我国是粮食生产和消费大国,粮食质量安全直接关系到人民的身体健康,关乎着国家的长治久安。粮食收获以后,需要对粮食进行等级划分,将来自不同地方不同农户的粮食划分等级后进行混合。而一旦粮食出现质量安全问题,由于来自不同地方不同农户的粮食混合而无法精确追溯问题粮食的来源。而且粮食生产中,由于谷物由小个体组成,追溯过程不同于其他农产品可以通过唯一的身份标识信息准确追溯到源头。为解决谷物多源头混合而难以精确追溯的难题,有学者通过以谷物溯源颗粒作为信息标识载体解决这一难题。谷物溯源颗粒是采用可食用原材料制成的小颗粒,通过在其表面喷印QR码记录谷物信息。溯源颗粒与谷物混合一起进入供销链,当发生谷物质量安全时,通过扫描溯源颗粒表面的QR码进行谷物信息查询。而溯源颗粒的物理机械性能对其表面QR码的可读率具有重要影响,已有研究表明通过包衣手段可以改善溯源颗粒性能。本文在前人研究基础上,对包衣工艺参数进行优化试验研究,以期得到最优包衣效果,从而最大程度上提高溯源颗粒的物理机械性能。为实现QR码的自动识别,本文研发了一套二维条码识别追溯装置。通过对追溯装置工作参数进行优化来提高追溯装置的工作性能。同时设计了一套溯源系统,实现谷物从生产到销售的全程信息追溯。本文主要从以下几个方面进行了相关研究:(1)利用Box-Behnkendesign(BBD)试验设计方法设计了包衣优化试验。以包衣增重、喷量和片床温度作为试验因素,以动摩擦系数、吸湿率、最大剪切力、QR码识别率、包衣合格率、冲击破碎率、模拟运输后的识别率、模拟运输后的磨损率作为试验响应值,设计3因素3水平优化试验,以期找出包衣过程最佳包衣参数,使在此包衣参数下最大剪切力、识别率、包衣合格率及模拟运输后的QR码识别率尽可能地高,动摩擦系数、吸湿率、冲击破碎率及模拟运输后的磨损率尽可能地低,从而增加溯源颗粒的物理机械性能。结果表明:当包衣增重为5%,包衣液喷量为5.47 g/min,片床温度为35.43℃时为最佳包衣工艺,预测包衣合格率为100%、吸湿率为3.46%、动摩擦系数为0.407、最大剪切力为332.408 N、破碎率为0.373%。(2)当发生谷物质量安全时,通过扫描谷物中溯源颗粒表面的二维条码进行谷物信息查询。本文设计一套二维条码识别追溯溯源装置,该装置利用振动筛的筛分效果实现谷物和溯源颗粒的自动分离,然后通过传送带的传送,使溯源颗粒自动通过二维条码扫描仪的识别区域,实现二维条码的自动识别。然后建立谷物溯源系统,实现谷物从生产到销售全程信息追溯,为粮食管理者记录、查询、管理粮食的相关信息提供便利。(3)溯源颗粒和谷物的筛分率、QR码的识别率、溯源装置对溯源颗粒的磨损率是衡量溯源装置工作性能的重要指标。而振动筛的振动频率、溯源颗粒和谷物的混合密度、振动筛的筛面倾角、传送带速度是影响溯源装置工作性能的主要工作参数。为了提高溯源装置工作性能,利用Design Expert软件的Box-Behnken Design实验设计方法,设计4因素3水平优化试验。以筛分率、QR码识别率和磨损率作为响应值,以期找出溯源装置最佳工作参数,使在此工作参数下筛分率和条码识别率尽可能地高,溯源颗粒磨损率尽可能地低。结果表明:振动频率为39.85 Hz、颗粒密度为5.00颗/1.5 kg、传送带速度0.15 m/s、筛面倾角5°时,在此条件下QR码识别率的预测值为98.21%、筛分率的预测值为99.99%。优化后的溯源颗粒的性能更加优良。溯源装置在最佳工作参数下工作时,谷物和溯源颗粒的筛分率、溯源颗粒磨损率、QR码识别率都达到最佳。谷物溯源系统为谷物追溯提供有用信息。