rfid技術(shù)在食品溯源中的應(yīng)用

rfid技術(shù)在食品溯源中的應(yīng)用

近年來，重大食品安全事件的爆發(fā)和流行對世界各國的經(jīng)濟(jì)和社會產(chǎn)生了重大影響。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化,食品跨國界和跨地區(qū)流通越來越頻繁,各種食品安全事故和隱患呈迅速擴(kuò)展和蔓延之勢。為了保障消費者健康,減少諸如“瘋牛病”等疫病疫情帶來的損失,世界上各個國家都采取了一系列保證食品安全的政策和措施,強(qiáng)調(diào)食品安全要“從農(nóng)田到餐桌”全過程監(jiān)控,歐盟、美國等國相繼立法來強(qiáng)制性實行食品安全追溯制度。所謂食品安全追溯制就是對食品生產(chǎn)、流通過程中各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信息加以有效管理,通過對這種信息的監(jiān)控管理,來實現(xiàn)預(yù)警和追溯,預(yù)防和減少問題的出現(xiàn),一旦出現(xiàn)問題即可以迅速追溯至源頭。而近年來快速發(fā)展的射頻識別技術(shù)(RFID)則成為當(dāng)前各國建立跟蹤與追溯體系的最佳選擇。1多目標(biāo)識別的rfid射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。它可以存儲大量的信息,通過射頻信號同時對多個目標(biāo)對象進(jìn)行自動識別,且識別工作無須人工干預(yù),并可工作于各種惡劣的環(huán)境下。最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分組成。RFID系統(tǒng)的工作原理是:電子標(biāo)簽根據(jù)電源的不同而分為有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽,當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域后,無源電子標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的電磁波,產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量,發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后送至電腦主機(jī)進(jìn)行有關(guān)處理;有源電子標(biāo)簽則依靠自帶電池供電。2此外，rfid技術(shù)在食品全過程中的應(yīng)用2.1牛的標(biāo)識工作19世紀(jì)80年代,動物標(biāo)識還只是為了制定牲畜的飼養(yǎng)計劃和免疫程序而建立的,直到近幾年,才逐漸用于安全管理。隨著科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,畜產(chǎn)品的生產(chǎn)加工鏈越來越長,環(huán)節(jié)越來越多,消費者很難從食品鏈的最終環(huán)節(jié)了解畜產(chǎn)品的來源和生產(chǎn)過程信息。由于瘋牛病的出現(xiàn),人們對食品安全、質(zhì)量保證及環(huán)境保護(hù)越來越關(guān)注,畜產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)在動物標(biāo)識的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來。1998年9月,英國宣布了牛跟蹤系統(tǒng)計劃。英國政府規(guī)定,2000年7月1日以后出生的或者進(jìn)口的牛必須采取數(shù)字識別。牛的注冊與識別包括標(biāo)識、農(nóng)場記錄和許可證等方面。在牛出生后的20d之內(nèi)必須安裝標(biāo)識標(biāo)簽,標(biāo)識標(biāo)簽有這頭牛的標(biāo)識碼,這個標(biāo)識碼將伴隨牛的一生。在農(nóng)場的記錄中,記載有關(guān)于每一頭牛的出生、進(jìn)口、活動與死亡的全部情況。在澳大利亞,由政府監(jiān)管部門建立互連網(wǎng)畜牧公共監(jiān)管平臺,并向農(nóng)民優(yōu)惠提供具有唯一識別編碼的RFID電子耳標(biāo)。農(nóng)民用RFID標(biāo)簽每標(biāo)識一頭飼養(yǎng)的動物,就上專門的網(wǎng)站進(jìn)行注冊登記一次,并隨后記錄該動物在飼養(yǎng)過程中各種重要信息,該信息將成為日后農(nóng)民進(jìn)行活體動物交易時買主最為關(guān)注的信息之一。在美國一個大約由70多個協(xié)會、組織以及政府機(jī)構(gòu)的100余名畜牧獸醫(yī)專業(yè)人員組成的家畜標(biāo)識開發(fā)小組(USAIP),共同參與制定并建立家畜標(biāo)識工作計劃,其目的是在發(fā)現(xiàn)外來疫病的情況下,能夠在48h內(nèi)確定所有涉及與其有直接接觸的企業(yè)。對于不同的畜種有不同實施計劃。1)牛分階段實施計劃:第一階段:2004年7月,使用具有企業(yè)編號的耳標(biāo)或者其他通過認(rèn)證的耳標(biāo);第二階段:2005年7月起個體標(biāo)識逐步過渡到射頻電子標(biāo)識;第三階段:2006年7月,采用電子標(biāo)簽標(biāo)識,在集市和加工處理廠安裝RFID數(shù)據(jù)讀取器。2)豬分階段實施計劃:第一階段:2004年7月,種豬標(biāo)識或者其他具備資格的編號,商品豬最終擁有企業(yè)編號;第二階段:2005年7月,豬群或小組編號,記錄所有的轉(zhuǎn)群過程;第三階段:2006年7月,單個射頻標(biāo)識號與豬群組關(guān)聯(lián)以自動記錄數(shù)據(jù)。我國在2003年863數(shù)字農(nóng)業(yè)項目中首次列入了數(shù)字養(yǎng)殖研究課題。目前,一套基于遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的RFID牛個體識別系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實用階段。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院也采用項圈式應(yīng)答器掛在牛頸上,用手持式PDA進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和上傳。這兩個系統(tǒng)的完成,體現(xiàn)了RFID技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的初步實現(xiàn)。目前,國內(nèi)的一些較具規(guī)模的養(yǎng)豬場也開始采用RFID技術(shù)并取得了較好的效果。此外,我國還專門為肉類產(chǎn)品屠宰企業(yè)研制開發(fā)了“RFID肉類屠宰實時生產(chǎn)管理及安全信息追溯系統(tǒng)”,該系統(tǒng)通過對屠宰生產(chǎn)的全過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與管理,從而把各生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息相互串連起來。2.2用rfid標(biāo)簽監(jiān)控盛酒桶RFID技術(shù)除了在畜牧業(yè)上有較為成熟的使用外,在其他食品領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用。澳大利亞Moraitis公司正在和IBM公司合作開發(fā)基于RFID技術(shù)的西紅柿追蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)將提供每天從Moraitis運出的關(guān)于西紅柿產(chǎn)地、包裝日期、種類、質(zhì)量和大小的詳細(xì)信息。在英國,Trenstar和ScottishCourageBrewing公司展示了如何使用RFID標(biāo)簽更好實現(xiàn)對盛酒桶的追蹤。葡萄酒制造商還可以使用傳感技術(shù)的RFID標(biāo)簽監(jiān)控能夠影響酒品質(zhì)量的酒桶所在環(huán)境溫度的變化。為了區(qū)分大量來自不同農(nóng)場的蝦產(chǎn)品,泰國一家RFID應(yīng)用商已在研究將蝦分發(fā)到各加工點之前,把RFID芯片植入漁場和中間市場中使用的裝蝦的塑料箱子里,以便了解蝦的來源與去處。日本東京的一家高檔超市中,每瓶酒上都帶有一個透明的塑料RFID標(biāo)簽。每瓶酒只要一拿下貨架,離這瓶酒最近的液晶顯示器上就會自動顯示出這瓶酒的產(chǎn)地、年份、價格、生產(chǎn)商等信息。再者由于日本人對食品的品質(zhì)和溫度非常講究,因此為了保持食品最佳的狀態(tài),日本的一些運送食品的貨車中會放一到兩個RFID標(biāo)簽,隨時監(jiān)測送貨過程中的車廂內(nèi)溫度變化。在中國RFID等技術(shù)也被用于水產(chǎn)品的安全跟蹤管理,如:浙江省水產(chǎn)局杭州市技術(shù)監(jiān)督局和國家環(huán)保總局有機(jī)食品發(fā)展中心也聯(lián)合在國內(nèi)水產(chǎn)業(yè)首次推出魚類產(chǎn)品智能防偽卡———千島湖“淳牌”有機(jī)魚身份證,實現(xiàn)了從水體到餐桌的全程質(zhì)量跟蹤管理。3食品供應(yīng)鏈管理目前,對食品供應(yīng)鏈安全管理的手段還不是很多,傳統(tǒng)的方法無法實現(xiàn)對整個供應(yīng)鏈的追溯管理,食品行業(yè)中廣泛采用條碼技術(shù)進(jìn)行安全追溯,而且在過去的幾十年間條碼技術(shù)發(fā)展得也很迅速,并已在原有一維條碼的基礎(chǔ)上開發(fā)出了二維條碼。但是一維條碼尺寸相對較大,不適宜在較小的物品上使用,而且不具備容錯能力,磨損或臟污情況不可讀取。二維條形碼耳標(biāo),屬于電子標(biāo)識范疇,提高了身份標(biāo)識自動獲取能力,但其獲取前端屬于光學(xué)信號讀取裝置,易受光線、霧氣、血污和糞便等物理環(huán)境的影響。同時條碼技術(shù)只能采用人工的方法進(jìn)行近距離的讀取,無法做到實時快速的獲得大批量食品的質(zhì)量信息,而且其在流通環(huán)節(jié)上也無法提供食品所處環(huán)境信息的實時記錄。與條碼技術(shù)相比,由于RFID電子標(biāo)簽具有唯一識別編碼、數(shù)據(jù)可重復(fù)擦寫、標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲量大、識別響應(yīng)速度快、標(biāo)簽使用壽命長、可以在高溫、高濕和戶外等惡劣條件下使用,因此更加適合于食品供應(yīng)鏈從“農(nóng)田到餐桌”的全程管理。應(yīng)用RFID技術(shù)不僅可以對個體進(jìn)行識別,而且可以對供應(yīng)鏈全過程的每一個節(jié)點進(jìn)行有效的標(biāo)識,從而對供應(yīng)鏈中食品原料、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤與追溯,及時發(fā)現(xiàn)存在的問題,進(jìn)行妥善處理?？梢?RFID系統(tǒng)可以貫穿整個食品供應(yīng)鏈,將供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的信息連接在一起。但這種系統(tǒng)也有不足之處,例如標(biāo)簽記錄了虛假信息、信息鏈中斷或信息丟失等等,從而使溯源不清。目前,據(jù)文獻(xiàn)報道可以用同位素、礦物元素、DNA、虹膜等檢測技術(shù)對RFID技術(shù)進(jìn)行監(jiān)督和支撐。同位素、礦物元素、質(zhì)譜等檢測技術(shù)可用于產(chǎn)地的溯源,虹膜,DNA檢測技術(shù)可用于個體的鑒別,DNA、蛋白質(zhì)、脂肪等檢測技術(shù)可用于品種的鑒別。4食品的應(yīng)用慢目前RFID技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)、物流、交通、醫(yī)療、倉儲、防偽等方面,但在食品上的應(yīng)用緩慢。除了RFID標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、安全之類的共性問題,還有一些因素限制了其在食品領(lǐng)域的發(fā)展。4.1食品的價值與電子標(biāo)簽RFID技術(shù)屬于新技術(shù)并且比較復(fù)雜,本身造價就比較昂貴,再加上其安裝配置也需要經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的專業(yè)人員,所以成為其快速普及的一個障礙。此外食品的價值普遍較低,這就使得電子標(biāo)簽無法應(yīng)用于最終的單件食品。現(xiàn)階段可以把電子標(biāo)簽與條碼結(jié)合起來,運用“電子標(biāo)簽+條碼”技術(shù),以降低應(yīng)用成本,而且電子標(biāo)簽可以實現(xiàn)循環(huán)重復(fù)使用,就極大的降低了個體追溯的成本。4.2信息篩選存在的問題由于食品生產(chǎn)周期不長、消費時限短、品種繁雜、生產(chǎn)單位眾多等因素,決定了食品的供應(yīng)鏈中必然產(chǎn)生大量的信息。所以電子標(biāo)簽中不僅要儲存包含保證供應(yīng)鏈連續(xù)的信息,還要包含供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵安全指標(biāo)的信息及能引起這些安全指標(biāo)變化的關(guān)鍵因素的信息,但一般而言電子標(biāo)簽是存儲的容量越大,價格就越高。這就涉及到信息的篩選問題。以獸藥為例,獸藥是動物養(yǎng)殖過程中需要考察的安全指標(biāo),養(yǎng)殖過程中能引起這個指標(biāo)變化的因素有獸藥品種、防治的疾病、使用量、使用時間及休藥期等因素,而電子標(biāo)簽不可能將所有的信息都記錄下來,因此在實際研究中要通過對這些因素的檢測監(jiān)測、統(tǒng)計分析等確定出關(guān)鍵的信息指標(biāo),錄入電子標(biāo)簽中,以應(yīng)對安全事故。4.3rfid技術(shù)的應(yīng)用難點將RFID設(shè)備、供應(yīng)鏈軟件和倉庫管理系統(tǒng)等進(jìn)行有效集成,形成適應(yīng)不同的企業(yè)要求的完整解決方案是RFID技術(shù)應(yīng)用的一大難點。目前電子標(biāo)簽種類頗多,具體供應(yīng)鏈的各個過程應(yīng)用哪一種標(biāo)簽及讀寫器,例如是使用高頻還是低頻、有源還是無源、耳釘還是項圈的標(biāo)簽等,具體錄入哪些信息,需要制定相