大蒜分级的方法和分级机械原理探析,农业工程论文

　　摘要：　中国是大蒜出口大国，目前国际市场上对大蒜深加工产品有着很大的需求。大蒜在进行深加工前必须经过分级、破瓣等环节。本文在查阅国内外文献的基础上，研究了人工分级、基于大蒜头直径与重量的线性相关性原理分级、筛网筛选分级、基于机器视觉分级等常用的大蒜分级方法，仅供参考。

　　关键词：　大蒜; 分级; 人工; 筛网; 机器视觉;

　　0、引言

　　我国是世界上最大的大蒜生产国，大蒜的种植面积和产量均居世界前列，在世界大蒜贸易总额中占60%～70%的份额[1,2]。大蒜味道辛辣，风味独特，含有氨基酸、肽类、蛋白质、糖类、无机盐及含硫化合物等多种成分，具有杀菌、抑菌、抗毒等医疗和保健功能、对高血脂、糖尿病、心脏病及肠胃等病症有减轻症状及治疗作用，是着名的食药两用植物，深受人们喜爱。

　　目前，大蒜出口规格一般按直径分为6.5cm、6cm、5.5cm、5cm、4.5cm和小散级六个级别，其中6.0cm以上为大混级，5.5～6.0cm为中混级，5.5cm以下为小混级[3]。大蒜品级的不同导致大蒜价格也有很大差异。

　　为更好拓展国际市场空间，必须大力提高大蒜产业化水平和大蒜产业层次，利用科技成果优势，提高大蒜产业整体效益。目前国内大蒜的种植与收获已经逐渐实现了机械化，但是对大蒜分级的研究较少，本文研究了大蒜分级的方法和分级机械的发展现状，对大蒜分级采用的原理和特点进行了概括。

　　1、分级原理

　　1.1、人工分级原理

　　现阶段，我国大蒜分级大部分依靠人工分级，农户凭自己的经验通过肉眼观察大蒜直径来对大蒜进行分级。使用这种分级方法要求操作者拥有较长的工作经验才能熟练操作，操作者很难严格按照分级标准进行分级，分级精度很低，使得大蒜的品质很难保证，在国际上缺乏竞争力，大蒜的价格和农民收入也因此受到很大的影响。

　　1.2、基于大蒜头直径与重量的线性相关性分级原理

　　大蒜是按尺寸大小分级的，单个蒜头越重，蒜头的直径也就越大。通过实际测量，发现大蒜头直径尺寸与重量之间存在线性相关性，相关系数约为0.92～0.98，因此按尺寸大小分级的标准可近似转变为按重量大小对大蒜分级。但是由于大蒜直径与重量之间非完全的线性关系以及分级误差的影响，个别大蒜会出现混级现象。针对这一问题，通过提出一种利用拉普拉斯公式及其函数值分布表来提高大蒜重量分级准确度的方法。以此可以检验分级机构分级的准确性和作为因各等级大蒜的混级限量而适度调整等级标准的依据[4]。

大蒜分级的方法和分级机械原理探析

　　1.3、筛网分级原理

　　筛网分级是目前市场上应用最广泛的分级原理之一，大部分的大蒜分级机就是基于此原理设计的。市场现有的大蒜分级机主要有两种类型，一种是采用滚筒式筛网的分级机，如图1所示，另一种是采用平板式筛网的分级机，如图2所示。

　　图1 滚筒式筛网分级机

　　1.传送带；2.电机；3.主动齿轮；4.支架；5.从动齿圈；6．三级分级筒；7.二级分级筒；8.一级分机筒；9.工作台。

　　图2 平板式筛网分级机

　　1.级分拣孔；2.二级分拣孔；3.三级分拣孔。

　　滚筒式筛网分级装置主要由依次套装在一起的一级分级筒、二级分级筒和三级分级筒组成。筛孔直径从一级到三级逐渐减小。筛筒与水平面成一角度，在电机带动筛筒旋转时，筛筒内的大蒜随之滚动。在这一过程中，直径较小的大蒜将通过一级分级筒上的筛孔落入二级分级筒中，直径更小的大蒜将通过二级分级筒上的筛孔落入三级分级筒中。最后大混级大蒜留在一级分机筒中，中混级大蒜留在二级分机筒中，小混级大蒜留在三级分机筒中，与各级筛筒相连的汇料筒将各个等级的大蒜收集起来从而完成大蒜分级工作。平板式筛网大蒜分级机原理与之类似，筛网通过工作台倾斜。筛网分为三个区域，从高到低各区域上筛孔直径依次增大，在大蒜依靠自身重力下落过程中落入相应孔内完成分级工作。

　　1.4、基于机器视觉原理分级

　　机器视觉技术在农作物采摘、病虫害防治等方面应用广泛[5-6]，而利用机器视觉也可以实现大蒜的自动化分级。如图3所示，该分级机由硬件系统和软件系统两大部分组成。通过硬件系统中的摄像机对大蒜进行拍摄取样，在计算机VC6.0编译环境下对采集的大蒜蒜头图像进行处理，从而得到大蒜的最大横截面直径，将按尺寸大小分级的标准转变为基于图像处理对大蒜进行分级的标准[7]。这种分级方法减少了大蒜与机械摩擦而造成的表皮损伤，保证了大蒜的完整性。

　　图3 机器视觉的蒜头分级系统硬件组成

　　1.支架；2.MV-3000UC工业摄像机；3.AFT vision机器视觉漫反射圆顶光源；4.大蒜；5．暗室；6．机器视觉光源控制器；7．计算机。

　　2、结语

　　目前国内对大蒜分级研究还比较少，除少数分级原理如使用筛网被小规模推广外，大多数大蒜分级方法未被大范围推广，制约了大蒜深加工产业的发展。基于机械化和自动化技术的分级方法能有效提高分级效率和分级精度，降低大蒜破损率，从而可提高大蒜整体品质，推动大蒜产业更深层次的发展。随着科技的发展，机械化与自动化分级方法必将取代传统的人工分级方法，推动大蒜分级产业现代化发展。

　　参考文献

　　[1] 张吉国．中国大蒜出口态势与发展研究[J].农业经济问题，2009,30(9):95-99.
　　[2] 潘月红．我国大蒜产业发展分析与展望[J]．中国食物与营养，2012,18(11):22-26．
　　[3] 王以元，刘锡全，陈爱红.大蒜出口质量标准及达标技术的研究简报[J].当代生物农业，2005(Z1):57-58.
　　[4] 翟露秋.大蒜分级标准及重量分级准确度的研究[C].中国农业机械学会.农业机械化与新农村建设---中国农业机械学会2006年学术年会论文集(上册).中国农业机械学会：中国农业机械学会，2006:406-410.
　　[5] 王润涛，张长利，房俊龙，等．基于机器视觉的大豆籽粒精选技术[J]．农业工程学报，2011,27(8):355-359．
　　[6] 李恺，杨艳丽，刘凯，等．基于机器视觉的红掌检测分级方法[J]．农业工程学报，2013,29(24):196-203．
　　[7] 宋伟，赵丽清.基于机器视觉的蒜头最大横切面直径分级方法[J].农机化研究，2015(7):203-205+212.