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原材料存在差异是食品加工的显著特征之一，尤其是以动物为基础的产品，更是如此。这种差异造成的结果就是，牛肉、猪肉和家禽的加工工艺为自动化带来了特别挑战。
传统用来判断自动化程度的标准是所能节省的劳动力：如果一台机器取代人工所能节省的成本可以产生可接受的投资回报率，那么这笔投资就是可行的。但工伤的成本也需要加以考虑，正因如此，肉类和家禽加工对自动化的视角又有所不同。
在牛肉分割室里，工人们拿着锯条，尽可能把接近骨头部分的肉剔干净。当Steve Dunivan 开始在自己的工厂里尝试自动化肋骨屠宰系统时，受到了操作工人的热情响应。“几乎每个人都有伤疤可以展示给你看。”他说。
Dunivan 是德州Midwest Machine公司的所有者，曾在自动化肋骨切除这个难题上钻研了四年。早年的机器根本无法提供工作所需要的精度。 大约在18 个月前，他开始与Hermary OptoElectronics 公司合作。这家公司主要提供三维视觉系统。
Hermary 公司主营木材行业，业务发展总监Wes Henderson 解释说。其“光扫描仪片”在多年的锯木应用中被硬化。2013 年11 月，Dunivan 通过编写代码将立体视觉系统整合到锯条上，开始在Cargill 的Schuyler 工厂进行试验。自那时起，超过120 万磅的脊髓被精确剔除。
Hermary 的相机以三角方式测量物体，每秒扫描高达1,000 次。这比肋骨剔除系统所需要的次数多很多，可能会不必要地影响加工速度。因此Dunivan将频率调整到每秒扫描200 次，这个频率足以生成几何形状，引导两根锯条的运动，误差在1/16 英寸以内。超过这个范围的切割被认为是不理想的，如果每件成品产量损失1 盎司，工厂每年的损失将高达75 万美元。
Dunivan 最新设备的切割完好率为99%，之前版本在90％左右，而手工仅能做到70%。
牛肉肋骨通过SL-1880E 3D 扫描仪进行模拟，扫描仪和自动锯条的控制器相连。此外，目前测试的还有自动剔除牛脊髓的系统。
Hermary 是罗克韦尔自动化的合作伙伴，Henderson 强调。Hermary 的设备简化了数据通过以太网/ IP 下载到MES或ERP 项目的时间，使跟踪和管理报告变得更便捷。
一个操作员可以完成两个人的工作听起来对成本具有很大吸引力，但精确度和安全性才具有更大价值。 “切割是一项复杂又精准的工作，但同时又是一个粗活。”Dunivan 认为， “每天需要处理2,500 份，发生意外的可能性可想而知。”
机器视觉同样对Gainco 公司开发的禽肉系统起到关键作用。然而，工人的生产力是主要目标，并不是安全。
在这种情况下，3D 成像成为了机器人切割鸡胸肉系统的一项发展。机器人的轴运动永远无法匹配人手的表现，但机器人的工作过程中可以有办法计算骨架内剩余的肉量，确定产量损失。亚特兰大的Georgia Tech 技术研究所首席研究工程师John Daley说。
GTRI 将这项技术授权给了Gainco，Gainco 随后在2014 年亚特兰大举办的国际生产与加工博览会（IPPE）上展示了一台原型设备。
通过将骨架放置在半透明锥体上，Daley 发现通过锥体传输的LED 光波强度可以由近红外传感器读取，以确定肉和骨头的分别含量。基于五个不同位置上获取的肉的克数，可以按照Yaeger Gore 标准化分数计算出产量损失，佐治亚州Gainco 公司销售和市场营销总监介绍说。
家禽加工商定期进行刮片测试来评估操作人员的工作表现，这项测试通过手工完成，用勺形刀片需要至少5 分钟。骨架上残留的肉将在下游的MDM 过程中被回收，但回收后的价格远不及之前在切割环节中获取的白色鸡胸肉。
他将自己的快速产率分析器定义为是一种教学工具，为操作人员提供快速反馈，向超过目标损失水平的人员进行提示，并识别骨架上最容易残留肉的部位。
仅有少数加工商就原型设备进行了现场测试，并在今年1 月展会之前就表示值得推荐。很多海外观众根本不为所动，但半数本土家禽公司对进行试验表示感兴趣，Daley 说。这也表明了美国禽肉加工行业的高产和效率。 （图片）
在牛肉分割室里，工人们拿着锯条，尽可能把接近骨头部分的肉剔干净。 有关骨头的争议
不同波段的电磁频谱在生产线末端发挥着检验的作用。无论是金属探测器还是X 射线检测机，肉类和家禽加工商在灵敏度和误报中做出权衡，包括重叠的产品之间，加利福尼亚州Heat and Control 公司检测产品经理Todd Grube 认为。
虽然Heat and Control 公司并不生产X 射线或金属检测系统，但它在北美是两大优质OEM 的分销商和系统集成商，这两家公司是意大利的CEIA（金属检测为主），和日本的石田（X 射线为主）。
MS-21 金属探测器的特点就是它可以同时并连续使用多个频谱，这一特点在检测黑色金属和有色金属的时候特别有用，在检测含水度高的肉类等导电材料时也不会误报增加。石田的IX-G2X 射线系统利用其双传感器配置做到了同样的平衡。此外，它可以检测除金属之外的其它低密度污染物。
碎骨是所有蛋白质食品中的一大难题，Grube 指出。肉类和家禽加工商会提出的第一个问题就是设备检测骨头或海鲜外壳的能力。成本仍然是X 射线升级的最大障碍，除非是在消费者的鞭策下不得不进行这一改变，否则蛋白质加工商仍坚持使用金属探测器。
“除非他们收到客户发现碎骨或其它只有X 射线可以检测到的污染物的投诉，蛋白质公司目前对金属探测器非常满意。”Grube 说。
美国农业部长持有的立场是，小于1cm 长的骨粒并不构成安全隐患，不超过2cm 的碎片被认为是低风险的危害。
无论大小，鸡骨其实很难被发现，因为其钙质含量很低。在IX-G2 的开发过程中，石田的工程师特别专注于家禽的骨骼，其结果是所开发的设备非常接近专门的骨扫描系统的性能，还可以同时检测其它污染物。
“骨头检测是一个很好的推动力，” Dave DiPrato 赞同说，他将这一工作的进展归公于Marel。正是这家公司提供了一套能够检测鸡碎骨的X 射线系统。尽管十年前有些出师不利，但Marel 却始终如一地坚持检测含钙量最低的鸡骨，并坚持用鸡骨作为主攻方向。
DiPrato 回忆起25 年前在Tyson 时面临这一挑战时的挫折和失意。之后，他自己在宾夕法尼亚州创办了Novus X射线公司。“现在是可行的，”他补充说，他的公司正在考虑开发自己的解决方案，所采用的技术是优质常规的X射线。
DiPrato 相信，阻碍加工商用X 射线替代金属探测器的原因并不是成本，而是停机风险。X 射线探测器通常是一个关键控制点，可以快速影响生产甚至关闭整个工厂。 “该设备必须在寒冷环境中经受热水冲洗，这样会导致冷凝，”他指出。 “在那样的环境下设备要保持运行，这本身就是一个壮举。”
IP69 的外壳有着很多优势，但这样一台精密的设备往往在停机时让工厂内部工作人员无法应对。他的解决方案是一个四模块X 射线装置。一旦找到问题区域，维修工人只需取下发生故障的组件就可以恢复运行。
“清洁标签”产品的加工
目前出现的另一种发展趋势是大批量自动化的真空加工。总部位于辛辛那提的SugarCreek 包装有限公司正在安装一条每天可加工36 万磅产品的生产线，这条生产线将放在目前还在新建的剑桥工厂里。这座新工厂位于印第安纳波利斯以东60 英里。
由一个法国团队开发的真空低温蒸煮（sous vide）目前在Twitter 上非常火热，与之相关的产品在零售货架上通常被放在厨房家电旁边。这个品牌在50 多年前就在欧洲投入了商业生产，但因为需要手工干预，当时的产量非常低。但总的来说，直到本世纪，真空低温蒸煮一直是厨师们的领域。
德国Armor Inox 公司在15 年前开始制造产量可达10 万磅的自动化系统，目前规模最大的系统已登陆美洲，用于烹饪火腿、熟肉制品和其它挤出成型的肉制品。Smithfield 的北卡罗莱纳州工厂在2009 年安装了该公司的Thermix 生产线，日产能达到66 万磅熟肉制品。SugarCreek 的项目说明这项技术已经成为市场主流，因为该公司的重点是代包装和代生产。
印第安纳州工厂从这个月开始安装10 个批量储罐，每个储罐的容量为1.2 万磅，配合7 月生产线正式启用。包装在密封袋或模具中的产品会在水中浸泡1-24 小时，逐渐成为即食产品。
为餐饮业供货的整块肉产品可能是生产线最初阶段的主要产品，SugarCreek 公司的厨师Sean Daly 介绍说，但去年开始，海鲜和蔬菜等食品都已在工厂500 磅的试验储罐中进行多次测试。“真空低温蒸煮是一个决定性的改变。” Daly说，“ 除了蒸煮，它是最安全的食品加工方法之一，且成品仍具有一定的完整性。”
加工温度可以保持稳定，且精准度可以达到0.1℃，如果储罐内热水用完，加入冷水时会有一个硬停机。颜色的保持度、营养价格和味道可以与无菌加工等先进技术媲美。
这项工艺非常适用于“清洁标签”食品的加工，Daly 认为。无论客户在产品营销时重点放在真空低温蒸煮，还是简单的完全煮熟上，SugarCreek 在工艺上的进步，为工厂带来了助力。
对于不喜欢肉制品的消费者，生产商很乐意提供类似的素食产品，例如素香肠。因为是素香肠，不会使用天然的胶原蛋白肠衣，可能需要更昂贵的替代品来保持香肠的完整性。藻酸盐肠衣是更经济的选择。正因如此，马萨诸塞州Robert Reiser & Co 公司推出的Vemag CC215 共挤机吸引了整个行业的目光。
两台低压的Vemag 设备为CC215 提供稳定的喂料，其中一台将素肉原料（如果是常规香肠，那就是真肉）送入设备，另一台负责提供植物原料的藻酸盐。一旦挤出，成型的香肠被喷洒了一层氯化钙溶液，用来固定藻酸盐。早餐香肠的加工速度大概为每分钟720 件。
消费者对素食产品和无添加剂产品的浓厚兴趣预示着共挤香肠和真空低温烹煮加工方式的巨大发展空间。
6/10/2015
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