大蒜分級(jí)的方法和分級(jí)機(jī)械原理探析

大蒜分級(jí)的方法和分級(jí)機(jī)械原理探析 我國(guó)是世界上最大的大蒜生產(chǎn)國(guó)，大蒜的種植面積和產(chǎn)量均居世界前列，在世界大蒜貿(mào)易總額中占60%70%的份額1,2。大蒜味道辛辣，風(fēng)味獨(dú)特，含有氨基酸、肽類、蛋白質(zhì)、糖類、無(wú)機(jī)鹽及含硫化合物等多種成分，具有殺菌、抑菌、抗毒等醫(yī)療和保健功能、對(duì)高血脂、糖尿病、心臟病及腸胃等病癥有減輕癥狀及治療作用，是著名的食藥兩用植物，深受人們喜愛(ài)。目前，大蒜出口規(guī)格一般按直徑分為6.5cm、6cm、5.5cm、5cm、4.5cm和小散級(jí)六個(gè)級(jí)別，其中6.0cm以上為大混級(jí)，5.56.0cm為中混級(jí)，5.5cm以下為小混級(jí)3。大蒜品級(jí)的不同導(dǎo)致大蒜價(jià)格也有很大差異。為更好拓展國(guó)際市場(chǎng)空間，必須大力提高大蒜產(chǎn)業(yè)化水平和大蒜產(chǎn)業(yè)層次，利用科技成果優(yōu)勢(shì)，提高大蒜產(chǎn)業(yè)整體效益。目前國(guó)內(nèi)大蒜的種植與收獲已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但是對(duì)大蒜分級(jí)的研究較少，本文研究了大蒜分級(jí)的方法和分級(jí)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)大蒜分級(jí)采用的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了概括。1、分級(jí)原理1.1、人工分級(jí)原理現(xiàn)階段，我國(guó)大蒜分級(jí)大部分依靠人工分級(jí)，農(nóng)戶憑自己的經(jīng)驗(yàn)通過(guò)肉眼觀察大蒜直徑來(lái)對(duì)大蒜進(jìn)行分級(jí)。使用這種分級(jí)方法要求操作者擁有較長(zhǎng)的工作經(jīng)驗(yàn)才能熟練操作，操作者很難嚴(yán)格按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)精度很低，使得大蒜的品質(zhì)很難保證，在國(guó)際上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，大蒜的價(jià)格和農(nóng)民收入也因此受到很大的影響。1.2、基于大蒜頭直徑與重量的線性相關(guān)性分級(jí)原理大蒜是按尺寸大小分級(jí)的，單個(gè)蒜頭越重，蒜頭的直徑也就越大。通過(guò)實(shí)際測(cè)量，發(fā)現(xiàn)大蒜頭直徑尺寸與重量之間存在線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)約為0.920.98，因此按尺寸大小分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)可近似轉(zhuǎn)變?yōu)榘粗亓看笮?duì)大蒜分級(jí)。但是由于大蒜直徑與重量之間非完全的線性關(guān)系以及分級(jí)誤差的影響，個(gè)別大蒜會(huì)出現(xiàn)混級(jí)現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)提出一種利用拉普拉斯公式及其函數(shù)值分布表來(lái)提高大蒜重量分級(jí)準(zhǔn)確度的方法。以此可以檢驗(yàn)分級(jí)機(jī)構(gòu)分級(jí)的準(zhǔn)確性和作為因各等級(jí)大蒜的混級(jí)限量而適度調(diào)整等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)4。1.3、篩網(wǎng)分級(jí)原理篩網(wǎng)分級(jí)是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的分級(jí)原理之一，大部分的大蒜分級(jí)機(jī)就是基于此原理設(shè)計(jì)的。市場(chǎng)現(xiàn)有的大蒜分級(jí)機(jī)主要有兩種類型，一種是采用滾筒式篩網(wǎng)的分級(jí)機(jī)，如圖1所示，另一種是采用平板式篩網(wǎng)的分級(jí)機(jī)，如圖2所示。1.傳送帶;2.電機(jī);3.主動(dòng)齒輪;4.支架;5.從動(dòng)齒圈;6.三級(jí)分級(jí)筒;7.二級(jí)分級(jí)筒;8.一級(jí)分機(jī)筒;9.工作臺(tái)。1.級(jí)分揀孔;2.二級(jí)分揀孔;3.三級(jí)分揀孔。滾筒式篩網(wǎng)分級(jí)裝置主要由依次套裝在一起的一級(jí)分級(jí)筒、二級(jí)分級(jí)筒和三級(jí)分級(jí)筒組成。篩孔直徑從一級(jí)到三級(jí)逐漸減小。篩筒與水平面成一角度，在電機(jī)帶動(dòng)篩筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，篩筒內(nèi)的大蒜隨之滾動(dòng)。在這一過(guò)程中，直徑較小的大蒜將通過(guò)一級(jí)分級(jí)筒上的篩孔落入二級(jí)分級(jí)筒中，直徑更小的大蒜將通過(guò)二級(jí)分級(jí)筒上的篩孔落入三級(jí)分級(jí)筒中。最后大混級(jí)大蒜留在一級(jí)分機(jī)筒中，中混級(jí)大蒜留在二級(jí)分機(jī)筒中，小混級(jí)大蒜留在三級(jí)分機(jī)筒中，與各級(jí)篩筒相連的匯料筒將各個(gè)等級(jí)的大蒜收集起來(lái)從而完成大蒜分級(jí)工作。平板式篩網(wǎng)大蒜分級(jí)機(jī)原理與之類似，篩網(wǎng)通過(guò)工作臺(tái)傾斜。篩網(wǎng)分為三個(gè)區(qū)域，從高到低各區(qū)域上篩孔直徑依次增大，在大蒜依靠自身重力下落過(guò)程中落入相應(yīng)孔內(nèi)完成分級(jí)工作。1.4、基于機(jī)器視覺(jué)原理分級(jí)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在農(nóng)作物采摘、病蟲(chóng)害防治等方面應(yīng)用廣泛5-6，而利用機(jī)器視覺(jué)也可以實(shí)現(xiàn)大蒜的自動(dòng)化分級(jí)。如圖3所示，該分級(jí)機(jī)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。通過(guò)硬件系統(tǒng)中的攝像機(jī)對(duì)大蒜進(jìn)行拍攝取樣，在計(jì)算機(jī)VC6.0編譯環(huán)境下對(duì)采集的大蒜蒜頭圖像進(jìn)行處理，從而得到大蒜的最大橫截面直徑，將按尺寸大小分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)榛趫D像處理對(duì)大蒜進(jìn)行分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)7。這種分級(jí)方法減少了大蒜與機(jī)械摩擦而造成的表皮損傷，保證了大蒜的完整性。1.支架;2.MV-3000UC工業(yè)攝像機(jī);3.AFT vision機(jī)器視覺(jué)漫反射圓頂光源;4.大蒜;5.暗室;6.機(jī)器視覺(jué)光源控制器;7.計(jì)算機(jī)。2、結(jié)語(yǔ)目前國(guó)內(nèi)對(duì)大蒜分級(jí)研究還比較少，除少數(shù)分級(jí)原理如使用篩網(wǎng)被小規(guī)模推廣外，大多數(shù)大蒜分級(jí)方法未被大范圍推廣，制約了大蒜深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。基于機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)的分級(jí)方法能有效提高分級(jí)效率和分級(jí)精度，降低大蒜破損率，從而可提高大蒜整體品質(zhì)，推動(dòng)大蒜產(chǎn)業(yè)更深層次的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，機(jī)械化與自動(dòng)化分級(jí)方法必將取代傳統(tǒng)的人工分級(jí)方法，推動(dòng)大蒜分級(jí)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 張吉國(guó).中國(guó)大蒜出口態(tài)勢(shì)與發(fā)展研究J.農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2009,30(9):95-99.2 潘月紅.我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析與展望J.中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2012,18(11):22-26.3 王以元，劉錫全，陳愛(ài)紅.大蒜出口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及達(dá)標(biāo)技術(shù)的研究簡(jiǎn)報(bào)J.當(dāng)代生物農(nóng)業(yè)，2005(Z1):57-58.大蒜分級(jí)的方法和分級(jí)機(jī)械原理探析