色选机在小麦不完善粒检测中的应用研究——小麦不完善粒检验方法的改进

谭艳琴 马玉侠

1.内蒙古伊泰生态农业有限公司 内蒙古呼伦贝尔 021000 2.中央储备粮宿州直属库 安徽宿州 234000

粮油质量检测是保障食品安全的重要技术支撑和手段。检测结果的准确与否，取决于检测方法的选择和有效实施。当前，自动扦样器、硬度指数仪、面筋仪已经逐步取代人工扦样、软硬质小麦判定和手洗面筋，而在粮食收购及储存检验过程中，只有不完善粒检测的机械化程度较低。另外，在检验中，由于不同检验员对不完善粒定义的理解的准确性和把握尺度不同，检测结果相差较大，甚至同一检验员的双实验结果由于视觉疲劳等原因，也常出现超出允许误差范围的现象，为此，国标检测法在统一检验尺度，缩小个体检测差异方面有待改进。随着智能机器时代的到来，顺应时代的发展，采用先进的科学技术和设备取代落后的人工检测必然成为发展的方向。

小麦不完善粒主要包括虫蚀粒、病斑粒、破损粒、生芽粒和生霉粒。这几种籽粒在颜色上与正常籽粒均有不同程度的色差，基于色选机对颜色识别的超强能力和稳定的技术指标，经过长时间的实验，我们认为运用色选机根据不完善粒与完好籽粒存在的色差对其进行分离，取代人工挑选，只要设置参数合理，操作将会更加简便、可控，检测的精密度和工作效率将会提升，它在不完善粒检测中的应用将会成为检测技术发展的必然趋势。

本文介绍了小麦不完善粒检验方法的改进方法，针对原检测方法在实际操作中存在的难点和问题，将色选机引入，对相关技术的运用方式和操作方法进行改进，并对改进的效果对比验证，保证检测方法的实用性和结果的准确性。现将研究中的一些探索思路和检测经验作一总结，不当之处，请同行指正。

1 色选机简介

1.1 色选机的工作原理

被选物从顶部的料斗进入机器，通过振动器装置的振动，被选物料沿通道下滑，加速下落进入分选室内的观察区，并从传感器和背景板间穿过。在光源的作用下，根据光的强弱及颜色变化，使系统产生输出信号驱动电磁阀工作吹出异色颗粒吹至接料斗的废料腔内，而好的被选物料继续下落至接料斗成品腔内，从而达到选别的目的。

1.2 色选机的技术要点

①采用远距离高清摄像头，专用大视野镜头，高端彩色高精度CCD传感器，配备高稳定性长寿命特殊光源，能够识别细微的颜色变化；

②配备高质量的图像处理系统，集色选、形选功能于一体；

③智能系统，带自学功能，简单的液晶触摸屏，完善的操作系统。

1.3 色选机的特性

对颜色识别精准、稳定；不受外界因素影响，不存在个体差异；不同方向同时识别，避免漏检现象；与人工识别相比识别度提高，速度快，效率高。

如果将色选机引入不完善粒检验，可以通过设置参数多角度一次完成检测。经过反复测试，发现只要把色选精度调高，虽然带出比有所增加，需人工将少量完善粒挑出，但工作量已减少至原来的十分之一。还可以进行反复多次检测，每次检测时间仅是人工检测的二十分之一，所以仍会节约大量时间。

2 小麦不完善粒的检验方法

2.1 原料

硬质白麦（5份）、硬质红麦（5份）：来源于内蒙古呼伦贝尔地区当年收购的地产小麦及库存小麦；

硬质红麦（4份）：来源于某质检中心比对试验的小麦样品；

硬质红麦（4份）：来源于质检中心对某直属库整仓验收扦取的小麦样品（用于验证试验）；

硬质红麦（4份）：选取呼伦贝尔地区当年收获的不完善粒含量在不同等级要求范围的小麦样品（用于验证试验）。

2.2 仪器与设备

RSW系列小麦色选机：合肥美亚光电技术股份有限公司生产；谷物选筛：杭州大吉光电仪器有限公司（4.5mm和1.5mm筛）。

2.3 检验方法

实验采用2种检验方法，加以对比分析。

2.3.1 国标法

采用小麦不完善粒国标检测方法GB/T5494—2008《粮油检验 粮食、油料的杂质、不完善粒检验》进行检测，简称国标法。

①按质量标准中规定的筛层套好（大孔4.5mm筛在上，小孔筛1.5mm在下，套上筛底），将分取的约500g的小麦分两次放入筛上，盖上筛盖。

②选用电动筛选器或手筛法，按顺时针和逆时针方向各筛动1min。速度保持在110r/min至120r/min。

③将筛上物和筛下物分别倒入分析盘内，卡在筛孔中间的颗粒属于筛上物。检出筛上大型杂质和筛下物合并称重，计算出大样杂质含量。

④从检验过大样杂质的试样中分取约50g的小样倒入分析盘中，按质量标准的规定检出不完善粒，称重，计算不完善粒含量。

2.3.2 色选机法

对拣出方式进行改变，采用色选机辅助国标检测方法检测小麦不完善粒的方法，简称色选机法。

①按上述《检验方法》2.3.1国标法中①、②、③的方法顺序同样操作。

②将捡验过大样杂质的约500g的小麦试样全部倒入已经设定好参数的色选机通道中进行色选。

③将废料出口的筛下物倒入分析盘内，从筛下物中检出杂质。称重，计算不完善粒含量。

2.4 色选机参数调整

分别选取质量为500g已知小麦不完善粒含量的硬质白麦和硬质红麦各5份，通过调节色选机的相关参数（色选机的流量和颜色识别度等）。记录在不同流量下选出各种小麦不完善粒的质量，与使用国标小麦不完善粒检测法检测出的不完善粒进行对比。

由于色选机具有记忆颜色的功能，将所有需要检出的不完善分品种，每个品种至少三粒，放入色选机逐粒在仪器上拍照，让色选机反复记忆。再配合颜色调整，经过多次实验，找到了仪器相对最佳颜色配比，达到选出的不完善粒接近化验员用国标方法检测的小麦不完善粒含量。调整色选机参数后，两种方法不完善粒含量检测结果对比。

接下来，将质检中心比对试验的4个小麦样品作为试样，通过使用色选机检测与不同实验室参比人员不完善粒检测的结果进行对比。

在测定小麦不完善粒含量的过程中，对两种方法的检测时间、存疑粒及同一实验室不同检验员之间和两个不同实验室检验员之间的双实验差也进行了对比；为进一步缩小差距，优化结果，又将只含生霉粒和只含生芽粒的小麦样品（不完善粒全部检出后，将检出的生霉粒和生芽粒分别放入完善粒中，作为样品），再通过色选机进行单项不完善粒的对比检测，分析检测结果。

3 结果与分析

3.1 检测结果

①三名化验员使用国标法和色选机参数未调整到最佳前的色选机法，对5份硬质白小麦和5份硬质红小麦分别进行检验，将其结果取不超差的平均值，两种方法检测不完善粒结果的对比如表1所示。

表1 未调整前不同品种小麦的不完善粒两种检测法对比%

表2 参数调整后不同品种小麦的不完善粒两种检测法对比%

③质检中心比对试验的4个小麦样品作为试样，使用色选机法检测和不同实验室检测人员使用国标法检测的结果，与质检中心检测的结果（给定值）进行对比，如表3所示。

④色选机法与国标法在检测时间、存疑粒以及同一实验室不同检验员之间和不同实验室检验员之间的双实验差对比，如表4所示。

⑤将只含生霉粒和生芽粒的小麦样品通过色选机检测，多次实验结果表明：只含有生霉粒的小麦在经过色选机筛选检测的结果由于误将浮霉粒检出比实际值平均高了0．3%左右；芽萌动粒的颜色与正常麦粒颜色差距不是太显著，色选机在筛选过程中，易将芽萌动粒识别成正常粒未分离出去，实验结果结果比实际值平均低了0．25%左右。

表3 色选机、不同实验室人员与质检中心的检测结果对比

表4 改进方法前后的对比

3.2 结果分析

综合分析上述4个表中的数据：从表1数据分析可以看出检测结果与国标法有较大差异。表2数据的检测效果是通过对色选机的参数多次调整后，两种方法检测结果的对比，绝对差值小于0．2%，检测结果与国标法具有较高的一致性，差值在国标允许范围内。由表3看出色选机法所测不完善粒的4个测定结果与给定值的绝对差值均小于0．5%，符合GB/T5494—2008对重复性的要求。表明色选机法测得结果准确可靠，通过与参比人员数据对比可以看出仪器检测不完善粒方法优于原国标方法。通过对表4的分析可以看出，用色选机法检测所用检测时间远低于国标法，采用此法将节约大量时间。存疑粒（由于对不完善粒概念理解差异而有争议的不完善粒）和双实验差均低于国标法，进一步说明此法具有一定的优越性。色选机分离小麦不完善粒检测结果与国标法仍存在一定偏差，从前面的实验对比可以看出差距主要来自生霉粒和生芽粒中的芽萌动粒。但是这两种不完善粒的数值偏差不同向，数值相近，几乎抵消。使得色选机法与国标法检测结果更加接近。由于白麦不完善粒色差比红麦明显，同等条件下检出不完善粒与给定值更接近一些。

3.3 方法验证

3．3．1 验证的方法依据

不完善粒的检测属于物理检验，国标对不完善粒总量不同等级有相应的标准，现行国标该方法对测定结果仅有在重复性条件下，获得的两次独立测试结果的绝对差值不大于0.5%的要求。考虑以上要求和实际条件，只选择独立测试结果的绝对差值，对改进方法进行了验证。

3.3.2 验证的实验方案

通过对色选机法与国标法的测定结果的准确性、一致性等指标比较，验证本方法的可靠性。方案如下：一是通过对不同的检验员不完善粒检测结果、色选机法检测结果与质检中心检测结果进行对比分析。二是以本实验室同一检验员对多个样品使用原方法和改进方法的检测结果进行对比分析。

3.3.3 验证的结果与分析

以质检中心对某直属库整仓验收的4个小麦样品作为试样，使用色选机检测和不同检验员使用国标法检测的结果，与质检中心检测的结果进行对比，如表5所示。

表5 色选机、实验室人员与质检中心的检测结果对比%

以上色选机所测不完善粒的4个测定结果与质检中心的检测结果的绝对差值均小于0.5%，符合国标方法对重复性的要求。表明改进方法检测结果准确可靠，通过与检验员检测的数据对比可以看出改进方法优于原方法，操作可行。

同一实验室同一检验员运用两种方法对呼伦贝尔地区当年收获的不完善粒含量在不同等级要求范围的小麦样品检测不完善粒的结果对比，如表6所示。

表6 同一检验员用两种检测法的检测结果对比%

以上是通过对色选机的参数多次调整后，使用国标法和色选机法检测结果的对比，绝对差值不大于0.2%，检测结果与国标方法具有较高的一致性，在消除人为因素的前提下，检测结果可靠。

4 结论

本方案针对原不完善粒的检测方法，通过对拣出方式的改变，建立用色选机辅助检测的改进方法。由于原理的合理运用，仪器的合理选择，小麦流速和颜色识别度的合理调整，使检测过程得到优化，检测结果的精密度得到改善。硬质白麦检出不完善粒含量与硬质红麦相比更接近于人工检出的含量值；影响存疑值的是生霉粒和芽萌动粒，由于生霉粒的检出量偏高和芽萌动粒的检出量偏低，两数值的绝对值相近，使得最终结果对检定结果影响不大。本方案从过程上保证了原方法检测质量的可靠性，同时使操作智能化，实验效率提高，是对原方法的进一步完善，具有一定参考作用。

由于色选机在国内运用的时间短，效果及稳定性有待进一步验证。本实验室所有数据的积累均来自于大型生产设备，小型试验仪器尚未生产。两种机型存在的差异还需在具体的试验仪器使用过程中对有效数据长期积累。另外现使用的色选机只能对小麦外部颜色准确识别，对于小麦内部变化难以判断，对虫蚀粒的拣出有局限性，本实验所用的样品均来自北方，虫蚀粒含量非常低，若用于检测南方小麦准确度要重新验证。如果能将红外等光谱技术与色选技术相结合，将仪器功能进一步完善，检测结果将更加精准可靠。

本方案限于自身条件，在供试材料、仪器等方面还有欠缺，因此实验数据有限，验证指标不全，需在后续实验中进一步改进与完善。

[1]国娜.粮油质量检验[J].北京：化学工业出版社，2011

[2]林家永.我国粮油检测方法标准体系的发展现状与对策[J].中国粮油学报，2006，21（3）：225-228

[3]GB/T1531—2008小麦[S].北京：中国标准出版社，2008

[4]GB/T5494—2008粮油检验 粮食、油料的杂质、不完善粒检验[S].北京：中国标准出版社，2009

[5]何中虎，林作楫，王龙俊，等.中国小麦品质区划的研究[J].中国农业科学，2002，35（4）：359-364

[6]张麟，张小燕.色选机光学检测系统的原理及结构[J].粮食与饲料工业，1997（4）：18-21

[7]赵增宝，殷树清，常大理，等.小麦不完善粒的成因及解决办法[J].粮食流通技术，2009（5）