專(zhuān)家呼吁：應大力推廣水果品質(zhì)機械化分選技術(shù)

　　中國農業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養工程學(xué)院教授韓東海長(cháng)期從事水果機械化分選技術(shù)的教學(xué)與研究，他在對我國水果產(chǎn)品加工分選技術(shù)現狀進(jìn)行較為深入調查的基礎上，撰寫(xiě)了《水果品質(zhì)機械化分選是產(chǎn)業(yè)興旺的關(guān)鍵》。文章分析了我國水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題，闡述了水果機械化分選技術(shù)的價(jià)值和意義，介紹了水果分選機械化技術(shù)構成，對大力推廣水果品質(zhì)分選機械化技術(shù)提出了建議?，F將文章全文登載，供讀者參考。——編者按

　　水果品質(zhì)機械化分選是產(chǎn)業(yè)興旺的關(guān)鍵

　　一、水果產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題

　　當前，中國的水果產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)類(lèi)似，供需關(guān)系正面臨著(zhù)不可忽視的結構性失衡?？傮w上是中低端產(chǎn)品過(guò)剩，高端產(chǎn)品供給不足。

　　以蘋(píng)果為例，2013/2014產(chǎn)季中國蘋(píng)果產(chǎn)量達到3800萬(wàn)噸，同期鮮蘋(píng)果消費量達3286.4萬(wàn)噸。2017年全國蘋(píng)果產(chǎn)量預計達到4600萬(wàn)噸，鮮食占蘋(píng)果供應總量的83%，深加工量占15%，出口占2%，鮮食量是市場(chǎng)消費量中**重要的部分。在人口總數基本不變的情況下，蘋(píng)果產(chǎn)量大幅度增加，勢必導致銷(xiāo)售難問(wèn)題。

　　中國所產(chǎn)蘋(píng)果80%是屬于中低端果，優(yōu)質(zhì)果品太少。華圣果業(yè)在收購的蘋(píng)果中，平均竟有28%為不合格品，如表1所示。2017年3月，走訪(fǎng)了山西省運城市蘋(píng)果產(chǎn)區的果商。運城水果的面積和產(chǎn)量均居全國地級市首位，其中蘋(píng)果面積13.7萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量4萬(wàn)噸。在分選方面，多數果商采用**初級的機械秤式重量分選機，按照重量進(jìn)行大小分級，極少數果商具有糖度分選能力，分選作業(yè)全程自動(dòng)化程度較低，特別是手工包裝環(huán)節，尚需大量人力。眾多蘋(píng)果經(jīng)紀人苦于找不到高質(zhì)量的蘋(píng)果不敢接訂單，造成低質(zhì)量蘋(píng)果價(jià)格低、銷(xiāo)售更難。

　　2001-2007年華圣蘋(píng)果采購數量與不合格率

　　國產(chǎn)水果同時(shí)面臨著(zhù)進(jìn)口水果的擠壓。亞果會(huì )行業(yè)新聞顯示，目前法國蘋(píng)果的批發(fā)價(jià)為10元/公斤，煙臺蘋(píng)果則為10.5元/公斤;埃及橙子5元/公斤，贛南橙則能賣(mài)到6元/公斤，價(jià)格上相差無(wú)幾。然而，進(jìn)口水果的商品果成果率高達80%到90%，上架后的損耗率也只有5%到8%，而國內水果的商品果成品率只有50%到60%，進(jìn)口水果遠遠勝于國產(chǎn)水果。此外，進(jìn)口水果普遍采用光電分級，把一個(gè)個(gè)水果放在流水線(xiàn)上過(guò)一遍‘X光’，測量糖度、水分等指標，然后選擇達標的水果統一裝箱。消費者開(kāi)箱以后吃到的每一個(gè)水果，大小和口味基本一致。而國產(chǎn)水果普遍用機械分級，流水線(xiàn)上是一個(gè)標準果大小的洞，過(guò)大或過(guò)小都會(huì )被剔除出去，而口味是否一致就不得而知了。進(jìn)口水果品質(zhì)穩定再加上價(jià)格也并不明顯高出，使得國產(chǎn)水果銷(xiāo)售更加困難。

　　再說(shuō)柑橘。2017年我國柑橘產(chǎn)量預計達2850萬(wàn)噸，2020年預測達3750萬(wàn)噸。雖然我國一直著(zhù)力解決多年存在的滯銷(xiāo)價(jià)跌、柑橘果品供大于求的問(wèn)題，但至今依然突出。目前我國的柑橘產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到高品質(zhì)需求時(shí)期，這個(gè)時(shí)期價(jià)格的競爭更加激烈，對品質(zhì)的要求更加關(guān)注。

　　可喜的是，業(yè)界有人意識超前，利用水果分選技術(shù)很好地解決了供需矛盾。2009年12月，江西瑞金的黃小紅發(fā)現一些商家在銷(xiāo)售臍橙之前，首先進(jìn)行分選，清洗，和包裝，經(jīng)過(guò)這樣簡(jiǎn)單的處理后，臍橙就可以輕松地賣(mài)出高價(jià)。于是，黃小紅花了300多萬(wàn)元買(mǎi)了一臺在當時(shí)很先進(jìn)的臍橙分選設備，將臍橙分出12個(gè)等級，根據個(gè)人喜好和需求對全國市場(chǎng)進(jìn)行細分，直徑110毫米以上的特大果發(fā)往河南、福建、廣東;直徑85毫米到110毫米的大果，發(fā)往北京、西安、沈陽(yáng)，直徑75毫米到85毫米的小果，發(fā)往浙江、上海，直徑60毫米到75毫米的特小果，主要銷(xiāo)往大型超市，這樣一來(lái)，平均每斤臍橙的價(jià)格，就比別人賣(mài)價(jià)高出60%，當年銷(xiāo)售1000萬(wàn)公斤，多賺了3600萬(wàn)元。

　　過(guò)去我國蘋(píng)果生產(chǎn)者往往較為重視產(chǎn)中管理而忽視產(chǎn)后環(huán)節。今后應逐步普及果實(shí)采收后進(jìn)行精選、分級、清洗、殺菌、打蠟、防腐保鮮、精細包裝等商品化處理的技術(shù)。因此，水果品質(zhì)智能自動(dòng)分選技術(shù)是水果種植鄉村振興，水果產(chǎn)業(yè)興旺的關(guān)鍵。

　　由此可見(jiàn)，導致水果產(chǎn)業(yè)供需關(guān)系失衡有采前的栽培管理問(wèn)題，也有采后分級處理問(wèn)題。本文就采后分選處理問(wèn)題進(jìn)行論述。

　　二、分選分級的目的和意義

　　對我國蘋(píng)果主產(chǎn)區200戶(hù)果農的實(shí)地調查發(fā)現，果色越好，果實(shí)越大，價(jià)格越高，不同著(zhù)色等級和大小等級的相鄰等級價(jià)差在0.6-1.0元/公斤范圍內，并且等級價(jià)差有增大的趨勢。臍橙經(jīng)過(guò)糖酸度分選后，價(jià)格約提高30%左右。韓國市場(chǎng)顯示，鮮桃糖度相差0.5°Brix，就是一個(gè)等級，差價(jià)5000Won/10kg，如下表所示。

　　韓國鮮桃糖度與市場(chǎng)價(jià)格

　　Source: Agricultural outlook 2003.Korean rural economic institute

　　農產(chǎn)品質(zhì)量分級的研究表明，農產(chǎn)品質(zhì)量分級的重要性源于農業(yè)生產(chǎn)的特殊性，分級的經(jīng)濟學(xué)原理在于滿(mǎn)足消費者的差異化偏好，降低農產(chǎn)品交易的不確定性，以及作為賣(mài)方的差異化競爭工具。農產(chǎn)品質(zhì)量分級促進(jìn)農業(yè)現代化，一方面是通過(guò)滿(mǎn)足市場(chǎng)對農產(chǎn)品質(zhì)量的多元化需求、促進(jìn)農產(chǎn)品流通，實(shí)現了農產(chǎn)品的市場(chǎng)化，另一方面是通過(guò)農產(chǎn)品市場(chǎng)的等級價(jià)格信息反過(guò)來(lái)引導農業(yè)生產(chǎn)要素的投入和配置，提高了農業(yè)生產(chǎn)的現代化水平。

　　分選分級的目的就是為了響應黨中央國務(wù)院2018年1號文件的號召，構建農村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展體系，重點(diǎn)解決農產(chǎn)品銷(xiāo)售中的突出問(wèn)題，加強農產(chǎn)品產(chǎn)后分級、包裝、營(yíng)銷(xiāo)。

　　三、分選技術(shù)概述

　　水果分選涉及兩大獨立要素。一是外觀(guān)品質(zhì)，多為物理指標，涉及果實(shí)直徑大小、顏色、形狀、瑕疵等。二是內部品質(zhì)，以生化要素為主，包括果實(shí)成熟度、糖酸度、褐變、霉變等。智能分選就是通過(guò)電子稱(chēng)重、圖像識別、近紅外光譜分析等現代化技術(shù)，將參差不齊的果實(shí)按照兩大要素自由組合有序排列。自動(dòng)分選是指在上料、卸料、分選、裝箱、包裝、碼垛等整個(gè)分選過(guò)程中全面實(shí)現自動(dòng)化。

　　結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的代表性初級分選設備有滾筒篩孔式、輥帶式和機械秤稱(chēng)重式兩類(lèi)，高級的有電子秤稱(chēng)重式重量分選機，這些只能滿(mǎn)足外觀(guān)品質(zhì)分選要求。滾筒式、輥帶式用于柑橘類(lèi)水果果實(shí)，機械秤稱(chēng)重式主要用于蘋(píng)果、梨、桃等物料。電子秤稱(chēng)重式適用多種水果果實(shí)，包括柑橘、蘋(píng)果、梨、桃等。智能分選設備是**新技術(shù)的體現，不但可以滿(mǎn)足外觀(guān)品質(zhì)分選要求，同時(shí)還能滿(mǎn)足內部品質(zhì)檢測。

　　滾筒篩孔式分選機由數個(gè)直徑約為80cm的滾筒組成，在每個(gè)滾筒上根據分選要求布滿(mǎn)孔徑大小相同的篩孔，按照篩孔直徑大小滾筒由小到大依次有序排列。滾筒即有篩選作用，還可實(shí)現果實(shí)的輸送。這種分選設備的優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，滾筒更換容易。因其滾筒結構導致了水果在分選中落差較大，所以主要用于不怕磕碰的柑橘類(lèi)水果。此類(lèi)設備價(jià)格差異也比較大，少至上千元，2人上果，3人裝箱，一天分選數噸。

　　機械秤稱(chēng)重式分選機由移動(dòng)托盤(pán)(相當于移動(dòng)秤)和數個(gè)固定秤組成，移動(dòng)托盤(pán)和固定秤相當于可繞支點(diǎn)轉動(dòng)的兩根杠桿，平時(shí)處于鎖定狀態(tài)。每個(gè)固定秤上砝碼重量各異。當載有水果的移動(dòng)托盤(pán)移動(dòng)至固定秤時(shí)，移動(dòng)托盤(pán)右端與固定秤左端處于結合狀態(tài)，如果此時(shí)移動(dòng)托盤(pán)上水果重量所產(chǎn)生的力矩大于固定秤的力矩，則水果被傾斜而出，完成分選作業(yè)。此類(lèi)設備結構簡(jiǎn)單，維修方便，價(jià)格約在4萬(wàn)元左右，3人上果，5人包裝，一天能分選20噸。選果速度大約為9600個(gè)果/小時(shí)，9個(gè)分選等級。

　　電子秤稱(chēng)重式分選機是機械式的升級版。只需一臺電子秤，即可實(shí)現多個(gè)級別的快速分選，單通道每秒可達10個(gè)以上，且機械結構更加簡(jiǎn)單，電子電路系統相對復雜一些。單通道價(jià)格在20萬(wàn)元以上，選果速度45000個(gè)/小時(shí)。分9個(gè)級別，自動(dòng)分選水果只需1人輔助，裝箱需要20人。

　　智能分選設備是在全新理念基礎之上誕生的，運用了大量智能IT和現代快速無(wú)損檢測技術(shù)，是分選技術(shù)的一次劃時(shí)代革新，真正實(shí)現了水果果實(shí)本質(zhì)的分選分級。同時(shí)，還大大簡(jiǎn)化了機械結構，自動(dòng)化、智能化程度顯著(zhù)提高，是未來(lái)水果加工技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。智能分選主要包括圖像處理和近紅外光譜分析兩大主流技術(shù)。圖像處理主要用于顏色，形狀、瑕疵等外部品質(zhì)分析判別，近紅外光譜分析主要測量檢測成熟度、糖酸度、褐變、霉變等內部品質(zhì)。

　　四、國外分選技術(shù)的發(fā)展史

　　世界上分選水果的初期階段，都是用肉眼觀(guān)察、手工作業(yè)，根據水果形狀和大小分出等級。進(jìn)入上世紀70年代，普及的分級設備是通過(guò)大小各異的孔或間隙進(jìn)行分級的尺寸分級機，隨后又出現了通過(guò)光束進(jìn)行非接觸式檢測果高、果徑的光線(xiàn)式分級機，使得水果分選精確度有了提高。進(jìn)入上世紀80年代，研制開(kāi)發(fā)出由測力傳感器、測力線(xiàn)圈等電信號測量重量的電子秤式重量分級機。在同一時(shí)期，開(kāi)發(fā)出了圖像式尺寸分級機。該機通過(guò)計算機處理來(lái)自果實(shí)上方或下方的照射光所形成的圖像，可求得該果實(shí)的面積、**大果徑、**小果徑、果高等，**后，進(jìn)行尺寸分級。80年代中期，黑白CCD攝像機開(kāi)始應用于尺寸分級。其原理是對用攝像機攝取的圖像進(jìn)行圖像處理，可計算出水果長(cháng)度、粗細、彎曲程度，例如對黃瓜進(jìn)行等級與尺寸分級。其后，彩色CCD攝像機首先應用于柑橘的等級分選。采用可見(jiàn)光的紅、綠波長(cháng)段，由彩色攝像機檢測果實(shí)的著(zhù)色程度，由顏色判斷成熟度、病蟲(chóng)害等。80年代后期，開(kāi)始實(shí)驗檢測果實(shí)內部品質(zhì)，并研制開(kāi)發(fā)出了用敲打分析、軟X射線(xiàn)檢測西瓜空洞裝置。另外，利用近紅外光譜分析的原理，進(jìn)行在線(xiàn)果實(shí)內部化學(xué)成分的分析，開(kāi)發(fā)出了果實(shí)糖度、成熟度分選技術(shù)。上世紀90年代，等級分級技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，一些新的無(wú)損傷檢測技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)利用。內外品質(zhì)檢測項目由糖酸度擴展到諸如腐爛、褐變、傷痕等更廣泛的范圍。

　　綜述幾十年間水果分選技術(shù)的進(jìn)步，可歸納為以下四個(gè)特點(diǎn)∶

　　a.高效率化。由小型分級機向大型分級機發(fā)展。由小型的小規模處理向由大型分級場(chǎng)所進(jìn)行大量處理的方向發(fā)展;

　　b.高精度化。由機械式計量向電子式計量發(fā)展。由利用機械秤、篩孔計量向利用負荷線(xiàn)圈、CCD攝像的電子式計量方向發(fā)展;

　　c.高功能化。由單一品種分級機向對應多品種的分級機發(fā)展。由一臺分級機進(jìn)行一個(gè)品種的分選向由一臺分級機進(jìn)行多種品種的分選方向發(fā)展;

　　d.高品質(zhì)化。由尺寸分級機向等級尺寸分級機發(fā)展。由通過(guò)果蔬的大小、重量等尺寸進(jìn)行分選向由形狀、果皮顏色、損傷、內部品質(zhì)等進(jìn)行等級分選的方向發(fā)展。

　　五、國內分選技術(shù)應用現狀

　　國內分選技術(shù)應用主要涉及兩個(gè)方面，一是果業(yè)經(jīng)營(yíng)主體，二是分選設備制造水平。

　　1)果業(yè)經(jīng)營(yíng)主體。國內果農以農戶(hù)為主，水果專(zhuān)業(yè)合作社比較少。中小型果商多，龍頭果品企業(yè)少?，F在，不論是小農戶(hù)果農還是果商都認識到了分選的重要意義，但受經(jīng)濟規模和產(chǎn)量所限，所采取的策略不盡相同。農戶(hù)果農基本沒(méi)有能力購買(mǎi)分選設備;小型果商只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的初級分選;果品龍頭企業(yè)實(shí)力雄厚，擁有先進(jìn)的技術(shù)和設備，銷(xiāo)售周期長(cháng)，銷(xiāo)量大、銷(xiāo)售范圍廣。作者曾走訪(fǎng)過(guò)贛州四家年臍橙銷(xiāo)售量高達2000萬(wàn)斤的龍頭企業(yè)，兩家泊頭鴨梨出口龍頭企業(yè)都具有生產(chǎn)效率高、技術(shù)先進(jìn)的智能分選設備。

　　2)分選設備制造水平。我國水果分選設備屬于農業(yè)機械，始于30年前，起步和發(fā)展遠遠落后于一般農業(yè)機械。而在同期，正是日本水果分選技術(shù)向智能分選升級的時(shí)期，我們落后日本整整30年。近年來(lái)雖然通過(guò)仿制國外產(chǎn)品，逐步研制和生產(chǎn)出一些分選設備，但總體上數量不多，應用不廣。目前國內分選狀況是初級與現代并存，既有原始的分選方法，也有**先進(jìn)的技術(shù)和設備。數量居多的小型初級分選設備多為國產(chǎn)，少量大型先進(jìn)的設備幾乎全部為進(jìn)口，或核心部件靠進(jìn)口。這些設備價(jià)格昂貴，**貴的高達幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元。

　　國內水果分選設備制造企業(yè)數量較少。詳細數據難以統計，估計不會(huì )超過(guò)30家，市場(chǎng)占有率比較高的有4家。早期的龍口凱祥30年來(lái)一直奮斗在水果分選戰線(xiàn)上，現已銷(xiāo)售大約6000臺。先后成立未滿(mǎn)20年的江西綠萌和宜昌新豐可謂后起之秀，特別是江西綠萌今日已成為行業(yè)龍頭企業(yè)，截至目前大約銷(xiāo)售700多臺，其中可以檢測糖酸度內置近紅外的設備從2015年開(kāi)始銷(xiāo)售，共計27臺，每年增長(cháng)都超過(guò)100%，2017年產(chǎn)值突破一個(gè)億。新豐已銷(xiāo)售分選設備4000多臺，主攻柑橘市場(chǎng)。創(chuàng )立近10年的深圳鼎為憑借著(zhù)國家級高新技術(shù)企業(yè)、軟件企業(yè)，力爭打造成該領(lǐng)域的綜合性服務(wù)商。還有部分企業(yè)涉足水果分選設備的生產(chǎn)，比如江蘇福爾喜、北京福潤美、煙臺法國邁夫諾達，漳州的臺灣統農等。

　　國內水果分選設備制造企業(yè)規模小，兼業(yè)多。綠萌**大，**專(zhuān)業(yè)，只關(guān)注水果分選設備研發(fā)與制造?，F有員工180余人，產(chǎn)品出口國外，在南非設有辦事處。其次是宜昌新豐，職工近百人，年銷(xiāo)售收入5000余萬(wàn)元。

　　國內水果分選設備制造企業(yè)尚無(wú)行業(yè)組織，屬于各自為戰，自生自滅，既沒(méi)有行業(yè)規劃，更談不上互相交流和行業(yè)自律，企業(yè)技術(shù)實(shí)力參差不齊。

　　六、解決方法與措施的建議

　　1)統籌兼顧培育新型農業(yè)經(jīng)營(yíng)主體。積極扶持現有的水果專(zhuān)業(yè)合作社和果品企業(yè)做大做強。同時(shí)按照中央今年1號文件的精神，發(fā)展多樣化的聯(lián)合與合作，提升小農戶(hù)組織化程度。注重發(fā)揮新型農業(yè)經(jīng)營(yíng)主體帶動(dòng)作用，改善小農戶(hù)生產(chǎn)設施條件，提升小農戶(hù)抗風(fēng)險能力。切實(shí)發(fā)揮全國農業(yè)信貸擔保體系作用，通過(guò)財政擔保費率補助和以獎代補等，加大對新型農業(yè)經(jīng)營(yíng)主體支持力度。例如，可由地方政府組織協(xié)調與資助，建設一批大型水果采后服務(wù)中心，修建現代化冷庫、采購大型高效智能分選設備、配備專(zhuān)職管理人員，為小農戶(hù)果農提供采后保鮮貯藏、分選分級、裝箱包裝等有償租賃服務(wù)，雇傭當地果農就業(yè)，提高社會(huì )效益。運城市蘋(píng)果產(chǎn)區，就有這樣的個(gè)人設施，提供類(lèi)似服務(wù)，效果不錯。

　　2)多種模式共舉，發(fā)展高端分選機械設備。電子稱(chēng)重技術(shù)無(wú)需外援，果品分選設備制造企業(yè)自身完全可以解決。圖像處理技術(shù)相對成熟，即使企業(yè)自身不能開(kāi)發(fā)，委托或購買(mǎi)第三方系統即可實(shí)現。水果果實(shí)糖酸度等內部品質(zhì)快速無(wú)損檢測技術(shù)是近紅外光譜分析，該技術(shù)由儀器硬件、算法軟件和預測模型三部分組成。這個(gè)技術(shù)系統的研發(fā)需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗和知識積累，需要一些特殊設計光學(xué)零部件和結構，需要分選設備、實(shí)際用戶(hù)、高?？蒲袉挝坏膶W(xué)者三方參與。首先要以企業(yè)為主進(jìn)行研發(fā)，模式可多種多樣。有實(shí)力的企業(yè)可自籌資金自主研發(fā)，無(wú)力研發(fā)的企業(yè)要加強與高校和科研機構的聯(lián)合攻關(guān)，國家給予補貼、資助或售后退稅。聯(lián)合攻關(guān)前需要明確知識產(chǎn)權、利益分成、售后服務(wù)等利害關(guān)系。由于糖酸度檢測模型的維護需要數年時(shí)間，專(zhuān)業(yè)性強，售后技術(shù)支持和服務(wù)也比以往技術(shù)要繁重數倍。

　　3)國家應成立水果分選設備行業(yè)協(xié)會(huì )，統一組織協(xié)調各方訴求，進(jìn)行技術(shù)培訓，滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展要求。

　　2018年中央1號文件，為水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展營(yíng)造了一個(gè)良好氛圍。相信上述建議的實(shí)施，將為推進(jìn)我國農機裝備產(chǎn)業(yè)轉型升級，發(fā)展高端農機裝備制造，夯實(shí)農業(yè)生產(chǎn)能力基礎，譜寫(xiě)新時(shí)代鄉村全面振興新篇章。