零距离
一粒米的特殊旅行
青年师生组队用另一种方式打开“禾下纳凉梦”
在黑龙江,袁隆平先生的“禾下纳凉梦”,正在一群青年科技事情者的起劲下,以智能制造的方式走进现实。
登录控制系统软件,输入质料基础信息及制品指标要求后,经由采集质料图像信息等多项工序,很快一批含有胚芽的大米就会在一款特殊的米机中被生产出来……
这款特殊米机,由哈尔滨工程大学青年西席李冰携手90后学生团队设计并研发,其生产的大米与一样平常生涯中见到的大米并不相同。由于含有胚芽,它的存在犹如为大米边缘处的缺口戴上了“帽子”,让米粒更为圆润丰满富有营养。
小胚芽含有大营养
耐久以来,粮食加工减损都是全球各个国家关注的主要问题。2021年9月,我国倡议召开的国际粮食减损大会宣布了《国际粮食减损大会济南倡议》,其中提出削减粮食损失和虚耗,已成为提高粮食平安的主要手段和紧迫的全球性命题。
事实上早在2014年,李冰团队就针对粮食减损问题最先了项目筹备,将某基础科研项目中的小目的检测要害手艺,转化应用到水稻适度加工偏向。
在前期调研时,团队发现传统水稻加工依赖米之间的硬性摩擦,在相互作用力的辅助下实现去皮碾白。这种方式加工出的精白米营养较少,剩下的淀粉主要提供热量,人吃多了容易引起糖尿病等疾病,晦气于人体康健。在加工历程中损失的胚芽富含营养因素,被视为“植物中的软黄金”,其营养价值是大米胚乳部门的20倍。相关数据显示,留有胚芽的大米相比精白米,仅维生素E的含量就凌驾210倍。
“现在全球水稻加工环节存在着伟大损失,其泉源是研究原理的落伍和手艺的滞后。而落伍的研究原理则会直接导致粮食损失及营养物质的大量流失。”哈尔滨工程大学2017级控制科学与工程专业博士李硕峰说。
2017年,哈尔滨工程北米科技有限公司应运而生,李冰是该公司的首创人,李硕峰是团结首创人,他们率领团队最先对活性留胚米智能加工系统举行研发。
“我们要做的就是在去除糙米皮层的同时,将胚芽最大完整度地留下。”李冰说,直到2019年,他们才开端搭建起水稻适度加工生产线,这个历程整整破费了两年时间。
让每一粒米都能被“瞥见”
在研发活性留胚米智能加工系统的历程中,团队提出通过视觉反馈、柔性碾磨等手艺,形成一个完整的水稻适度加工解决方案。这个方案一旦落地,将实现水稻加工质的突破。
在研究历程中,李冰和学生们遇到了难题:首先,大米的胚芽异常细小且十分相似,在检测镜头下仅占几十个像素,现有的检测模子难以准确分辨。其次,为了测试米机的系统稳固性和适用性,团队需要采购大量的差异种类的米。
“差其余米,形状也不大相同,在现实加工中大米并不是平铺的,掺杂在一起容易形成麋集粘连,很难实现检测提取。”李硕峰说。
他告诉中青报·中青网记者,要想最大限度地保留胚芽,必须先仔细考察质料图像信息,才气凭证品质误差实行动态调整。为此,团队基于胚芽的特征,自主搭建了多种模子算法,在算法加持下,大米的视觉检测准确率到达97.2%,实现了单米粒的检测提取,让每一粒米都能被“瞥见”。
乘风破浪的95后女船员
在这艘深海前行的庞然大物里,主机是轮船的“心脏”,推动船体向前航行;辅机是轮船的“器官”,帮助轮船机器正常运转。她是这艘轮船上唯一一个在大海上乘风破浪的女船员,船上器件的体量普遍都远远盖过一个女船员的身形。
在此基础上,团队研究出个性化碾磨程序,将碾磨精度控制在50微米,做到“一米一参数”,从而为米机的优化调整提供数据支持。
大米进入装备后,要经由3道680余次的分层柔性碾磨细腻加工。相比传统的加工方式,团队接纳的加工方式更为“柔和”。在加工前,团队首先将米分层铺开,进入机械后,特殊的米刀在对米摩擦的基础上,其特殊的组织将米“包裹”起来逐粒举行柔性摩擦,最大可能性地削减对胚芽的损坏。
“我们能将相当于头发丝三分之一厚度的纤维层准确剥离,使碾磨后的大米胚芽保留完整,依然保留胚芽活性。”团队成员李佳帅先容,在采集的图像中,米粒晶莹剔透,犹如一颗颗“珍珠”。由于其胚芽保留完整,依然保留胚芽活性,业内人士称之为“活米”。
经检测,团队自主研发的加工系统能实现稻谷留胚率达95%,胚芽完整度大于95%,远超日本留胚率80%的尺度,到达国际先进水平,在其他条件稳固的情形下,可实现水稻减损3%-5%。
“不要小看这个数字,2021年天下稻谷产量约莫为4260亿斤,手艺的应用,可以为天下的水稻每年在加工环节削减至少127.8亿斤的损失。”李硕峰说。
据领会,李冰团队“藏粮于技——水稻适度加工产业化助力国家粮食平安”项目的焦点手艺及装备生产均由团队自主完成,实现了百分之百国产化。团队成员围绕要害手艺已经揭晓论文15篇,拥有授权专利70项,软件著作权10项。同时,该项目在2020年第七届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中获得师生共创组金奖。
接棒“禾下纳凉梦”
“袁隆平先生有一个禾下纳凉梦,我们也有一个梦,希望通过手艺攻关,为国家粮食平安保驾护航。”李硕峰说。
据他回忆,在项目开展之初,米机加工程序繁多,那时的模子需要人工手动输入指令,大大降低了检测的效率。团队实验了框架移植、确立动态链接库、搭建通讯接口等方式,使模子在米机的工控机上一键开启自动检测。在生产线搭成后,团队最先测试程序算法、运行速率和稳固性等,整个历程可谓“一步一坎”。
团队成员李铭泽告诉中青报·中青网记者,项目在开展之初,曾因系统溃逃遭遇过机械停机。溃逃的程序、找不失足处的杂乱代码、产物稳固性差适配性弱等问题,一次次磨练着团队的创新能力和耐心。
“有的小问题可能是某根需要串联的线,一不小心连成了并联,或者电压不稳等,需要我们逐个排查装备的每个节点、每行代码,一根一根线地查,才气找到问题的泉源。有些问题的修复可能需要一两周。”李铭泽说,对着数万行代码逐行调试,或简化模子、或替换硬件,举行程序修复,成为他们事情的一样平常。
米机的体积很大,团队成员调试时,需要将整个上半身都探到机械内里,机械运行的声音高达八九十分贝,一天下来震得耳朵发疼。
功夫不负有心人。经由连续不停地测试、调治、修复、优化,团队成员逐渐实现了装备使用的基本稳固性,但他们的目的却不止于此。
“我们的目的是推动水稻加工产业生长升级,绝不能只做摆在实验室里的花架子。”李冰说。
在团队成员的通力互助下,李冰所在的公司在2019年入选首批黑龙江省手艺创新中央,获批建设“黑龙江省工程北米水稻适度加工智能科技手艺创新中央”。
2020年,黑龙江省农科院相关认真人自动找到李冰,为了验证装备是否“名副实在”,黑龙江省农科院的专家拿来10余种米,现场检测装备的加工质量。经由对比,李冰团队的留胚米智能装备加工质量简直高于通俗装备。
“粒粒皆辛勤,我们要尊重自然与汗水配合缔造的产物,将最好的手艺投入到粮食的加工行业。”李冰感伤,用科技为国人康健保驾护航,为粮食平安孝顺气力,这是他和学生们一直为之起劲的目的和信条。
未来,李冰团队设计在天下确立智能车间与智慧工厂,确立多个水稻适度加工的产业基地,将工程装备推广至天下,将“中国智造”推广至全天下。
中青报·中青网见习记者 韩荣 泉源:中国青年报
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