中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院教授韓東海長期從事水果機(jī)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(xiàn)狀進(jìn)行較為深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，撰寫了《水果品質(zhì)機(jī)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(jī)械化分選技術(shù)的價值和意義，介紹了水果分選機(jī)械化技術(shù)構(gòu)成，對大力推廣水果品質(zhì)分選機(jī)械化技術(shù)提出了建議。現(xiàn)將文章全文登載，供讀者參考。——編者按

　　水果品質(zhì)機(jī)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(dāng)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。總體上是中低端產(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(dá)到3800萬噸，同期鮮蘋果消費(fèi)量達(dá)3286.4萬噸。2017年全國蘋果產(chǎn)量預(yù)計達(dá)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(fèi)量中**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(yùn)城市蘋果產(chǎn)區(qū)的果商。運(yùn)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**初級的機(jī)械秤式重量分選機(jī)，按照重量進(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)口水果的商品果成果率高達(dá)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(jìn)口水果遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于國產(chǎn)水果。此外，進(jìn)口水果普遍采用光電分級，把一個個水果放在流水線上過一遍‘X光’，測量糖度、水分等指標(biāo)，然后選擇達(dá)標(biāo)的水果統(tǒng)一裝箱。消費(fèi)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(jī)械分級，流水線上是一個標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(dá)2850萬噸，2020年預(yù)測達(dá)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(jìn)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(jìn)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(dāng)時很先進(jìn)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(jìn)行細(xì)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(dāng)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(shí)采收后進(jìn)行精選、分級、清洗、殺菌、打蠟、防腐保鮮、精細(xì)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(jìn)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(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，果色越好，果實(shí)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(jì)學(xué)原理在于滿足消費(fèi)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(jìn)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(jìn)農(nóng)產(chǎn)品流通，實(shí)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(diǎn)解決農(nóng)產(chǎn)品銷售中的突出問題，加強(qiáng)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(dú)立要素。一是外觀品質(zhì)，多為物理指標(biāo)，涉及果實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jī)械秤稱重式兩類，高級的有電子秤稱重式重量分選機(jī)，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(shí)，機(jī)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(shí)，包括柑橘、蘋果、梨、桃等。智能分選設(shè)備是**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(jī)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(shí)現(xiàn)果實(shí)的輸送。這種分選設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)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(jī)械秤稱重式分選機(jī)由移動托盤(相當(dāng)于移動秤)和數(shù)個固定秤組成，移動托盤和固定秤相當(dāng)于可繞支點(diǎn)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(dāng)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(jī)是機(jī)械式的升級版。只需一臺電子秤，即可實(shí)現(xiàn)多個級別的快速分選，單通道每秒可達(dá)10個以上，且機(jī)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(yùn)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(shí)現(xiàn)了水果果實(shí)本質(zhì)的分選分級。同時，還大大簡化了機(jī)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(jìn)入上世紀(jì)70年代，普及的分級設(shè)備是通過大小各異的孔或間隙進(jìn)行分級的尺寸分級機(jī)，隨后又出現(xiàn)了通過光束進(jìn)行非接觸式檢測果高、果徑的光線式分級機(jī)，使得水果分選精確度有了提高。進(jìn)入上世紀(jì)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(jī)。在同一時期，開發(fā)出了圖像式尺寸分級機(jī)。該機(jī)通過計算機(jī)處理來自果實(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(jī)開始應(yīng)用于尺寸分級。其原理是對用攝像機(jī)攝取的圖像進(jìn)行圖像處理，可計算出水果長度、粗細(xì)、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(jī)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(jī)檢測果實(shí)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(shí)驗(yàn)檢測果實(shí)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(jìn)行在線果實(shí)內(nèi)部化學(xué)成分的分析，開發(fā)出了果實(shí)糖度、成熟度分選技術(shù)。上世紀(jì)90年代，等級分級技術(shù)進(jìn)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(kuò)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，可歸納為以下四個特點(diǎn)∶

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

　　b.高精度化。由機(jī)械式計量向電子式計量發(fā)展。由利用機(jī)械秤、篩孔計量向利用負(fù)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(jī)向?qū)?yīng)多品種的分級機(jī)發(fā)展。由一臺分級機(jī)進(jìn)行一個品種的分選向由一臺分級機(jī)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(jī)向等級尺寸分級機(jī)發(fā)展。由通過果蔬的大小、重量等尺寸進(jìn)行分選向由形狀、果皮顏色、損傷、內(nèi)部品質(zhì)等進(jìn)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。現(xiàn)在，不論是小農(nóng)戶果農(nóng)還是果商都認(rèn)識到了分選的重要意義，但受經(jīng)濟(jì)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(jìn)行簡單的初級分選;果品龍頭企業(yè)實(shí)力雄厚，擁有先進(jìn)的技術(shù)和設(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(dá)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(jìn)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(jī)械，始于30年前，起步和發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一般農(nóng)業(yè)機(jī)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**先進(jìn)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(jìn)的設(shè)備幾乎全部為進(jìn)口，或核心部件靠進(jìn)口。這些設(shè)備價格昂貴，**貴的高達(dá)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(xì)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(dá)，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**大，**專業(yè)，只關(guān)注水果分選設(shè)備研發(fā)與制造。現(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(shí)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(qiáng)。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(fēng)險能力。切實(shí)發(fā)揮全國農(nóng)業(yè)信貸擔(dān)保體系作用，通過財政擔(dān)保費(fèi)率補(bǔ)助和以獎代補(bǔ)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(dāng)?shù)毓r(nóng)就業(yè)，提高社會效益。運(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)。水果果實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識積累，需要一些特殊設(shè)計光學(xué)零部件和結(jié)構(gòu)，需要分選設(shè)備、實(shí)際用戶、高校科研單位的學(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)，無力研發(fā)的企業(yè)要加強(qiáng)與高校和科研機(jī)構(gòu)的聯(lián)合攻關(guān)，國家給予補(bǔ)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(hù)需要數(shù)年時間，專業(yè)性強(qiáng)，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(jìn)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?fàn)I造了一個良好氛圍。相信上述建議的實(shí)施，將為推進(jìn)我國農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，發(fā)展高端農(nóng)機(jī)裝備制造，夯實(shí)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。