計算機算法在食品加工行業(yè)的應用

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)是對農(nóng)產(chǎn)品進行加工之后進而進入市場，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。隨著科學技術的發(fā)展，和計算機技術的提高，計算機算法越來越廣泛的應用于食品加工業(yè)中，推動了食品加工業(yè)的巨大發(fā)展，生產(chǎn)效率大為提高。本文將論述計算機算法在食品加工行業(yè)的背景與意義，以及計算機算法的具體應用。

1 研究背景及意義

食品加工也與人類息息相關，食品加工業(yè)由于是對農(nóng)產(chǎn)品的再加工，因此和農(nóng)產(chǎn)品的關系密切，它倆之間相互促進，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)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使農(nóng)業(yè)結構發(fā)生變革，農(nóng)產(chǎn)品的附加價值增大，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，同時對于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。而將計算機技術融入與食品加工業(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

我國計算機算法與食品加工業(yè)結合研究的起步較晚，在技術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水平有差距，需要進一步發(fā)展與提高。

2.2 加工質(zhì)量難以保證

許多設備比較陳舊，而且少有計算機控制系統(tǒng)，缺少先進的設備，無法進行精細的加工，加工的質(zhì)量良莠不齊。

2.3 自動化水平不足

大部分還需要人為操作機械，這樣認為經(jīng)驗與技術對食品的加工具有很大的干擾，同時也加重了農(nóng)民的勞動負荷。

2.4 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(chǎn)力

我國的科研機構與食品加工企業(yè)的合作不密切，在科研機構研發(fā)出一項新成果時，無法第一時間投入到實踐中。

2.5 生產(chǎn)機械結構不合理

我國對于技術水平低的機械產(chǎn)品生產(chǎn)過多，產(chǎn)品滯銷，無法賣出，而高科技機械生產(chǎn)又欠缺，導致無法供應市場需求，這導致生產(chǎn)的效率不高，設備運行等方面經(jīng)常出問題。

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

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

總的來說，同國外先進的食品加工與機械相比，我國的行業(yè)發(fā)展還比較落后，有巨大的發(fā)展空間。在引進國外的先進經(jīng)驗時，自主創(chuàng)新能力比較低，自身生產(chǎn)的產(chǎn)品缺乏特色。對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，這對食品加工業(yè)的計算機控制系統(tǒng)與自動化水平具有重要的意義。

3 計算機算法在食品加工業(yè)中的具體應用

3.1 計算機算法應用于肉類食品的檢測

目前我國的我國對于肉類食品的檢測多借助于人主觀上的感覺，首先這樣將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(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，這將大大提高檢測效率與質(zhì)量，同時也解放了人力資源。

3.1.1 計算機算法的檢測原理

計算機技術是通過對肉類食品進行圖像的采集，之后再進行處理與判斷而進行的。這個系統(tǒng)的工作原理較為復雜，大概工作流程為：當肉類食品經(jīng)過檢測位點時，檢測系統(tǒng)對它進行圖像采集，通過電信號產(chǎn)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，當處理完畢以后，若為合格，則將信號傳遞給下位采集器，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 計算機算法檢測的效果

（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）檢測識別度：對于肉類食品的檢測識別度在90%以上，已經(jīng)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(yōu)化，可以使識別度得到進一步的提高。

（3）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(qū)域，可以通過改變相應的算法，通過與產(chǎn)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(fā)更完備的計算機算法及其相應的設備做出了理論基礎，同時可以將此項檢測技術擴展到對其他產(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了食品加工業(yè)的發(fā)展，二者相互促進，形成了良性循環(huán)，使整個食品行業(yè)得以取得巨大的發(fā)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)量必然會大打折扣，將難以滿足人們的要求。在此以食品擠出機作為探討范例，來研究模糊控制技術的應用。模糊控制技術與傳統(tǒng)控制方法不同，它并沒有局限于數(shù)學模型，這在處理非線性的對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(chǎn)生足以使食品變熟的高溫。這時溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要的因素。溫度達不到食物沒有熟，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(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雜，在此不予過多的敘述，但是在長期的經(jīng)驗總結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系的。根據(jù)此項規(guī)則，在實踐的過程中不斷的修正，可以得出相應的查詢表，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地步。

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(xiàn)對溫度的控制?？梢詮V泛應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技術應用于膨化食品的加工中具有廣闊的發(fā)展前景。通過對控制規(guī)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(zhì)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(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擔，并且效率并不高。而食品分揀中計算機算法的融入使分揀系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，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算機對食品的圖像采集與分析完成的。在這個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，還有自適應的閾值。從這三個方面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。然后根據(jù)分類器根據(jù)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的進行食品信息的反饋，因此對于算法的要求比較嚴格。在實際工作中，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到要求。

關于分揀過程中發(fā)生錯誤分揀的分析：可能由于食品的發(fā)生部分殘缺，導致系統(tǒng)無法分辨；圖像采集發(fā)生偏差，進而識別發(fā)生錯誤；光線和圖像采集設備發(fā)生故障，對于實時的情況無法及時處理，出現(xiàn)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(fā)展前景，目前對于水產(chǎn)品的分揀技術發(fā)展較成熟，但是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進行處理。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(xiàn)象發(fā)生，因此如何解決這個問題也是必要的；最后在計算機算法上面同樣需要進行改進，現(xiàn)今的算法對于食品的分布要求較高，如果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，以盡可能提高食品分揀的工作效率。

4 結語：

計算機技術的發(fā)展為食品加工行業(yè)生產(chǎn)提供了巨大的推動力，使國家在食品上面供應方面的壓力大大減輕。計算機算法應用于肉類食品的檢測，大大減輕了人的工作負擔，對算法再加以改進準確度也會提高；計算機算法應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；計算機算法應用于食品分揀工作，使得生產(chǎn)效率大為提高。隨著計算機算法的日益精進，計算機算法在食品加工業(yè)中的應用也會更加廣泛，本文所論述的應用只是計算機在食品加工領域中的一小部分，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，應加大食品加工業(yè)與科研機構的合作力度，確保新一代的科技可以及時應用于實踐中。通過加強創(chuàng)新科研，促進食品加工業(yè)的迅速發(fā)展，以滿足社會和人民對食品行業(yè)的需求。

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