高 嬌，禹振軍，蔣 彬，熊 波，張迪婧

(北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079)

0 引言

禽蛋是最受人們歡迎的重要農(nóng)產(chǎn)品之一，我國禽蛋的消費以鮮禽蛋和二次加工的整蛋為主，禽蛋的消費量極大[1]。在禽蛋加工過程中的一個重要步驟是檢測分級，即把破損蛋(主要是裂紋蛋)從好蛋中挑出來，將禽蛋按照一定標準分開包裝，不僅保證了禽蛋產(chǎn)品的品質(zhì)，還提高了經(jīng)濟效益。目前，較通用的檢測分級工作主要是對蛋的大小、干凈程度、蛋殼顏色及裂紋蛋進行分選，分級方式可根據(jù)生產(chǎn)加工量選擇人工、半機械化和自動化[2]。我國禽蛋檢測分級工作仍然以人工為主，即傳統(tǒng)的照蛋法和敲蛋法，通過人的眼睛和耳朵進行識別。人工檢測效率低、易受操作人員水平影響，極大限制了禽蛋的產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。近年來，國內(nèi)外學(xué)者通過模擬人工檢測方法，采用計算機視覺和音頻檢測等技術(shù)，研究禽蛋新鮮度、蛋殼裂紋等檢測分級方法，取得了一定的成效，提升了禽蛋品質(zhì)檢測與分級的機械化水平[3-4]。本文梳理了禽蛋產(chǎn)品檢測分級機械化技術(shù)發(fā)展進程、現(xiàn)階段技術(shù)水平及存在的問題，為禽蛋產(chǎn)品檢測分級機械化技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 技術(shù)發(fā)展進程

1.1 禽蛋分級機械化

禽蛋檢測與分級是蛋品產(chǎn)后初加工的重要組成步驟，分級主要是依據(jù)蛋品的質(zhì)量大小，蛋品分級機械化技術(shù)的研究起步較早，始于20世紀40年代。以蛋品的質(zhì)量為分級依據(jù)，世界首臺雞蛋分級機是由荷蘭MOBA公司生產(chǎn)，于1947年問世，生產(chǎn)能力僅為1 600枚/h，稱量誤差也較大。該公司采用杠桿原理進行稱量分級，利用30年時間對設(shè)備進行升級改造，1970年將蛋品稱量分級與自動包裝集成在一臺機器上，同時生產(chǎn)能力提高到14 400枚/h，稱量分級誤差也大大降低[5]。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，蛋品分級機的稱量部分由純機械向機電一體化方向轉(zhuǎn)變，使用電子稱量替代天平稱量，生產(chǎn)能力大幅度提升，在1993年推出的Omnia系列機器最低生產(chǎn)效率為3萬枚/h[6]。目前，禽蛋分級設(shè)備做的比較好的公司如荷蘭的MOBA公司和日本的NABEL公司生產(chǎn)的高效率蛋品分級包裝機，基本上采用零速電子稱量方式對禽蛋進行稱量分級，質(zhì)量精確到0.1 kg，而且稱量速度快，分級效率高[7]。

國內(nèi)蛋品分級研究起步于20世紀70年代，較為代表性的企業(yè)有深圳振野蛋品智能設(shè)備有限公司，該公司生產(chǎn)的ZYF-J3L(IK)型蛋品分級機，生產(chǎn)效率為5 400枚/h[8]。該設(shè)備采用動態(tài)稱量的方式對禽蛋進行稱量，此種方法稱量的精度較低，但目前國內(nèi)蛋品分級設(shè)備多采用動態(tài)稱量的方式進行分級[9-10]。部分研究人員采用靜態(tài)稱量的方式，即將單個雞蛋放到秤盤上，讀取穩(wěn)定質(zhì)量值后判斷等級，再將雞蛋撥到分級線進行分級，此方法精度高但作業(yè)效率低，未被廣泛應(yīng)用[11]。市場上主流的蛋品稱量分級機生產(chǎn)效率為1萬～2萬枚/h。

1.2 禽蛋檢測機械化

國外在20世紀90年代初就有禽蛋檢測方面基礎(chǔ)性研究，1992年美國的DIAMOND公司研制了全自動破損檢測機；1996年利用機器視覺技術(shù)研發(fā)全自動污垢檢測機。1998年日本的NABEL公司發(fā)布了自動蛋殼裂縫檢查裝置“ACD”系統(tǒng)；2000年又發(fā)布了應(yīng)用分光技術(shù)對禽蛋進行非破壞自動血蛋檢查裝置“ABD”系統(tǒng)。2010年開始應(yīng)用機器視覺檢測禽蛋的好壞。生產(chǎn)方面，MOBA、NABEL、DIAMOND等公司陸續(xù)生產(chǎn)出禽蛋裂紋在線檢測的分級設(shè)備和生產(chǎn)線，目前大型的設(shè)備處理能力已達18萬枚/h[12]。

國內(nèi)禽蛋自動檢測技術(shù)研究從2000年以后逐步開展，以華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、江蘇大學(xué)及福州大學(xué)等高校為主。主要基于兩個技術(shù)，一是通過分析敲擊蛋殼的聲音來檢測，另一個是通過機器視覺分析蛋殼圖片來檢測。2004年，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究者建立了鴨蛋在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要利用音頻分析方法來分析禽蛋蛋殼的裂紋，依靠采集敲擊鴨蛋的聲音信號，將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進入計算機進行頻譜分析，建立好蛋與壞蛋的判別模型進行檢測，該系統(tǒng)好蛋檢測率93%，壞蛋檢測率91%[13]。2005年，陳紅等[14]應(yīng)用計算機視覺技術(shù)檢測鴨蛋品質(zhì)(顏色、大小、新鮮度)，設(shè)計了鴨蛋品質(zhì)自動檢測分級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了鴨蛋品質(zhì)參數(shù)的在線檢測。近幾年，國內(nèi)學(xué)者在采用彩色視覺系統(tǒng)和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合來對殼體缺陷進行研究等方面取得一定進展，但大部分還停留在實驗室階段，真正生產(chǎn)應(yīng)用的禽蛋在線自動檢測生產(chǎn)線仍然較少[15]。

2 技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)外整體情況

目前，國內(nèi)的禽蛋分級設(shè)備多基于機械天平測質(zhì)量，根據(jù)禽蛋的質(zhì)量對其進行分類，基本可以滿足質(zhì)量分類標準要求，但分級效率低，為5 400～30 000枚/h左右，與世界先進蛋品分級設(shè)備相比要低很多。機器視覺檢測技術(shù)和音頻檢測技術(shù)是禽蛋品質(zhì)無損檢測最常用的方法。另還有利用蛋的動力學(xué)特性或電學(xué)、機械學(xué)特性來檢測，還有化學(xué)檢測法、生物檢測法及綜合檢測法等。但禽蛋的內(nèi)部品質(zhì)、裂紋等檢測只是比較粗略地分類，市場上自動化禽蛋品質(zhì)無損檢測機械設(shè)備較少。而發(fā)達國家生產(chǎn)的蛋品分級包裝生產(chǎn)線效率較高，采用零速電子稱量方式對禽蛋進行稱量分級，質(zhì)量精確到0.1 kg，而且稱量速度快，分級效率高，且可與禽蛋自動化無損檢測設(shè)備聯(lián)合作業(yè)，效率最高可達18萬枚/h。其中，MOBA公司是世界領(lǐng)先的禽蛋分類、包裝和加工機器設(shè)備制造商，該公司生產(chǎn)的雞蛋自動分級包裝設(shè)備規(guī)格多、效率高，國際市場占有率達50%，在中國占據(jù)高端雞蛋加工設(shè)備市場份額的95%[10]。

2.2 北京市實際情況

北京市家禽養(yǎng)殖總量為974.8萬只，飼料加工、飼喂、飲水和清糞等環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)機械化作業(yè)，但撿蛋、清洗、檢測和分級等環(huán)節(jié)機械化水平相對較低。經(jīng)過調(diào)研了解到，北京地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖規(guī)模10萬只以下的養(yǎng)殖場，對于檢測分級設(shè)備應(yīng)用較少，需求也較少，一部分小規(guī)模養(yǎng)殖場無需蛋品分級檢測，另一部分采用人工分級的方法。養(yǎng)殖規(guī)模100萬只以上的企業(yè)，多采用國外進口的成套蛋品檢測分級設(shè)備。中等規(guī)模的養(yǎng)殖場多采用國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的蛋品檢測分級設(shè)備，人工輔助作業(yè)，作業(yè)效率在5 400～30 000枚/h。

3 存在的問題及發(fā)展建議

3.1 存在的問題

3.1.1應(yīng)用程度低

國內(nèi)禽蛋裂紋檢測主要以人工或半機械化檢測為主，通過輔助燈光照射觀察蛋殼表面的完整性來判斷。人工檢測準確率低且容易眼疲勞，準確度隨著檢測時間的推移逐漸降低，難以滿足禽蛋自動化快速檢測加工的要求，阻礙了禽蛋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步。國內(nèi)禽蛋養(yǎng)殖場對于成套的禽蛋檢測設(shè)備應(yīng)用相對較少，只有少數(shù)大型的蛋品企業(yè)進口國外禽蛋檢測加工設(shè)備。隨著禽蛋行業(yè)檢測標準的提高，禽蛋養(yǎng)殖場對國外禽蛋檢測設(shè)備的需求量逐漸增大，檢測設(shè)備進口數(shù)量呈逐年上升趨勢。

3.1.2重視程度不夠

一是養(yǎng)殖場對禽蛋產(chǎn)后初加工環(huán)節(jié)重視不夠，對禽蛋品質(zhì)的檢測和質(zhì)量分級多采用人工或半機械化作業(yè)，尤其是中小規(guī)模養(yǎng)殖場，將禽蛋產(chǎn)品不經(jīng)加工直接銷售，價格低廉導(dǎo)致經(jīng)濟效益低。經(jīng)過調(diào)研了解到，一方面中小規(guī)模養(yǎng)殖場滿足于現(xiàn)有的經(jīng)濟收入，對于禽蛋品質(zhì)提升提高經(jīng)濟效益愿望不強烈；另一方面中小規(guī)模養(yǎng)殖場消息閉塞，對新興的蛋品分級、檢測機械化技術(shù)和裝備了解的較少，或?qū)ψ鳂I(yè)效果、經(jīng)濟效益情況存有疑慮。

二是政府部門對禽蛋產(chǎn)后初加工環(huán)節(jié)重視不夠，在農(nóng)機購置補貼目錄、相關(guān)農(nóng)機統(tǒng)計工作中均沒有包括檢測、分級環(huán)節(jié)的設(shè)備，沒有將禽蛋產(chǎn)后初加工作為重要環(huán)節(jié)關(guān)注，宣傳推廣力度不夠。

三是家禽機械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)對禽蛋產(chǎn)后初加工環(huán)節(jié)重視不夠。由于市場需求不大，以及政府部門重視程度不夠，機械設(shè)備生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)加工禽蛋檢測分級設(shè)備積極性不高。

3.1.3核心技術(shù)有待提高

目前，國內(nèi)有關(guān)禽蛋品質(zhì)檢測的研究及檢測功能較單一，利用光學(xué)、聲學(xué)特性進行無損檢測雖然已經(jīng)取得一定成果，相關(guān)研究現(xiàn)有的成熟技術(shù)手段和方法與實際生產(chǎn)需要仍有距離，機械設(shè)備自動化程度不高，需要人工輔助作業(yè)。市場上現(xiàn)有的蛋品分級設(shè)備作業(yè)效率低，稱量核心技術(shù)需要進一步突破，以提高蛋品分級效率。

3.2 發(fā)展建議

3.2.1加大宣傳推廣力度

多措并舉，加大禽蛋分級檢測機械化技術(shù)和裝備的宣傳力度，通過農(nóng)機展會展示、項目帶動、示范培訓(xùn)和媒體宣傳等多種方式，讓禽蛋養(yǎng)殖企業(yè)多了解分級檢測機械化技術(shù)和裝備的應(yīng)用效果替換人工作業(yè)后禽蛋品質(zhì)的提升和節(jié)本增效情況，促進禽蛋養(yǎng)殖企業(yè)主動了解、接受這項技術(shù)，推動禽蛋分級檢測機械化技術(shù)和裝備的推廣應(yīng)用。

3.2.2加大科技研發(fā)力度

國內(nèi)相關(guān)研究應(yīng)該在現(xiàn)有成熟技術(shù)手段和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際生產(chǎn)需要適當拓展綜合檢測項目，與一些精密儀器和機械結(jié)合起來，投入到實際生產(chǎn)線中，以滿足禽蛋產(chǎn)業(yè)品質(zhì)提升的需要。研究吸收國外禽蛋檢測分級設(shè)備的核心技術(shù)，不斷加以改進創(chuàng)新，提高國產(chǎn)蛋品檢測設(shè)備的自動化、智能化技術(shù)水平。

3.2.3加強產(chǎn)學(xué)研推部門聯(lián)合

建立暢通的產(chǎn)學(xué)研推部門聯(lián)合工作機制，加強最新科研成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，便于對新技術(shù)、新裝備的推廣應(yīng)用。大專院校、科研院所等單位研發(fā)的禽蛋分級檢測新技術(shù)應(yīng)與機械生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)機推廣部門聯(lián)合，開展相應(yīng)的生產(chǎn)試驗，檢測新技術(shù)、新裝備的適用性、可靠性，對存在的問題進行調(diào)試改進，加快新技術(shù)、新裝備的成果轉(zhuǎn)化，推動禽蛋分級檢測機械化技術(shù)和裝備不斷更新?lián)Q代，提升禽蛋分級檢測機械化技術(shù)和裝備的科技含量水平。

4 結(jié)束語

禽蛋檢測分級機械化技術(shù)研究在國外起步較早，技術(shù)研究、應(yīng)用發(fā)展較快，禽蛋檢測分級可聯(lián)合作業(yè)，作業(yè)效率高，精度高，設(shè)備種類多樣，占據(jù)國際市場份額50%。國內(nèi)禽蛋檢測分級機械化技術(shù)研究起步較晚，且由于政府部門、科研機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和養(yǎng)殖場等重視程度不夠，技術(shù)裝備應(yīng)用率較低，導(dǎo)致技術(shù)裝備研究發(fā)展緩慢，滯后于發(fā)達國家。應(yīng)加強禽蛋檢測分級核心技術(shù)科研攻關(guān)、加大禽蛋檢測分級機械化技術(shù)的宣傳力度，推動技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用，提高國產(chǎn)禽蛋的質(zhì)量和競爭力，拉動家禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展。