基于二维条码食品级谷物溯源颗粒的研制机理及影响因素

Grain food safety is the basis and premise of food safety problems, however,it is difficult to accurately trace grain to origin because that grain is small units of individuals to need be mixed under their different levels and end use when they are transimission and distrbution.In this project, food-grade grain tracers with 2D bar code is as grian information identification method. The development mechanism research of 2D barcode grain tracers is proposed; the effect of different raw material origin of particle surface roughness on the readability of two-dimensional bar code printed will be evaluated, and production mechanism two-dimensional bar code tracing particles grain will be analyzed. According to the effect factors of tracers surface roughness, orthogonal design and multi factor model will be used to forecast,and comprehensive optimization design method of 2D barcode grain tracers will be established. Finally, according to work enviroment of grain tracers mixing with grian for traceability, ruggedness performance of grain tracers with different materials and different production order will be measured, and development mechanism of grain tracers to meet the demand of grain traceability enviroment. This study will provide theoretical basis and new traceability methods for grain food and other bulk agricultural products,which is significance for promoting progress and industrialization of agricultural products traceability.

粮食食品安全是食品安全问题的基础和前提，但是谷物由单位小个体组成，需要按照不同的等级或不同的用途将来自多个产地的谷物进行混合配送和分销，因此难以精确追溯谷物源产地信息。本研究提出以食品级二维条码溯源颗粒作为谷物身份标识方法，研究二维条码谷物溯源颗粒的研制机理；探索不同原料研制的溯源颗粒表面粗糙度对其印刷的二维条码可读率的影响，明晰二维条码谷物溯源颗粒的产生机制。然后根据影响溯源颗粒的表面粗糙度的影响因素，利用正交试验设计与多因素模型预测验证等多种手段，研究二维条码谷物溯源颗粒综合优化设计方法。最后根据溯源颗粒在与谷物混合的追溯作业环境，探索不同食品级原材料、不同生产方式研制的二维条码谷物溯源颗粒的耐用性能，探明满足谷物追溯生产作业环境要求溯源颗粒的生产方式及其研制机理。本项目为粮食及类似多源头难追溯的农产品溯源的研发提供下新的研究方法，对推动农产品溯源技术进步和产业化具有重要意义。

以食品级二维条码溯源颗粒作为粮食追溯系统中的身份标识技术，解决粮食生产中由于多产地谷物混合配送和分销导致的难以追溯源头问题。为了探究溯源颗粒的研制机理，使其满足在粮食生产各环节中适用的物理机械特性，本项目应用响应面设计方法分别对溯源颗粒的生产与包衣工艺进行了优化。首先在生产工艺优化时，采用CCD方法设计试验，以配方中硬脂酸镁配比与生产压力为自变量，建立了破碎率、最大剪切力与摩擦系数的二次回归模型。其中，压力对各个响应值均有显著影响，破碎率随压力增加而减小，最大剪切力随压力增加而增大，摩擦系数随压力增加先减小后趋于增大。通过模型求解得到最优生产条件分别为：配方2硬脂酸镁配比2.25%，压力16kgf；配方4硬脂酸镁配比1.02%，压力16kgf。通过验证试验发现配方2与配方4各响应实测值与预测值接近，并且配方2各响应的实测值优于配方4，更适合溯源颗粒的生产。然后对溯源颗粒的包衣工艺进行了优化，采用BBD试验设计，考察了包衣增重、包衣液喷量与片床温度对溯源颗粒的包衣合格率、吸湿率、摩擦系数、最大剪切力、破碎率、条码识别率、运输磨损率与运输识别率的影响，并建立了回归模型。其中，条码识别率、运输磨损率与运输识别率模型不显著，包衣因子对喷码无显著影响。包衣合格率受包衣液喷量影响显著，随着包衣液喷量的增加而先增大后减小。吸湿率受三个因子影响均显著，随包衣增重与包衣液喷量的增加而减小，随片床温度增加而增大。摩擦系数受包衣液喷量与片床温度影响显著，随包衣液喷量的增加而增大，随片床温度增加而减小。最大剪切力受三因素作用均显著，随包衣增重与片床温度增加而增大，随包衣液喷量增加而减小。破碎率受包衣液喷量影响显著，随包衣液喷量的增加而减小。模型优化得到最佳包衣工艺为：包衣增重5.00%，包衣液喷量5.47g/min，片床温度35.42℃。研究表明溯源颗粒具有良好的物理机械特性，满足粮食生产追溯需要，此研究为实现粮食精确到源头奠定理论和应用基础。