【農業觀測站】應用資通技術於農業場域,突破農產品管理技術瓶頸

【農業觀測站】應用資通技術於農業場域,突破農產品管理技術瓶頸


隨著資通訊技術不斷革新,相關產品的應用成本也正逐年降低,「導入資通訊技術在農業場域」已是全球農業科技熱門議題,本篇文章編譯2001年紐西蘭學者所發表的回顧文章,從採收、分級加工、儲藏與運輸、物流管理等農產運銷過程,依序說明過程中所對應的資通訊技術。儘管文章已是20年前的發表,但作者所提出的資通訊應用技術至今在台灣仍未完全落地,例如非破壞性檢測、電子水果、可溯源的採收容器等,因此其內容值得科技管理機構在推動智慧農業回顧與參考。


導入農業資通訊技術,有望突破採收後處理技術瓶頸


綠色革命帶來大量生產的農產品,加上各種保存運輸技術的突破,讓糧食的供應得以持續而無季節性。農產品從採收直至送到消費者手中,中間所有經歷包括分類、儲存、運輸以及倉儲管理等,皆屬於採收後處理 (postharvest) 技術的範疇。

現今的技術發展,使得相關產業需要在環境控制、儲存、品質監控、品質管理、分級系統、庫存控管以及產品管理等各層面中,引入新興的電子科技,以持續優化品質、延長儲存時間、確保食品安全,維持市場競爭力。下面節錄回顧研究內容,整理幾個應用電子科技於採收後處理後技術尤其如蔬果類產品,主要開發的方向以及推廣與研發中的代表案例。


1. 精準評估採收期:非破壞性感測潛力高,但需更多研究投入


採收期間的成熟度評估、採收後品質評估等工作,傳統上以人工觀察為主,包括果實顏色、形狀、硬度甚至是氣象數據來進行判斷。但人工品評小組的訓練成本所費不貲,且速度緩慢。而發展電子技術,則由於生物產品會有一定的變異,因此需要適當的採樣技術、配合電腦統計才有機會發揮作用。在品質評估方面,發展中的方法包括評估硬度質地、利用聲學或自動光學感測成熟度、甚至測量導電性以評估含水量、甚至是模仿嗅覺與味覺的感測器等。

對於農產品品質,發展非破壞性的感測方法有相當大的應用潛力,除了可以在整個產品的生命周其中多次檢測;甚至讓田間直接評估品質成為可能,還能進一步協助評估果園管理。但由於非破壞性的感測皆屬於間接的測量,與直接品質屬性間的關係需要更多研究連結,才能進入應用階段。


2.果品分級與加工處理:電子系統讓分級更快速、可靠、精準


國際貿易市場上對農產品的分級主要著眼於大小,如重量或直徑,大小一致的果品具有較好的價錢,使用的電子系統使選果得以更加快速、可靠、精準。相較於過去機械式系統,電子技術大幅提高了測量精度,並且因為降低誤差空間,甚至可以提高獲利達百分之5。


現階段電子分級系統的優勢包括:



  • 可以配合包裝選擇適合的分類規格

  • 對於水果的大小變化,可以有更多的分配分類

  • 測量更準確

  • 加快分級效率

  • 自動紀錄大小計數

  • 包裝時降低過量填充的情形

  • 能即時獲得相關數據資料,有利數位化

  • 同時儲存監控整個包裝場的資訊

  • 可直接管理分級流程


另外,新技術也開始應用影像分析,如利用蔬果截面積換算來區分大小,近期已經出現使用於柑橘加工分級的全自動影像系統。

電子系統應用於果品分級還有許多優勢,包括可以自動紀錄相關數據、監控調整包裝場整體配製,並且針對蔬果種類規劃精細的分級設計。電子系統的引入除了需考量設置成本,也需要納入增加電腦操控、維護的人力成本。


3.儲存與運輸:溫度仍是重要因子,結合感測器紀監控品管是技術發展方向


農產品保存環境的控制,目前仍以「溫度」為最重要的控制因子。現行的溫控系統多可將溫差變化控制在攝氏 1 度內,並在出現異常變化時提出警告。調節儲存環境的濕度與氣體組成,是延長保存期限的主要策略,目前仍面臨一些技術上的挑戰。以濕度來說,目前所使用的保冷系統雖然較成本較便宜,但難以達到蔬果維持品質所需高濕低溫的要求,此外能夠在此條件下長時間穩定運作的感測器仍相當少見。

將容易損壞的農產品採收後迅速置入低溫保存,並保持於冷鏈運輸,對於維持高品質相當重要。現階段已有電子紀錄器可隨水果運輸放置,以掌握運輸過程條件變化,甚至可以釐清對於產品品質劣化的責任歸屬。

另外還出現電子水果(electronic fruit) 與電子馬鈴薯(electronic pototo),可以紀錄運送處理過程中,蔬果遭遇的碰撞、搬運速度等是否可能對表面造成損傷,累積數據做為改進依據。


4.倉儲追蹤:採收當下建立條碼溯源機制,讓食品安全更放心


另外,近年來國際市場也越來越重視農產品的溯源資料,包括產品的產地、採收日期、包裝場與儲存地等資訊,都需要詳細紀錄追蹤,以確保品管。利用帶有電子條碼的採收容器,加上手持條碼機或數據紀錄器,讓農產品的溯源資料更容易掌握。

多數消費者對於食品品質最重要的要求,就是免於遭受生物、基因工程、化學污染的風險。要達到消費者的要求,新鮮食品工業需要引入新技術,進一步確保產品的安全與品質;近年來的發展重心在於應用密集的監控系統,以改善管理倉儲環境。


未來的消費者,對於食品安全、農產品品質、儲架壽命的要求很可能會越來越高。在市場的壓力下要達到這些要求,電子科技將扮演重要的角色,除了以感測器監控品質,未來農產品處理與儲存的系統極可能越趨複雜與自動化。


參考文獻:Studman, C. J. (2001). Computers and electronics in postharvest technology—a review. Computers and electronics in Agriculture, 30(1-3), 109-124.


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