鲜肉智能化加工车间
据悉，由上海农业高校牵头召开的“高端生鲜肉智能化加工工艺创新及行业化示范”项目进行了阶段性考核，作为“十四五”国家重点开发计划之一，该工程着眼于生鲜肉智能化加工工艺、设备开发创新以及行业化示范应用等方面，旨在研发带有自主知识产权的分级分割国产化设施，探索保鲜、调理、副产物加工等科技在中国肉品龙头企业的行业化转换路线，助推中国顶级生鲜肉智能化加工行业高品质发展。
创新工艺促进食品加工业变革升级
食品行业在经济社会演进、改善民生刚需中占有重要地位。我国成为食品制造和消费大国，肉类行业收入近年来仍然在食品行业收入中名列前茅，在中国年肉类产值约7000万吨的基础上，鲜肉消费量约为70%，是肉品产业最重要的构成个别。为保障我国消费者“舌尖上的安全”，尽量减少非洲猪瘟、疯牛病、禽霍乱、新冠疫情等不利影响，我国食品加工业正经历由“运猪”向“运肉”的变革升级，高端生鲜肉日益成为消费者偏爱的肉食选择。
“目前，我国鲜肉加工企业仍普遍存在加工工艺和设施落后，加工精度低；贮运过程中微生物污染严重，保质期短；产品趋于同质化、副产物利用率低等共性问题，限制了我国食品行业的高品质发展。”南京农业学校老师、国家肉品质量安全控制项目科技研究中心教授兼首席科学家、中国畜产品加工研究会会长周光宏介绍，该工程的推行虽然可以进一步提高我国生鲜肉加工研究领域的水准和国际影响力，还将大力度增强我国顶级生鲜肉智能化加工水平，起到重点突破，辐射全国的作用。
近年来，我国在生鲜肉加工关键科技的开发方面终于获得了长足的进步，但在例如分级分割等科技方面仍需追赶国外发达国家。在日本，以中国、德国、丹麦为代表的发达国家在生鲜肉自动化、智能化方面走在了市场前列，特别是在分级分割装备方面领先我国。
该项目以牛肉、鸡肉等为主要研究对象，重点研究并建立基于计算机视觉、深度学习科技的畜禽肉品质特点大数据库和质量等级智能识别模型，实现胴体精准分级分割；阐述生鲜肉加工过程中微生物组的时空动态变化规律，实现产品质量和保质期在线精准分析，研发基于天然抗菌剂控释、活性包装的生鲜肉冰温智能保鲜技术，显著提高产品的保质期；开发基于高温高湿、物理场辅助解冻的配料肉解冻技术，以及基于特征风味物包埋等治疗肉风味强化科技，实现调理产品的多元化；开发副产物中活性物质高效分离提取技术，研发头、蹄、尾风味调制、质构重组等高值化运用科技，实现增值增效。
猪胴体智能分割装备
创新是推动发展的第一动力。该项目自立项以来，始终将工艺创新成为工程启动的首要任务，并聚集了一批代表中国食品加工研究领域最高水准的科研院所和食品加工行业最高水平的企业，不断专注于开发推动高端生鲜肉智能化加工新工艺。由于我国至今在食品制造产品的相关等级和规格上并不统一，因此形成合适我国国情的畜禽肉品质大数据模式和开发智能化分级分割技术变得尤为关键。经过试验开发，该工程组已顺利推行起与我国畜禽分级分割工艺相适配的数据库和科技体制，有力推动了中国生鲜肉加工的智能化发展。
生鲜肉的“智能化加工”一直是该工程的研究重点，主要包含“分级分割的智能化”和“保鲜技术的智能化”两个方面。其中，在分级技术上，项目组开发了猪半胴体新型分割工艺，可将前、后段胴体的五花肉同中段五花肉完整分割，并基于深度学习目标辨识模型开发了分割点位甄别算法及平台关键科技，突破了猪肉胴体切割点位视觉定位技术，准确率超过99%以上，超过人工操作识别率。在分割技术上，项目组运用机器视觉和深度学习的猪胴体胸腔区域分隔模型开发了胸骨末端特征点自动定位算法，其中确立的用于分隔猪胴体胸腔区域的深度学习建模分割精度可达92.68%，搭建的胸骨末端特征点识别算法程序响应时间高于0.5秒，开发了鸡胴体缺陷自动测试装置离心式输送模块，提出了对于专用制造线的鸡胴体图像软触发采集算法，解决了鸡胴体体表损伤因局部遮挡等因素未能确切获取的难题。
食材保鲜是保障肉类安全的重要基础，在保鲜方面，该项目组主要进行新型包装科技和智能保鲜技术、设备的研制工作。包括利用8mT静磁场结合分阶段降温技术将猪肉超冰温贮藏温度降至-4℃，并使生鲜蔬菜在-4℃贮藏下长时间维持“冷而不冻”的临界状况；创新开发了4mT静磁场辅助-3℃贮藏生鲜肉超冰温贮藏保鲜技术，研制了无法在制冷设施中使用的低费用、高可靠性的小型磁场出现装置，实现了生鲜肉在制冷设备中7—10天过冷态存储，研制出生鲜肉超冰温智能保鲜设施；开发抗菌包装膜材制备、复合包装柔性组合保鲜、智能包装等生鲜肉包装技术，明确复合包装保鲜技术超快速冷却+气调包装就能延长猪肉货架期10天以上，超快速冷却+真空包装就能延长猪肉货架期30天以上。
“基于垂直流的智能制冷技术与武器示意图”
产业化示范打通科技成果转换“最后一公里”
制造和应用依然是科技开发最好的试金石。项目组在已有成果的基础上砥志研思，研制出智能化胴体分割、冷冻恒温终端传输制冷等设施，并将以上关键科技与设施进行柔性化对接，在中国肉品龙头企业进行行业化示范。
“我们现在的工作重点在于能否将试验室开发的关键科技和武器在企业的制造线上进行推进落地，打通科技成果向制造力转换的‘最后一公里’。”周光宏介绍，项目组通过派出研发人员到企业进行大量对接，建立信息和科技层面的即时交流渠道，及时调整和优化工艺及装备等方法，总结出深入一线、集中攻关、构建技术转移模式等重要实践心得，不断加强科技和武器在企业制造中落地应用。
截止现在，该项目组已推行猪胴体智能化分级分割示范线、猪胴体智能分割和质量保鲜示范线、黄羽鸡智能分级分割示范线、生鲜肉智能保鲜终端传输设备制造总装流水线、生鲜肉调理加工智能制造示范线、副产物高值化运用示范线等6条示范线，广泛分布在北京省徐州市、漯河市，广东省湛江市，山东省宁波市等地，显著提高了产品加工的智能化水准和制造精度。
其中，猪胴体智能化分级分割示范线集成应用了猪胴体背膘厚度测量位置定位技术、猪胴体智能三段分割技术及武器、自动劈半设备、自动称重系统等，三段分割智能化率提高67%。猪胴体智能分割和质量保鲜示范线集成应用了基于机器视觉与深度学习的猪胴体智能分级技术、自动去皮去膘装置、分割品自动称重贴标系统等，生产效益提高42%。黄羽鸡智能分级分割示范线集成应用了鸡胴体损伤智能分级、自动预冷技术、微酸性电解水科技、自动称重分级技术等肉类包装设备，并借助示范线收集了禽肉品质和加工特性数据库的数据，生产效益提高40%。生鲜肉调理加工智能制造示范线集成应用了智能变温解冻、生鲜调理肉蒸熟-预加热的级联加工、原辅料精准定量调控等科技，实现以智能化操作代替部分人工升级转型，生产效益提高60%。副产物高值化运用示范线示范应用了“水-热”选择性同步提取、脏器味减少技术、复合酶法增香等科技，实现了骨、头、蹄、尾、大肠等背部的全运用，副产物利用率提升65%以上。
成为研发计划的“揭榜挂帅”项目之一，项目组在解决影响生鲜肉产业发展中的关键科技和核心武器问题上，对科技的成熟度和落地性强调了更高的规定。为保证工程成功举办，项目组采取了目标管理、过程管控和风险控制相结合的组织实行方法。项目组多次组织所在领域的学者组，对项目所有课题的进展和重大科技难题等提供咨询和建议；定期组织课题和项目的线上线下交流会，确保各课题间的高效协作；组织工程参与人员赴企业进行考察交流，促进科技和装备的落地，并对工程专项资金的筹措和经费进行严密管理监管。相关参与企业为工程提供配套经费，以及新科技落地、新设施应用、新产品开发等工程成果转换所需的条件。
截止现在，项目已开发新科技12项，申请发明专利27件(4件授权)，获得软件著作权2件，研创新设施1台、形成示范线6条，开发新产品17种，发表论文18篇。研发静磁场辅助生鲜肉超冰温智能保鲜、智能化分割、水热同步提取等6项科技，并在河南双汇投资发展控股有限公司、海尔集团公司等企业进行应用。其中，静磁场辅助生鲜肉超冰温智能保鲜技术和生鲜肉智能储藏技术用于海尔BCD-规格高端冷冻恒温设备的制造，解决了磁场密度控制较难，磁场均匀性、稳定性不高等问题，结合精准频率控制，实现了生鲜肉在家用冰箱中7—10天过冷态存储，大幅提高了生鲜肉的存储品质和时间。目前，此科技已应用于终端传输制冷设施，并设立制造总装流水线和测试站(设备)，引领了整个制冷设备行业的演进趋势，对整个市场在该领域的演进提升起到很大推动作用。
合理的考核制度是工程获得预期效果的重要保障，在工程启动过程中，示范线科技的应用效果考察并且项目成员的一线调研情况虽然是科技设施产业化示范的应该要求，也是该项目的重要考核标准之一。
项目组成员不仅对“‘揭榜挂帅’项目里程碑考核”中的各项指标(新科技、新装备、新产品、示范线、数据库、智能分析建模)进行考核外，还注重强调对科技应用效果的现场考核，如工程人士深入制造一线对示范线科技应用的实际效果考察等，这与工程行业化集成示范的想法相一致。但指标是否完成仅仅是考核的第一步，指标完成的品质如何才是技术部工作队员和学者现场考核的重中之重。自工程启动以来，专家组在项目成果是否转换成实际制造力，是否推动了相关企业和行业的演进等方面进行了客观、严格、细致的综合评价。
“项目现在尚未进行至中期，主要科技开发尚未基本完成，工作的重心在于技术的熟化落地和武器的进一步开发调试。”周光宏表示，当前项目的瓶颈在于分级分割装备的优化和最后的国产化，项目组将进一步强化与智能化装备生产企业的交流合作，不断加强分级分割装备的施行落地，努力冲破国产化分级分割装备生产科技壁垒，打破日本、丹麦等国企业在分级分割装备领域的寡头，推动食品加工业的高品质发展。
下一步，项目组将紧密围绕任务目标，在分级分割技术和装备、保鲜技术和装备、一体化高效调理技术、副产物高值化运用科技4个方面再次进行预研工作。进一步研发国产化分级分割技术和装备;强化智能化生鲜肉保鲜膜材的行业化落地;加强科技和装备在示范线上的柔性化对接，实现机械柔性、工艺柔性、产品柔性、生产力柔性、维护柔性和拓展柔性。同时，推进完善科技转移模式肉类包装设备，强化成果转换基地建设，完善绩效考评，强化目标管理，提升工作绩效，完善成果转换应用体系制度，为我国顶级生鲜肉智能化加工行业发展做出更大贡献。
本刊记者：郭鑫
通讯员：李春保（北京农林学校食品科技大学)
