計(jì)算機(jī)算法在食品加工行業(yè)的應(yīng)用

食物是人類生存的必要物質(zhì)，它為人體提供必要的能量和營養(yǎng)物質(zhì)，食品加工業(yè)是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行加工之后進(jìn)而進(jìn)入市場，任何食物都需要經(jīng)過加工才能供人們食用，因此食品加工業(yè)是一個(gè)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，它保障了人們的基本物質(zhì)需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，計(jì)算機(jī)算法越來越廣泛的應(yīng)用于食品加工業(yè)中，推動(dòng)了食品加工業(yè)的巨大發(fā)展，生產(chǎn)效率大為提高。本文將論述計(jì)算機(jī)算法在食品加工行業(yè)的背景與意義，以及計(jì)算機(jī)算法的具體應(yīng)用。

1 研究背景及意義

食品加工也與人類息息相關(guān)，食品加工業(yè)由于是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的再加工，因此和農(nóng)產(chǎn)品的關(guān)系密切，它倆之間相互促進(jìn)，而我國雖然土地資源豐富，擁有廣闊的土地，但是由于人數(shù)眾多，人均占有土地在世界排名居于下游，農(nóng)業(yè)方面存在在著一些問題。食品加工業(yè)的發(fā)展可以使農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變革，農(nóng)產(chǎn)品的附加價(jià)值增大，從而提高農(nóng)民的收入。這可以有效的緩解我國的三農(nóng)問題，同時(shí)對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。而將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入與食品加工業(yè)中可以使農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工更有效率，農(nóng)產(chǎn)品的檢測也更加智能化，對(duì)于食品加工業(yè)來說是一場巨大的變革。

2 目前我國食品加工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 起步較晚

我國計(jì)算機(jī)算法與食品加工業(yè)結(jié)合研究的起步較晚，在技術(shù)水平的提升速度方面很快，但是不可忽視的是總體水平還與國外先進(jìn)水平有差距，需要進(jìn)一步發(fā)展與提高。

2.2 加工質(zhì)量難以保證

許多設(shè)備比較陳舊，而且少有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，缺少先進(jìn)的設(shè)備，無法進(jìn)行精細(xì)的加工，加工的質(zhì)量良莠不齊。

2.3 自動(dòng)化水平不足

大部分還需要人為操作機(jī)械，這樣認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)對(duì)食品的加工具有很大的干擾，同時(shí)也加重了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)荷。

2.4 先進(jìn)的科技無法第一時(shí)間與食品加工結(jié)合，不能及時(shí)成為生產(chǎn)力

我國的科研機(jī)構(gòu)與食品加工企業(yè)的合作不密切，在科研機(jī)構(gòu)研發(fā)出一項(xiàng)新成果時(shí)，無法第一時(shí)間投入到實(shí)踐中。

2.5 生產(chǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)不合理

我國對(duì)于技術(shù)水平低的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過多，產(chǎn)品滯銷，無法賣出，而高科技機(jī)械生產(chǎn)又欠缺，導(dǎo)致無法供應(yīng)市場需求，這導(dǎo)致生產(chǎn)的效率不高，設(shè)備運(yùn)行等方面經(jīng)常出問題。

2.6 我國對(duì)于食品加工行業(yè)的人才培養(yǎng)不重視，導(dǎo)致我國的專業(yè)研發(fā)人才不足，研發(fā)成果進(jìn)展緩慢，經(jīng)費(fèi)的不足導(dǎo)致無法集中精力鉆研技術(shù)性難題

在我國的高校中奴前還沒有相關(guān)的院系，僅僅少數(shù)學(xué)校開設(shè)了相關(guān)的專業(yè)，但是還比較冷門。

總的來說，同國外先進(jìn)的食品加工與機(jī)械相比，我國的行業(yè)發(fā)展還比較落后，有巨大的發(fā)展空間。在引進(jìn)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，自主創(chuàng)新能力比較低，自身生產(chǎn)的產(chǎn)品缺乏特色。對(duì)于食品的加工局限于初加工階段，精加工及后續(xù)需要依靠國外的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。而隨著計(jì)算機(jī)的普及，計(jì)算機(jī)算法廣泛應(yīng)用于食品加工的各個(gè)方面，這對(duì)食品加工業(yè)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與自動(dòng)化水平具有重要的意義。

3 計(jì)算機(jī)算法在食品加工業(yè)中的具體應(yīng)用

3.1 計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于肉類食品的檢測

目前我國的我國對(duì)于肉類食品的檢測多借助于人主觀上的感覺，首先這樣將會(huì)消耗大量的人力資源，其次，檢測員的鑒別能力對(duì)于食品的檢測也會(huì)產(chǎn)生重要影響，如果檢測員的專業(yè)能力不足，那么肉類的質(zhì)量將無法得到保證。如果將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于肉類的檢測中，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)肉類進(jìn)行檢測，這將大大提高檢測效率與質(zhì)量，同時(shí)也解放了人力資源。

3.1.1 計(jì)算機(jī)算法的檢測原理

計(jì)算機(jī)技術(shù)是通過對(duì)肉類食品進(jìn)行圖像的采集，之后再進(jìn)行處理與判斷而進(jìn)行的。這個(gè)系統(tǒng)的工作原理較為復(fù)雜，大概工作流程為：當(dāng)肉類食品經(jīng)過檢測位點(diǎn)時(shí)，檢測系統(tǒng)對(duì)它進(jìn)行圖像采集，通過電信號(hào)產(chǎn)生脈沖，傳導(dǎo)到上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)接受信號(hào)以后對(duì)此信息進(jìn)行分析處理，當(dāng)處理完畢以后，若為合格，則將信號(hào)傳遞給下位采集器，使產(chǎn)品通過；若產(chǎn)品不合格，則發(fā)出剔除指令，將不合格產(chǎn)品剔除。

3.1.2 計(jì)算機(jī)算法檢測的效果

（1）檢測速度：根據(jù)檢測象素的不同檢測的速度也不同，采集的象素越高，檢測的速度相應(yīng)就變慢。比如，采集384×288象素的圖像，一分鐘可檢測大約一百三十根左右的產(chǎn)品。相比人工的檢測速度已經(jīng)得到了很大提高。

（2）檢測識(shí)別度：對(duì)于肉類食品的檢測識(shí)別度在90%以上，已經(jīng)達(dá)到了很高水準(zhǔn)，但是還有上升的空間。通過對(duì)計(jì)算機(jī)算法的優(yōu)化，可以使識(shí)別度得到進(jìn)一步的提高。

（3）準(zhǔn)確度：由于對(duì)準(zhǔn)確率要求較高，目前92.5%的準(zhǔn)確率還有待進(jìn)一步的提高。主要原因是檢測過程中存在掃描的不敏感區(qū)域，可以通過改變相應(yīng)的算法，通過與產(chǎn)品輸送的設(shè)備進(jìn)行配合以解決此項(xiàng)問題。^[1]

3.1.3 計(jì)算機(jī)算法對(duì)肉類食品檢測的展望

通過對(duì)計(jì)算機(jī)算法在肉類檢測應(yīng)用的簡單介紹，說明計(jì)算機(jī)算法完全可以應(yīng)用于肉類食品的檢測，為開發(fā)更完備的計(jì)算機(jī)算法及其相應(yīng)的設(shè)備做出了理論基礎(chǔ)，同時(shí)可以將此項(xiàng)檢測技術(shù)擴(kuò)展到對(duì)其他產(chǎn)品，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(jìn)了食品加工業(yè)的發(fā)展，二者相互促進(jìn)，形成了良性循環(huán)，使整個(gè)食品行業(yè)得以取得巨大的發(fā)展。

3.2 計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于食品加工中的溫度控制

在加工食品的過程中溫度的控制極為重要，如果不能精確的控制食品的加工溫度，那么成品的質(zhì)量必然會(huì)大打折扣，將難以滿足人們的要求。在此以食品擠出機(jī)作為探討范例，來研究模糊控制技術(shù)的應(yīng)用。模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法不同，它并沒有局限于數(shù)學(xué)模型，這在處理非線性的對(duì)象中具有了很大的優(yōu)勢。目前模糊控制已經(jīng)在食品加工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

3.2.1 食品擠出機(jī)對(duì)溫度控制的工作原理

擠出機(jī)的工作原理為：食物在擠出機(jī)的擠壓作用下產(chǎn)生足以使食品變熟的高溫。這時(shí)溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要的因素。溫度達(dá)不到食物沒有熟，做成的成品沒有筋道，并且還得再次進(jìn)行蒸煮，而溫度過高則食物易變脆，同樣影響質(zhì)量。^[2]由于水的比熱容較大，比較容易調(diào)節(jié)，因此在溫度控制的介質(zhì)中大多以水為介質(zhì)。

3.2.2模糊控制算法的規(guī)則

模糊控制的算法比較復(fù)雜，在此不予過多的敘述，但是在長期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中可以摸索出一些規(guī)則。擠出溫度與溫度測量偏差以及冷卻液的量是有關(guān)系的。根據(jù)此項(xiàng)規(guī)則，在實(shí)踐的過程中不斷的修正，可以得出相應(yīng)的查詢表，雖然尚有偏差，但是基本可以滿足一般的查詢。同時(shí)可以在算法中結(jié)合積分，以解決控制余差的問題，進(jìn)而使控制效果達(dá)到最理想的地步。

3.2.3 計(jì)算機(jī)算法對(duì)于溫度控制的展望

計(jì)算機(jī)算法通過模糊控制的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制?？梢詮V泛應(yīng)用于膨化食品的加工中，而由于膨化食品的備受人們的歡迎使得此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于膨化食品的加工中具有廣闊的發(fā)展前景。通過對(duì)控制規(guī)律的進(jìn)一步探索使模糊控制更加精確，進(jìn)而加工出口感更好，質(zhì)量更高，同時(shí)更有利于人體健康的食品。

3.3 計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于食品的分揀

計(jì)算機(jī)算法在食品分揀中同樣可以發(fā)揮重要作用，在傳統(tǒng)的分揀中主要依靠手工分揀，這樣增加了人的工作負(fù)擔(dān)，并且效率并不高。而食品分揀中計(jì)算機(jī)算法的融入使分揀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，生產(chǎn)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(jì)算機(jī)對(duì)食品的圖像采集與分析完成的。在這個(gè)過程中的算法將食品劃分為三方面的要素：食品的形態(tài)特征，食品的顏色，還有自適應(yīng)的閾值。從這三個(gè)方面將采集到的圖像進(jìn)行處理，并進(jìn)行特征性的抽取，確定各自的分選精度。然后根據(jù)分類器根據(jù)特征進(jìn)行分門別類，最終計(jì)算出結(jié)果。

3.3.2食品分選結(jié)果及結(jié)果分析

由于食品分揀工作在實(shí)踐中需要及時(shí)的進(jìn)行食品信息的反饋，因此對(duì)于算法的要求比較嚴(yán)格。在實(shí)際工作中，食品分揀的優(yōu)質(zhì)框中的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品保證在了90%以上，不合格框中的不合格的產(chǎn)品在80%以上，然后經(jīng)過再一次的分揀基本可以達(dá)到要求。

關(guān)于分揀過程中發(fā)生錯(cuò)誤分揀的分析：可能由于食品的發(fā)生部分殘缺，導(dǎo)致系統(tǒng)無法分辨；圖像采集發(fā)生偏差，進(jìn)而識(shí)別發(fā)生錯(cuò)誤；光線和圖像采集設(shè)備發(fā)生故障，對(duì)于實(shí)時(shí)的情況無法及時(shí)處理，出現(xiàn)錯(cuò)誤^[3]。

3.3.3 計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于食品分揀的展望

計(jì)算機(jī)算法的食品分揀具有光明的發(fā)展前景，目前對(duì)于水產(chǎn)品的分揀技術(shù)發(fā)展較成熟，但是將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于其他的食品加工中也是完全可行的，但是在實(shí)際工作中仍然有一些問題需要進(jìn)行處理。比如對(duì)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(jìn)行進(jìn)一步的研究；有時(shí)候在傳送帶上會(huì)有食品粘連的現(xiàn)象發(fā)生，因此如何解決這個(gè)問題也是必要的；最后在計(jì)算機(jī)算法上面同樣需要進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)今的算法對(duì)于食品的分布要求較高，如果分布過于密集計(jì)算機(jī)的分選效果將大大降低，因此應(yīng)深入研究新的算法，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，以盡可能提高食品分揀的工作效率。

4 結(jié)語：

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為食品加工行業(yè)生產(chǎn)提供了巨大的推動(dòng)力，使國家在食品上面供應(yīng)方面的壓力大大減輕。計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于肉類食品的檢測，大大減輕了人的工作負(fù)擔(dān)，對(duì)算法再加以改進(jìn)準(zhǔn)確度也會(huì)提高；計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于制作熟食或者膨化食品中的溫度控制，使制作過程中的溫度控制精確化，制作出的食品更加美味可口；計(jì)算機(jī)算法應(yīng)用于食品分揀工作，使得生產(chǎn)效率大為提高。隨著計(jì)算機(jī)算法的日益精進(jìn)，計(jì)算機(jī)算法在食品加工業(yè)中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛，本文所論述的應(yīng)用只是計(jì)算機(jī)在食品加工領(lǐng)域中的一小部分，在食品加工的其他行業(yè)同樣具有可行性。在今后的發(fā)展中，應(yīng)加大食品加工業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的合作力度，確保新一代的科技可以及時(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。通過加強(qiáng)創(chuàng)新科研，促進(jìn)食品加工業(yè)的迅速發(fā)展，以滿足社會(huì)和人民對(duì)食品行業(yè)的需求。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.xwlcp.cn/w/qk/21223.html