專家呼吁：應(yīng)大力推廣水果品質(zhì)機械化分選技術(shù) —— 文章正文2018-03-21

 中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院教授韓東海長期從事水果機械化分選技術(shù)的教學與研究，他在對我國水果產(chǎn)品加工分選技術(shù)現(xiàn)狀進行較為深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，撰寫了《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)展面臨的問題，闡述了水果機械化分選技術(shù)的價值和意義，介紹了水果分選機械化技術(shù)構(gòu)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(xiàn)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)面臨的問題

當前，中國的水果產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)類似，供需關(guān)系正面臨著不可忽視的結(jié)構(gòu)性失衡?？傮w上是中低端產(chǎn)品過剩，高端產(chǎn)品供給不足。

以蘋果為例，2013/2014產(chǎn)季中國蘋果產(chǎn)量達到3800萬噸，同期鮮蘋果消費量達3286.4萬噸。2017年全國蘋果產(chǎn)量預(yù)計達到4600萬噸，鮮食占蘋果供應(yīng)總量的83%，深加工量占15%，出口占2%，鮮食量是市場消費量中最重要的部分。在人口總數(shù)基本不變的情況下，蘋果產(chǎn)量大幅度增加，勢必導(dǎo)致銷售難問題。

中國所產(chǎn)蘋果80%是屬于中低端果，優(yōu)質(zhì)果品太少。華圣果業(yè)在收購的蘋果中，平均竟有28%為不合格品，如表1所示。2017年3月，走訪了山西省運城市蘋果產(chǎn)區(qū)的果商。運城水果的面積和產(chǎn)量均居全國地級市首位，其中蘋果面積13.7萬hm2，總產(chǎn)量4萬噸。在分選方面，多數(shù)果商采用最初級的機械秤式重量分選機，按照重量進行大小分級，極少數(shù)果商具有糖度分選能力，分選作業(yè)全程自動化程度較低，特別是手工包裝環(huán)節(jié)，尚需大量人力。眾多蘋果經(jīng)紀人苦于找不到高質(zhì)量的蘋果不敢接訂單，造成低質(zhì)量蘋果價格低、銷售更難。

   2001-2007年華圣蘋果采購數(shù)量與不合格率

國產(chǎn)水果同時面臨著進口水果的擠壓。亞果會行業(yè)新聞顯示，目前法國蘋果的批發(fā)價為10元/公斤，煙臺蘋果則為10.5元/公斤；埃及橙子5元/公斤，贛南橙則能賣到6元/公斤，價格上相差無幾。然而，進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(nèi)水果的商品果成品率只有50%到60%，進口水果遠遠勝于國產(chǎn)水果。此外，進口水果普遍采用光電分級，把一個個水果放在流水線上過一遍‘X光’，測量糖度、水分等指標，然后選擇達標的水果統(tǒng)一裝箱。消費者開箱以后吃到的每一個水果，大小和口味基本一致。而國產(chǎn)水果普遍用機械分級，流水線上是一個標準果大小的洞，過大或過小都會被剔除出去，而口味是否一致就不得而知了。進口水果品質(zhì)穩(wěn)定再加上價格也并不明顯高出，使得國產(chǎn)水果銷售更加困難。

再說柑橘。2017年我國柑橘產(chǎn)量預(yù)計達2850萬噸，2020年預(yù)測達3750萬噸。雖然我國一直著力解決多年存在的滯銷價跌、柑橘果品供大于求的問題，但至今依然突出。目前我國的柑橘產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入到高品質(zhì)需求時期，這個時期價格的競爭更加激烈，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(xiàn)一些商家在銷售臍橙之前，首先進行分選，清洗，和包裝，經(jīng)過這樣簡單的處理后，臍橙就可以輕松地賣出高價。于是，黃小紅花了300多萬元買了一臺在當時很先進的臍橙分選設(shè)備，將臍橙分出12個等級，根據(jù)個人喜好和需求對全國市場進行細分，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，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，主要銷往大型超市，這樣一來，平均每斤臍橙的價格，就比別人賣價高出60%，當年銷售1000萬公斤，多賺了3600萬元。

過去我國蘋果生產(chǎn)者往往較為重視產(chǎn)中管理而忽視產(chǎn)后環(huán)節(jié)。今后應(yīng)逐步普及果實采收后進行精選、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)智能自動分選技術(shù)是水果種植鄉(xiāng)村振興，水果產(chǎn)業(yè)興旺的關(guān)鍵。

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

二、分選分級的目的和意義

對我國蘋果主產(chǎn)區(qū)200戶果農(nóng)的實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，果色越好，果實越大，價格越高，不同著色等級和大小等級的相鄰等級價差在0.6-1.0元/公斤范圍內(nèi)，并且等級價差有增大的趨勢。臍橙經(jīng)過糖酸度分選后，價格約提高30%左右。韓國市場顯示，鮮桃糖度相差0.5°Brix，就是一個等級，差價5000Won/10kg，如下表所示。

 韓國鮮桃糖度與市場價格

Source: Agricultural outlook 2003.Korean rural economic institute

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量分級的研究表明，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量分級的重要性源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特殊性，分級的經(jīng)濟學原理在于滿足消費者的差異化偏好，降低農(nóng)產(chǎn)品交易的不確定性，以及作為賣方的差異化競爭工具。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量分級促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，一方面是通過滿足市場對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的多元化需求、促進農(nóng)產(chǎn)品流通，實現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品的市場化，另一方面是通過農(nóng)產(chǎn)品市場的等級價格信息反過來引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入和配置，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。

分選分級的目的就是為了響應(yīng)黨中央國務(wù)院2018年1號文件的號召，構(gòu)建農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展體系，重點解決農(nóng)產(chǎn)品銷售中的突出問題，加強農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后分級、包裝、營銷。

三、分選技術(shù)概述

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

結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的代表性初級分選設(shè)備有滾筒篩孔式、輥帶式和機械秤稱重式兩類，高級的有電子秤稱重式重量分選機，這些只能滿足外觀品質(zhì)分選要求。滾筒式、輥帶式用于柑橘類水果果實，機械秤稱重式主要用于蘋果、梨、桃等物料。電子秤稱重式適用多種水果果實，包括柑橘、蘋果、梨、桃等。智能分選設(shè)備是最新技術(shù)的體現(xiàn)，不但可以滿足外觀品質(zhì)分選要求，同時還能滿足內(nèi)部品質(zhì)檢測。

滾筒篩孔式分選機由數(shù)個直徑約為80cm的滾筒組成，在每個滾筒上根據(jù)分選要求布滿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，還可實現(xiàn)果實的輸送。這種分選設(shè)備的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，滾筒更換容易。因其滾筒結(jié)構(gòu)導(dǎo)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水果。此類設(shè)備價格差異也比較大，少至上千元，2人上果，3人裝箱，一天分選數(shù)噸。

機械秤稱重式分選機由移動托盤（相當于移動秤）和數(shù)個固定秤組成，移動托盤和固定秤相當于可繞支點轉(zhuǎn)動的兩根杠桿，平時處于鎖定狀態(tài)。每個固定秤上砝碼重量各異。當載有水果的移動托盤移動至固定秤時，移動托盤右端與固定秤左端處于結(jié)合狀態(tài)，如果此時移動托盤上水果重量所產(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)。此類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價格約在4萬元左右，3人上果，5人包裝，一天能分選20噸。選果速度大約為9600個果/小時，9個分選等級。

電子秤稱重式分選機是機械式的升級版。只需一臺電子秤，即可實現(xiàn)多個級別的快速分選，單通道每秒可達10個以上，且機械結(jié)構(gòu)更加簡單，電子電路系統(tǒng)相對復(fù)雜一些。單通道價格在20萬元以上，選果速度45000個/小時。分9個級別，自動分選水果只需1人輔助，裝箱需要20人。

智能分選設(shè)備是在全新理念基礎(chǔ)之上誕生的，運用了大量智能IT和現(xiàn)代快速無損檢測技術(shù)，是分選技術(shù)的一次劃時代革新，真正實現(xiàn)了水果果實本質(zhì)的分選分級。同時，還大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，自動化、智能化程度顯著提高，是未來水果加工技術(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(nèi)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，都是用肉眼觀察、手工作業(yè)，根據(jù)水果形狀和大小分出等級。進入上世紀70年代，普及的分級設(shè)備是通過大小各異的孔或間隙進行分級的尺寸分級機，隨后又出現(xiàn)了通過光束進行非接觸式檢測果高、果徑的光線式分級機，使得水果分選精確度有了提高。進入上世紀80年代，研制開發(fā)出由測力傳感器、測力線圈等電信號測量重量的電子秤式重量分級機。在同一時期，開發(fā)出了圖像式尺寸分級機。該機通過計算機處理來自果實上方或下方的照射光所形成的圖像，可求得該果實的面積、最大果徑、最小果徑、果高等，最后，進行尺寸分級。80年代中期，黑白CCD攝像機開始應(yīng)用于尺寸分級。其原理是對用攝像機攝取的圖像進行圖像處理，可計算出水果長度、粗細、彎曲程度，例如對黃瓜進行等級與尺寸分級。其后，彩色CCD攝像機首先應(yīng)用于柑橘的等級分選。采用可見光的紅、綠波長段，由彩色攝像機檢測果實的著色程度，由顏色判斷成熟度、病蟲害等。80年代后期，開始實驗檢測果實內(nèi)部品質(zhì)，并研制開發(fā)出了用敲打分析、軟X射線檢測西瓜空洞裝置。另外，利用近紅外光譜分析的原理，進行在線果實內(nèi)部化學成分的分析，開發(fā)出了果實糖度、成熟度分選技術(shù)。上世紀90年代，等級分級技術(shù)進一步發(fā)展，一些新的無損傷檢測技術(shù)不斷被開發(fā)利用。內(nèi)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)的進步，可歸納為以下四個特點∶

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(guī)模處理向由大型分級場所進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?qū)?yīng)多品種的分級機發(fā)展。由一臺分級機進行一個品種的分選向由一臺分級機進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。由通過果蔬的大小、重量等尺寸進行分選向由形狀、果皮顏色、損傷、內(nèi)部品質(zhì)等進行等級分選的方向發(fā)展。

五、國內(nèi)分選技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)分選技術(shù)應(yīng)用主要涉及兩個方面，一是果業(yè)經(jīng)營主體，二是分選設(shè)備制造水平。

1）果業(yè)經(jīng)營主體。國內(nèi)果農(nóng)以農(nóng)戶為主，水果專業(yè)合作社比較少。中小型果商多，龍頭果品企業(yè)少?，F(xiàn)在，不論是小農(nóng)戶果農(nóng)還是果商都認識到了分選的重要意義，但受經(jīng)濟規(guī)模和產(chǎn)量所限，所采取的策略不盡相同。農(nóng)戶果農(nóng)基本沒有能力購買分選設(shè)備；小型果商只能進行簡單的初級分選；果品龍頭企業(yè)實力雄厚，擁有先進的技術(shù)和設(shè)備，銷售周期長，銷量大、銷售范圍廣。作者曾走訪過贛州四家年臍橙銷售量高達2000萬斤的龍頭企業(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)先進的智能分選設(shè)備。

2）分選設(shè)備制造水平。我國水果分選設(shè)備屬于農(nóng)業(yè)機械，始于30年前，起步和發(fā)展遠遠落后于一般農(nóng)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期，我們落后日本整整30年。近年來雖然通過仿制國外產(chǎn)品，逐步研制和生產(chǎn)出一些分選設(shè)備，但總體上數(shù)量不多，應(yīng)用不廣。目前國內(nèi)分選狀況是初級與現(xiàn)代并存，既有原始的分選方法，也有最先進的技術(shù)和設(shè)備。數(shù)量居多的小型初級分選設(shè)備多為國產(chǎn)，少量大型先進的設(shè)備幾乎全部為進口，或核心部件靠進口。這些設(shè)備價格昂貴，最貴的高達幾百萬甚至上千萬元。

國內(nèi)水果分選設(shè)備制造企業(yè)數(shù)量較少。詳細數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計，估計不會超過30家，市場占有率比較高的有4家。早期的龍口凱祥30年來一直奮斗在水果分選戰(zhàn)線上，現(xiàn)已銷售大約6000臺。先后成立未滿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)，截至目前大約銷售700多臺，其中可以檢測糖酸度內(nèi)置近紅外的設(shè)備從2015年開始銷售，共計27臺，每年增長都超過100％，2017年產(chǎn)值突破一個億。新豐已銷售分選設(shè)備4000多臺，主攻柑橘市場。創(chuàng)立近10年的深圳鼎為憑借著國家級高新技術(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(shè)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(tǒng)農(nóng)等。

國內(nèi)水果分選設(shè)備制造企業(yè)規(guī)模小，兼業(yè)多。綠萌最大，最專業(yè)，只關(guān)注水果分選設(shè)備研發(fā)與制造?，F(xiàn)有員工180余人，產(chǎn)品出口國外，在南非設(shè)有辦事處。其次是宜昌新豐，職工近百人，年銷售收入5000余萬元。

國內(nèi)水果分選設(shè)備制造企業(yè)尚無行業(yè)組織，屬于各自為戰(zhàn)，自生自滅，既沒有行業(yè)規(guī)劃，更談不上互相交流和行業(yè)自律，企業(yè)技術(shù)實力參差不齊。

六、解決方法與措施的建議

1）統(tǒng)籌兼顧培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體。積極扶持現(xiàn)有的水果專業(yè)合作社和果品企業(yè)做大做強。同時按照中央今年1號文件的精神，發(fā)展多樣化的聯(lián)合與合作，提升小農(nóng)戶組織化程度。注重發(fā)揮新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體帶動作用，改善小農(nóng)戶生產(chǎn)設(shè)施條件，提升小農(nóng)戶抗風險能力。切實發(fā)揮全國農(nóng)業(yè)信貸擔保體系作用，通過財政擔保費率補助和以獎代補等，加大對新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體支持力度。例如，可由地方政府組織協(xié)調(diào)與資助，建設(shè)一批大型水果采后服務(wù)中心，修建現(xiàn)代化冷庫、采購大型高效智能分選設(shè)備、配備專職管理人員，為小農(nóng)戶果農(nóng)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?shù)毓r(nóng)就業(yè)，提高社會效益。運城市蘋果產(chǎn)區(qū)，就有這樣的個人設(shè)施，提供類似服務(wù)，效果不錯。

2）多種模式共舉，發(fā)展高端分選機械設(shè)備。電子稱重技術(shù)無需外援，果品分選設(shè)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)自身不能開發(fā)，委托或購買第三方系統(tǒng)即可實現(xiàn)。水果果實糖酸度等內(nèi)部品質(zhì)快速無損檢測技術(shù)是近紅外光譜分析，該技術(shù)由儀器硬件、算法軟件和預(yù)測模型三部分組成。這個技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)需要一定的實踐經(jīng)驗和知識積累，需要一些特殊設(shè)計光學零部件和結(jié)構(gòu)，需要分選設(shè)備、實際用戶、高?？蒲袉挝坏膶W者三方參與。首先要以企業(yè)為主進行研發(fā)，模式可多種多樣。有實力的企業(yè)可自籌資金自主研發(fā)，無力研發(fā)的企業(yè)要加強與高校和科研機構(gòu)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(quán)、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(shù)年時間，專業(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(shù)倍。

3）國家應(yīng)成立水果分選設(shè)備行業(yè)協(xié)會，統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)各方訴求，進行技術(shù)培訓(xùn)，滿足行業(yè)發(fā)展要求。

2018年中央1號文件，為水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展營造了一個良好氛圍。相信上述建議的實施，將為推進我國農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，發(fā)展高端農(nóng)機裝備制造，夯實農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力基礎(chǔ)，譜寫新時代鄉(xiāng)村全面振興新篇章。