的溫度、濕度、微生物污染等關(guān)鍵指標(biāo)。當(dāng)某個(gè)指標(biāo)超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，通過聲音、光或短信等方式提醒工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

4 結(jié)語

自動(dòng)化技術(shù)在食品安全檢測與控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，能提高食品安全檢測的效率和準(zhǔn)確性，以及實(shí)現(xiàn)對食品生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控和追溯，為食品安全管理提供有力保障。隨著科技的不斷進(jìn)步和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，食品安全檢測與控制領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀訌V闊的發(fā)展前景。相關(guān)人員應(yīng)持續(xù)關(guān)注自動(dòng)化技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的研究進(jìn)展，不斷探索新的應(yīng)用方法和策略，為提升食品安全管理水平貢獻(xiàn)智慧和力量。

參考文獻(xiàn)

[1]蘭萬星.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在食品包裝中的運(yùn)用分析[J].中國食品，2024（8）：167-169.

[2]馮鋒.食品加工中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代食品，2024，30（2）：104-106.

[3]楊博.食品工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用[J].中國食品工業(yè)，2024（9）：125-127.

[4]鄭永良.食品飲料生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（22）：95-96.

[5]魯慶東.芽菜加工機(jī)械與設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析：評(píng)《食品加工機(jī)械與設(shè)備》[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2023，14（18）：327.