張惠 賈首星 鄭炫 韓大龍

摘要：針對紅棗采后加工及商品化處理的分級環(huán)節(jié)，闡述了紅棗采后不同階段的分級需求以及我國紅棗分級設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了不同階段紅棗分級方法和分級設(shè)備類型與特點，指出了紅棗分級機械的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：紅棗；分級設(shè)備；果品

中圖分類號：S226.5文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0341-02

收稿日期：2013-07-12

基金項目：2010年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化專項扶持項目（編號：2130134）。

作者簡介：張惠（1987—），女，碩士研究生，從事農(nóng)產(chǎn)品智能化檢測與分級研究。 E-mail：542691032@qq.com。

通信作者：賈首星，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品分級研究。E-mail：jia-shouxing@163.com。我國是世界上唯一的紅棗出口國，占有絕對的貿(mào)易主導(dǎo)地位[1]。近年來，我國紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，紅棗栽培規(guī)模及產(chǎn)量迅速擴大。由于新疆具有得天獨厚的光熱資源及環(huán)境資源優(yōu)勢，適宜紅棗種植，目前新疆已成為世界上最大的紅棗生產(chǎn)基地[2-4]。紅棗加工、商品化處理過程中，分級是紅棗采后保鮮、貯藏、加工以及流通等生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。紅棗采后初步分級是棗農(nóng)初步定價的重要依據(jù)。分級是提高產(chǎn)品附加值、增加經(jīng)濟效益的重要手段。分級包裝后的紅棗在大小、成熟度、色澤、品質(zhì)等方面基本一致，大幅提高了產(chǎn)品市場競爭力，減少損失，有利于運輸、儲藏，加速了紅棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程。

1紅棗分級階段

新疆南疆地區(qū)地處塔克拉瑪干沙漠的周邊，氣候干熱、晝夜溫差大、光照時間長，有利于棗果積累糖分與營養(yǎng)。新疆歷年棗樹種植面積及產(chǎn)量迅速增長，迫切需要研發(fā)紅棗商品化處理技術(shù)。我國紅棗品種繁多、外形不規(guī)則，果型介于中型果及小型果之間，比較難分級，嚴重影響棗農(nóng)增產(chǎn)增收。紅棗采后主要有3個分級階段：第一階段，紅棗的初期分級階段。紅棗采收后，為了方便定價需要進行初選，即對紅棗進行初分；第二階段，企業(yè)分級加工階段。企業(yè)采購紅棗之后要對紅棗進行等級劃分，這樣有利于進行紅棗的制干、包裝等加工環(huán)節(jié)。第三階段，高端分級階段。目前已將光電技術(shù)、機器視覺技術(shù)應(yīng)用于紅棗內(nèi)部品質(zhì)（糖度、硬度、酸度等）智能化無損檢測分級中。

2紅棗各階段分級設(shè)備類型與特點

2.1紅棗初期分級設(shè)備

紅棗采收后，棗農(nóng)要將參雜在紅棗中的雜質(zhì)、爛果等去除，還要將采回紅棗初步按個頭大小分成3級，以便定價。紅棗的初期分級主要采用滾筒式紅棗分級機。滾筒式分級設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、造價低，不但增加了農(nóng)民經(jīng)濟效益而且提高了棗農(nóng)種植紅棗的積極性?，F(xiàn)行的滾筒式分級設(shè)備主要有孔式、柵條式、層疊式分級機。

2.1.1滾筒孔式紅棗分級機滾筒孔式紅棗分級機的滾筒篩一般為圓柱形或圓臺形，篩孔為圓形或長圓形，都是按照正三角形或整齊交錯孔形排列[5]。

2.1.2滾筒柵條式紅棗分級機柵條式的分級機主要有2種：一種是柵條滾筒軸線與地面呈一定夾角；另一種是滾筒內(nèi)壁焊接有窄葉片，窄葉片呈螺旋形，在滾筒轉(zhuǎn)動過程中起到絞龍的作用，輔助紅棗軸向移動（圖1）。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、機型輕巧、成本低，能滿足廣大棗農(nóng)的需求。

2.1.3滾筒層疊式紅棗分級機層疊式紅棗分級機是將多個滾筒篩籠按重疊式安裝，具有結(jié)構(gòu)簡易、分級均勻等優(yōu)點，可一次將紅棗分成多個等級。在筒篩外形尺寸相同的條件下，柵條式筒篩的有效面積系數(shù)比孔式筒篩高50%，極大地提高了紅棗的通過性，既保證了分級質(zhì)量，又不易傷棗。

2.2企業(yè)加工紅棗的分級設(shè)備

企業(yè)加工紅棗的分級設(shè)備主要是滾杠式分級機（圖2）。滾杠式（別稱輥軸式）分級設(shè)備應(yīng)用極為廣泛，具體分為多層嵌套式（也稱復(fù)式）、直線排列式、變間隙式3種[6]。其中，滾杠變間隙式分級機結(jié)構(gòu)小巧、操作方便、可調(diào)性好、破損率低、串級率低、不易卡棗，分級效果較好。滾杠變間隙式紅棗分級機的輸送帶由分級滾杠組成，利用電機帶動，通過鏈條或皮帶傳動，帶動滾杠在托軌上移動，托軌高度不同導(dǎo)致滾杠間隙發(fā)生變化，從而實現(xiàn)紅棗分級。滾杠在鏈條槽內(nèi)移動的同時進行自轉(zhuǎn)。托軌分為三角形、階梯形2種，滾杠經(jīng)過每個三角形時相鄰滾杠的間隙隨之發(fā)生變化，處于三角形頂部和底端的滾杠間隙最大，調(diào)整托軌的高度可改變相鄰滾杠之間的間隙。

階梯形托軌的滾杠式紅棗分級機的滾杠間隔被安裝在特制鏈條頂部及鏈條槽中，所有滾杠都可自轉(zhuǎn)，安裝在鏈條槽里的滾杠可隨鏈條槽上下活動。不同高度托軌的滾杠間隙不同，脫軌高度降低，滾杠間隙增大。間隙漸變式紅棗分級機在紅棗分級過程中，滾杠因與皮帶的摩擦作用，做相對滾動，紅棗隨之不斷翻滾，以便分級（圖3）。滾杠式分級機械整體結(jié)構(gòu)簡單、分級效果較好、工作效率高、操作方便、設(shè)備占用空間相對較大，較適合企業(yè)。

2.3紅棗的高端分級設(shè)備

大棗經(jīng)過分級后，投入市場，價格檔次明顯拉開，對于上等紅棗，如新疆的哈密大棗、和田玉棗，應(yīng)進一步對其表面缺陷、成熟度、果形、顏色、成分等進行分級鑒定。

2.3.1光電式品質(zhì)分級設(shè)備光學(xué)分級機（光線式分級機）分級原理為：將紅棗排列在傳輸帶上，計算紅棗經(jīng)過光電系統(tǒng)下方的遮光時間，利用遮光時間與傳輸速度的關(guān)系獲得紅棗的外徑及大小。光電分級技術(shù)可同時對紅棗進行大小、外觀品質(zhì)、內(nèi)部品質(zhì)分級。圖4為光電式紅棗分級機，其傳送帶的合適位置上裝有2組由相對的射光器L及感光器R組成的、不同級別的分機器，當(dāng)紅棗隨傳送帶經(jīng)過分機器時，光束被遮擋住，通過計算遮光時間與傳輸速度得出紅棗的外徑及大小，實現(xiàn)分級。

外觀品質(zhì)分級機是用光束照射果品，利用光束反射率來判斷紅棗的差色程度、傷痕等。果品通過電子發(fā)光點時，光電管接收并測定其表面產(chǎn)生的反射光波長。不同顏色果品的反

射光的波長也不同。系統(tǒng)對采集的波長進行分析并進行取舍，實現(xiàn)分級。內(nèi)部品質(zhì)分級機利用一定波長的光照射產(chǎn)品，通過測定透過光的強度來推斷果實成熟度、內(nèi)部糖分含量、酸度等。目前，透光檢測法檢驗果品內(nèi)部品質(zhì)應(yīng)用效果較好[7]。

2.3.2機器視覺智能化分級設(shè)備機器視覺技術(shù)在水果分級方面應(yīng)用效果較好，并且取得了良好的經(jīng)濟效益。機器視覺紅棗分級設(shè)備利用圖像處理技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)無損檢測。計算機視覺檢測果品品質(zhì)不僅客觀、準確、快速，而且對果品無損傷，目前已廣泛應(yīng)用于蘋果、柑橘、西紅柿、桃子、梨等近球形單粒水果外觀品質(zhì)的檢測與分級[8]。基于計算機視覺的紅棗品質(zhì)檢測分級技術(shù)是利用MATLAB等圖像處理軟件對紅棗的大小、形狀、顏色、表面缺陷等外部品質(zhì)進行處理，提取外部品質(zhì)特征從而根據(jù)外觀等級進行分類。機器視覺智能化分級是對計算機科學(xué)、光學(xué)、自動化技術(shù)、模式識別、人工智能技術(shù)等進行綜合，可以迅速、大量、全面地獲取果品信息，一次性完成果梗完整性、果形、尺寸、果面損傷、成熟度等分級，得到果形大小、果面損傷面積等具體數(shù)值并進行分類[9]。

機器視覺系統(tǒng)（圖5）主要由圖像獲取、圖像處理分析、輸出或顯示3部分組成，通常需要將CCD攝像機、檢測裝置、傳送帶、計算機、伺服控制系統(tǒng)等設(shè)備[10]。分級時，水果在傳送帶上面，CCD攝像機裝在傳送帶的上方及周邊，在傳送帶的兩側(cè)安裝有檢測裝置。當(dāng)水果通過CCD攝像機時，CCD攝像機會通過圖像采集卡將水果圖像傳入計算機，計算機對圖像進行一系列處理，從而確定水果的特征信息，如顏色、直徑、形狀、表面損傷情況等，再根據(jù)處理結(jié)果控制伺服機構(gòu)，智能分析判定紅棗等級，電腦根據(jù)信息發(fā)出指令控制伺服機構(gòu)，分級執(zhí)行機構(gòu)實施相應(yīng)動作并與輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)相結(jié)合，最終實現(xiàn)果品的分級（圖5）。

3結(jié)論

目前，我國紅棗種植規(guī)模擴大、產(chǎn)業(yè)化進程不斷加速，迫切需要提高紅棗商品化處理技術(shù)，以增加紅棗產(chǎn)品附加值。根據(jù)我國國情和經(jīng)濟發(fā)展需求，對紅棗初期分級階段及企業(yè)分級階段而言，滾杠式紅棗分級機較為合適，基本可以滿足紅棗分級的要求，在我國今后一段時期內(nèi)仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。智能化紅棗分級設(shè)備尚不成熟，且成本高，但對于紅棗高端分級不可或缺[11]。因此，將機械式分級設(shè)備及智能化分級設(shè)備相結(jié)合，合理利用機械式分級設(shè)備及智能化分級設(shè)備，是紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

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