射频识别技术(RFID)在生猪屠宰加工中的应用

1、射频识别技术( RF ID) 在生猪屠宰加工中的应用of rural drinking water sources, protection of drinking water sources in rural areas by the end of the delimitation of the scope of protection, complete with warning signs, isolating network protection facilities7 我国猪肉产量占全球的 50% , 消费量占 54% 。然而我国的肉类食品卫生与安全现状却不容乐观。 生猪屠宰行业整体水平

2、仍然比较低, 企业多、小、乱、 差的局面依旧没有根本改观, 恶性竞争严重。行业 监管手段缺乏, 监管职责得不到有效落实, 肉类食品 安全事件时有发生。关注食品安全, 从源头抓起, 做 到标本兼治就变成越来越迫切, 越来越重要的问题。1 可追溯系统可追溯系统 ( T raceab ilit y S yst em ) 就是在产品 供应的整个过程中对产品的各种相关信息进行记录 存储的质量保障系统。我国关于食品溯源体系的研 究始于 21 世纪初, 在研究和实施过程中, 逐步制定 了一些相关的标准和指南。20 01 年 7 月, 上海市政 府颁布了 上海市食用农产品安全监管暂行方法 , 提出了在流通环节

3、建立! 市场档案可溯源制。可追溯是确保食品安全的有效工具。目前, 许多国家的政府机构和消费者都要求建立食品供应链的可追溯 机制, 并且许多国家已开始制定相关的法律, 以法规 的形式将可追溯纳入食品物流体系中。在欧美的许 多国家, 不具有可追溯功能的食品已被禁止进入市场。实施可追溯性管理的一个重要方法就是产品具有可追溯性。可追溯性的标签记载了产品的可读性 标识, 通过标签中的编码或判读可方便地到食品数 据库中查找有关食品的详细信息。通过可追溯性标 签也可帮助企业确定产品的流向, 便于对产品进行 追踪和管理。2002 年至 2005 年, 笔者在参加上海五丰上食食 品的整个筹建和设计工作中, 在项

4、目实施 中提出采用先进的无线射频识别技术( RF ID ) , 实现 从生猪待宰、屠宰加工、二分胴体交易的全程实时生 产管理和控制。在合作企业的共同努力下, 在国内 肉类加工行业中首次将射频识别技术成功应用, 为 国内肉类食品可追溯管理系统的推广和发展起到了带头作 用, 整体 技 术达 到国 内 领先 水 平。项 目 单位 # 上海五丰上食食品是上海市第一家大 型现代化肉 类加工中 心。中心 位于嘉定 工业区 北 区, 厂区占地 221 667 m2 , 建筑面积 4 5 万 m 2 , 项目 投资总额 3 6 亿元人民币, 年 设计屠宰生猪 300 万 头、年加工肉制品 1 5 万 t 项目

5、于 20 05 年底投入生 产。通过对上海五丰上食食品射频识别技 术应用项目的分析, 希望对屠宰加工行业推广 应用 射频识别技术有所帮助。2 射频识别技术在生猪屠宰加工管理中的 应用虽然, 上海五丰上食食品在屠宰 加工 中引入了 IS O 900 0 认证、H A CCP ( 危害分析和关键 点分析系统) 等多种有效的控制食品安全的管理办 法, 但是, 上述的管理方法都主要是对加工环节进行 控制, 缺少信息的跟踪与追溯。射频识别( RF ID ) 技 术, 是一种利用射频通信实现的非接触式自动 识别 技术。标签具有体积小、容量 大、寿命长、可重 复使 用等特点, 可支持快速读写、非可视识别、移

6、动识别、 多目标识别、定位及长期跟踪管理。利用射频 识别 技术可以将猪的整个供应链连接起来, 可对整 个供 应链各个环节的猪产品信息进行跟踪与追溯, 一旦 发生肉类食品安全问题, 可以有效地追踪到食 品的 源头, 明确责任及时召回不合格产品, 将损失降到最 低。同时可以促进生猪屠宰加工环节生产效率和管 理效率的提高。要实现这个目标, 做成一个完 整的 管理系统, 还要将射频识别( R FID) 技术与电脑技 术、网络通信、信息安全、工艺控制等系统集成起来, 形成从生猪入厂到肉品销售的完整信息链, 确 保责 任可追溯。根据五丰上食项目的特点, 我们在 结构 上分为待宰管理、屠宰管理、交易管理、权

7、限管 理和 设备管理五个管理模块。其中权限管理和设备管理 是相对独立的模块。待宰管理、屠宰管理、交易销售 管理三个管 理模块基 础上可生 成各类统 计数据报表。因模块中涉及射频识别( RF ID ) 技术的应用主 要是待宰管理和屠宰管理二个模块, 故以下就重点 讨论这二个模块。2 1 待宰管理模块待宰管理模块主要完成三项工作。( 1) 待宰圈的管理。生猪养殖环节是源头, 所以 必须建立! 身份档案。首先, 对定点采购和自营的 饲养场进行编号。设定专用供应商代号, 通过查询供应商代号可以方便快捷的知道供应商的信息, 如 单位、账户、税号、联系人、联系 、单位地址 等。其次生猪基本信息的登统和进行

8、编号。详细记 录牲畜来源( 供应商代号) , 品种、进圈前检疫情况、 批数量、批毛重、进圈时间和进入的待宰圈编号。其 中批毛重的数据从电子地秤中直接链接录入。对自 营的示范养殖场还可将其饲养信息链接录入。包括 养殖场信息登记、饲料信息管理、疫苗信息管理、疫 病基本信息、批量喂养记录、批量防疫记录、病史记 录表批量出栏记录和相关统计数据等。通过查询系 统随时查询当前每头生猪的信息。进待宰圈后应登 统入圈后的检疫与观察情况、生猪出圈时间、圈舍的 消毒情况等。以上信息均需和扁担钩编码和识别系 统相连接, 做到准确对应。( 2) 生产计划安排。根据交易销售管理模块中 的订单管理系统编制屠宰生产计划的批

9、次安排, 即每批次的时间安排和时间间隔。然后, 制作批次屠 宰的 R FID 标签卡和打印相应的报表。( 3) 其他管 理。对急 宰、途亡的 有关信 息的登 统。其中对无条件发放和有条件利用的肉品处理的情况进行登统和相关信息的链接, 并生成统计报表。2 2 屠宰管理模块屠宰管理模块包括待宰 管理信息的链接、屠宰 加工工艺参数的录入、卫生检验记录、生产线控制管 理、产品质量管理、成品等级, 产量管理等等。由于 屠宰加工过程是一个较复杂的工艺过程, 五丰上食 屠宰加工操作规程是 39 个工艺步骤, 因此要实现其 可靠的编码识别管理系统具有较大的难度。我们主 要解决了以下几个难题。( 1) 编码和识

10、别系统如何建立的问题。屠宰加 工生产流水线 主要分两 大部分, 俗称毛 猪线( 扎脚链) 和整理线( 扁担钩) 。整个生产流水线的各 加工工艺操作过程主要是依靠悬挂输送机( 轨线) 来逐步 完成的。因此, 就要求在整个生产流水线作业 过程 可进行编码和识别。从屠宰生产流水线来看, 当然 从毛猪线就开始为好。但限于当时技术、工期 等原 因, 我们的编码和识别是从整理加工线( 扁担钩) 开 始的, 我们称作! 扁担钩编码和识别系统。五 丰上食屠宰生产流水线的编码识别管理系统主要是以此为基础的。毛猪线上要完成麻电致昏、刺杀放血、头 部检验、烫毛脱毛等关键工艺步骤。其中头部 检验 是较为重要的卫检工作

11、。在猪放血后, 烫毛脱 毛前 ( 或剥皮前) , 必须先进行剖检颌下淋巴结, 以控制猪 的慢性局部炭疽。这关系到后续工序如何进行及猪 血的利用问题, 因此屠宰生产流水线的编码和 识别 系统 应 从 毛 猪 线 时 开 始。 当 前 随 着 射 频 识 别 ( RF ID) 应用技术的不断拓展, 技术上已不是问题。( 2) 无线电射频( RF ID) 标签的选型问题。因为 屠宰加工工作环境相比照较恶劣, 标签外壳防 护等 级需满足 IP 65 以上等级的要求。同时由于烫 毛和 燎毛等工序的高温和快速冷却等的低温, 要求 R FID 标签具有较宽工作温度带。通过反复比照试验, 选 用美国制造的无源

12、高频标签可满足以上要求。( 3) 射频( RF ID ) 标签的安装问题。由于悬挂输 送机的吊具 # # # 滚轮扁担钩的支架是铝合金材料, 直径 25mm 纽扣状的标签嵌在支架的侧面。铝合金 材料具有屏蔽作用, 阻碍了电磁波的传播, 其读、写 距离无法满足要求。而增加天线面积会使标签变得 很大, 无法安装在支架上。为此经多次试验, 找到了 方法。我们在支架安装孔处开了 5m m 宽的长槽将金属封闭环断开, 增加了磁通量, 读、写距离确 保在6cm, 解决了这一难题。( 4) 信息的链接和对应问题。由于生产过 程是 动态的, 而我们原来设定的工艺程序是理想化的, 如 何将生猪的原始信息准确无误

13、的与扁担钩编码和识 别系统链接起来是较大的难题。例如, 在批次 加工 中由于难免会发生软猪( 俗称慢脚猪) , 这一批次的 猪数量和信息会无法对应。另外在加工过程中偶发 的设备故障等等都会将原来的程序打乱和出错。因 此会产生批次间猪只信息交错, 无法准确一一 对应 的问题。通过制作了批次工作( RF ID) 识别卡 和增 加批次时间间隔等方法, 同时对软硬件配置做 了相9 应调整, 问题得到了解决。( 5) 兽医卫生和品质检验问题。屠宰加工管理 的核心问题是猪的兽医卫生和品质检验。根据国家 标准 生猪屠宰产品品质检验规程 , 主要是宰前检 验及处理和宰后检验及处理。宰后检验必须对每头 猪进行头

14、部检验、体表检验、内脏检验、寄生虫检验、 胴体初检、胴体复检六道检验程序, 必要时还要做实 验室诊断。这些大量的卫生检验信息资源要解决与 扁担钩编码和识别系统链接以及这些信息资源的组 织、存储、管理、交换、分发、数据处理问题。我们主 要做法如下。 % 旋毛虫的检验。传统的旋毛虫检验程序是取出腹腔脏器后, 在每头猪的横膈膜肌脚各取一小块肉样( 每块约重 10 g) , 用同一号码纸条分别 贴在猪胴体和肉样上, 先撕去肌膜肉眼观察, 然后在 肉样上剪取 24 个小片( 顺纤维、米粒大) , 放在 6 080 倍的低倍镜下检查, 同时必须注意有否钙化囊虫或住肉孢子虫的寄生。当发现寄生虫时该猪胴体必

15、须离线, 进入疑病胴体间, 然后作有条件利用处理。 由于寄生虫发生概率较低, 绝大多数的肉样可回收 处理。但以前为 了编号, 肉样 上都贴 有的号 码纸。 去除干净十分困难, 只能当次品处理。每年肉样的 损耗, 以满负荷运转来计算: 300 万头/ 年 1 0g = 3万 k g, 加上号码纸的消耗量每年都是一笔非常可观的数字。采用 RF ID 即可解决这一问题。但在应用 技术上也要有相应技术措施。因为旋毛虫检验是在 专门的房间内完成的, 也就是离开轨线完成的。我 们在旋检工位处设置了一台专用带式输送机, 将肉 样放在专用托盘( 带有 RF ID 标签) 中送到旋毛虫检 验室。旋检工位处的轨线

16、上装有读卡器, 把滚轮扁 担钩上的 R FID 标签编码读出。然后输入到专用带 式输送机起始端的写卡器, 将数据写在专用托盘上。 当显微镜检发现有寄生虫时, 该专用托盘刷卡信息 进入数据处理中心。生产线控制管理系统的可编程 控制器 P LC 控制气动道岔, 该猪胴体进入到疑病胴 体间作有条件处理。 & 其他检验程序。根据屠宰加工的实际情况, 我们采取的做法是: 当卫检发现问题时采取挂 R FID 标签牌的方法来解决, 以简化系统, 提高系统的工作效率。在复检处设置一个检测器, 可以在复检时能将这些信息读入汇总, 然后 分析处 理。在复检读写区的 RFID 标签具有防碰撞的功能, 当多个

17、标签进入检测器识别区域时能在信号互相干扰的情况下正确识别所有标签。专业卫检人员根据显示的信息做出无条件发放和有条件利用的判断。( 6) 生猪结算问题。关于生猪结算问题是 多年 来的! 老大难。传统的做法均采用出肉率定等、毛 斤计价的方法。由于此方法主要依靠收购人员经验 和感观判断的出肉率来给生猪定级作价, 故在 客观 上容易产生一定的误差和片面性, 很容易造成 收购失控( 人情猪) 。这种方法导致收购中亲一方, 压一 方, 同猪不同价。有关系的捞到了好处, 无关系的吃 亏上当, 无公平公正可谈。另 外, 病猪、次猪防 不胜 防。受条件限制, 收购生猪多采用群体检疫法, 漏检 率较高, 致使病、

18、次猪混 在猪群 中, 企业利 益受损。 扁担钩编码和识别系统可将所有原始信息以及卫生 检验信息和产品质量、成品等级、产量等信息链接起 来, 技术上具备了实现生猪的宰后分级结算, 表达了 公平公开公正的原则。( 7) 成品等级, 产量管理问题。猪胴体完成修整 后是分级、称重、喷码等工序。! 五丰上食生产线分 级的测膘仪、称重的动态轨道秤和喷码机是进口的,供货商不提供数据接口协议和相关参数。分级可用 专用按钮输入数据, 喷码信息是设定输入的问 题都 不大。但动态轨道秤的重量数据是关 键信息, 交易 销售管理模块及冷却干耗计算都是以此数据开展的。 采用人工输入其速度和过失无法控制( 600 头/ h ) 。经 反复试验比照, 走访专业厂家较好地解决了问题。实行产品信息可追溯, 确保了肉类食品安全, 提升自身的品牌优势, 凸现差异化品牌价值。射频识别 ( RFID) 技术在肉类加工行业的应用, 可大幅提高肉类 食品卫生与安全性, 降低