計算機算法在食品加工行業的應用

馬宏恩　劉奇付

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

【關鍵詞】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，食品加工業由于是對農產品的再加工，因此和農產品的關系密切，它們之間相互促進。我國雖然土地資源豐富，但是由于人數眾多，人均占有土地在世界排名居于下游，因此農業方面存在著一些問題。食品加工業的發展可以使農業實現產業化，使農業結構發生變革，使農產品的附加價值增大，從而提高農民的收入。這可以有效地緩解我國的“三農”問題，同時對農業的可持續發展具有重要作用。而將計算機技術融入食品加工業中可以使農產品的生產加工更有效率，農產品的檢測也更加智能化，對于食品加工業來說是一場巨大的變革。

2 我國食品加工業的生產現狀

？譹？訛起步較晚。我國計算機算法與食品加工業的結合起步較晚，雖然在技術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總體水平還與國外先進水平有差距，需要進一步發展與提高。？譺？訛加工質量難以保證。許多設備比較陳舊，而且少有計算機控制系統，缺少先進的設備，無法進行精細的加工，加工的質量良莠不齊。？譻？訛自動化水平不足。大部分還需要人為操作機械，這種依靠人的經驗與技術對食品加工的做法，對食品加工業具有很大的干擾，同時也加重了農民的勞動負荷。？譼？訛先進的科技無法第一時間與食品加工結合，不能及時成為生產力。我國科研機構與食品加工企業的合作不密切，科研機構研發出新成果后，無法第一時間投入實踐中。？譽？訛生產機械結構不合理。我國對技術水平低的機械產品生產過多，導致產品滯銷，無法賣出，而高科技機械生產又欠缺，導致無法供應市場需求，從而導致企業生產效率不高，設備運行等方面經常出問題。？譾？訛缺乏專業人才。我國對于食品加工行業的人才培養不重視，導致我國的專業研發人才不足，研發成果進展緩慢，而經費的不足也導致相關科技人員無法集中精力鉆研技術性難題。目前，在我國高校中還沒有與食品加工業相關的院系，僅僅有少數學校開設了相關的專業，而且還比較冷門。

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

3 計算機算法在食品加工業中的具體應用

3.1 計算機算法應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生重要影響，如果檢測員的專業能力不足，那么肉類的質量將無法得到保證。如果將計算機技術應用于肉類的檢測中，通過計算機技術對肉類進行檢測，將大大提高檢測效率與質量，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。這個系統的工作原理較為復雜，大概工作流程為當肉類食品經過檢測位點時，檢測系統對它進行圖像采集，通過電信號產生脈沖，傳導到上位計算機，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，若產品合格，則將信號傳遞給下位采集器，使產品通過；若產品不合格，則發出剔除指令，將不合格產品剔除。

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根產品。相比人工的檢測速度已經得到了很大提高。？譺？訛檢測識別度：對于肉類食品的檢測識別度在90%以上，已經達到了很高水準，但是還有上升的空間。通過對計算機算法的優化，可以使識別度得到進一步的提高。？譻？訛準確度：由于對準確率要求較高，目前92.5%的準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域，可以通過改變相應的算法，通過與產品輸送的設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用中的簡單介紹，說明計算機算法完全可以應用于肉類食品的檢測，為開發更完備的計算機算法及其相應的設備奠定了理論基礎，同時可以將此項檢測技術擴展到其他產品的檢測，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的發展，二者相互促進，形成了良性循環，使整個食品行業得到巨大的發展。

3.2 計算機算法應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，研究模糊控制技術的應用。模糊控制技術與傳統控制方法不同，它并沒有局限于數學模型，這在處理非線性對象時具有很大的優勢。目前模糊控制已經在食品加工業中廣泛應用。

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生足以使食品變熟的高溫。這時溫度是影響產品質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，同樣影響質量[2]。由于水的比熱容較大，比較容易調節，因此在溫度控制的介質中大多以水為介質。

3.2.2 模糊控制算法的規則

模糊控制的算法比較復雜，在此不予過多敘述，但在長期的經驗總結中可以摸索出一些規則。擠出溫度與溫度測量偏差及冷卻液的量有關。根據此項規則，在實踐的過程中不斷地修正，可以得出相應的查詢表，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。

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對溫度的控制，可以廣泛應用于膨化食品的加工中。膨化食品備受人們歡迎，此項技術應用于膨化食品的加工，將具有廣闊的發展前景。通過對控制規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、質量更高，同時更有利于人體健康的食品。

3.3 計算機算法應用于食品的分揀

計算機算法在食品分揀中同樣可以發揮重要作用，傳統的分揀主要依靠手工分揀，增加了人的工作負擔，并且效率不高。而在食品分揀中融入計算機算法，使分揀系統實現了自動化，進而使生產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：食品的形態特征、食品的顏色及食品自適應的閾值。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。然后分類器根據特征進行分門別類，最終計算出結果。

3.3.2 食品分選結果及結果分析

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格。在實際工作中，食品分揀優質框中的優質產品保證在了90%以上，不合格框中的不合格產品在80%以上，然后經過再一次的分揀基本可以達到要求。關于分揀過程中發生錯誤分揀的情況，有以下幾個原因：食品發生部分殘缺，導致系統無法分辨；圖像采集發生偏差，進而識別發生錯誤；光線和圖像采集設備發生故障，對于實時的情況無法及時處理，出現錯誤[3]。

3.3.3 計算機算法應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展前景，目前對于水產品的分揀技術發展較成熟，而將此項技術應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象發生，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，因此應深入研究新的算法，在原有基礎上進一步改進，以盡可能地提高食品分揀工作的效率。

參 考 文 獻

[1]廖克順.數學方法在計算機算法中的應用[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中的應用綜述[J].軟件導刊，2017，16（9）：209-211.

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

[責任編輯：陳澤琦]