生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法
2023-06-17 05:01:01 1
專利名稱：生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及食品無損檢測技術領域，特別涉及一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法。
背景技術：
隨著畜禽肉食用量的增長和人民生活水平的日益提高，消費者對肉類品質的要求也越來越高。生鮮肉品質中一個重要的衡量指標就是水分含量，水分含量過高，使得細菌、 黴菌繁殖加劇，容易引起肉的腐敗變質，水分含量過低，使得肉品失重，造成經濟損失，直接影響肉的食用品質和營養品質，影響肉類的加工、運輸和儲藏。特別是近年來注水肉的出現，使得水分含量的檢測顯得尤為重要。傳統的肉品水分含量檢測是採用人工感官評價法和化學分析方法。人工感官評價需要對評價員進行專業訓練，其評價結果主觀性強，測量分級結果容易受檢驗員自身的技術水平、經驗等主觀因素的影響，檢測精度和效率低，對樣品有汙染，且對分級員而言容易疲勞；化學分析方法主要是採用直接乾燥法和蒸餾法等，這些方法需要對樣品進行破壞，檢測方法較繁瑣，屬於有損檢測，且檢測周期長，不能滿足生產過程中的快速、無損、在線檢測的要求。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何提高生鮮肉深層水分檢測的精度和效率、並實現無損傷在線檢測。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置， 所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。優選地，所述照明模塊為滷鎢燈。優選地，所述裝置還包括與所述光纖探針數量相同個數的導向套、光纖固定板、 導向板、以及彈簧，所述光纖探針固定於所述光纖固定板上、且分別置於所述導向套中，所述導向套均穿過所述導向板，所述彈簧設於所述導向套外壁。優選地，所述導向套、光纖固定板、導向板、彈簧、以及光纖探針均設於外殼內，所述外殼上設有手柄。優選地，所述外殼上設有觸發開關，用於控制所述近紅外光譜儀的開啟和關閉。優選地，所述光纖探針為一條。優選地，所述光纖探針為至少兩條，所述照明模塊與所述光纖探針之間通過光纖輪換器連接，所述光纖探針與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器連接。優選地，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅動電機、同步帶、同步齒輪、傳送帶、以及傳送帶支架，所述光纖探針的針頭與所述同步帶相對。本發明還公開了一種採用所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；S2 :照明模塊為所述光纖探針提供光照；S3 :將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預設深度處；S4:近紅外光譜儀根據光纖輪換器預先設置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數據的採集；S5 :所述近紅外光譜儀將產生的光譜數據發送至處理器，所述處理器對光譜數據進行處理，並將處理結果與預設的參考值進行比較，獲得品質等級。(三)有益效果本發明利用光纖探針對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，提高了水分檢測的精度和效率。
圖I是按照本發明一種實施方式的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的結構示意圖；圖2是採用圖I所示的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法的流程圖。其中，I :處理器；2 :USB數據線；3 :近紅外光譜儀；4 :光纖；5 :光纖輪換器；6 :滷鶴燈；7 :光纖；8 :分叉光纖；9 RS232數據線；10 :外殼；11 :觸發開關；12 :光纖固定板； 13 :導向板；14 :手柄；15 :柱狀光纖探針固定組件；16 :光纖探針；17 :導向套；18 :彈黃； 19 :同步帶；20 :同步齒輪；21 :驅動電機；22 :傳送帶支架；23 :傳送帶；24 :光纖夾具。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。近紅外光譜分析技術作為一種快速無損檢測技術，以其分析速度快、無需樣品前處理、非破壞性等特點被廣泛應用於農產品品質的快速無損檢測，特別是光纖技術的發展， 使近紅外光譜技術在農產品的在線生產過程分析、品質質量檢測與監控中都發揮著越來越重要的作用。目前，國內外對肉品品質的檢測取得了較好的研究成果，但對於肉品品質的在線檢測大多是針對肉糜這種均質樣品，採集的是樣品表面某一位置的光譜信息，或通過移動樣品對不同位置進行多點信息的採集。這些實驗研究方法只能採集樣品表面的光譜信息，因樣品表面的品質易受到外界環境因素的影響，不能完全客觀地反映該樣品的品質特性。因而開發研究生鮮肉深層水分的快速無損在線檢測方法，對生鮮肉的水分含量進行在線檢測與等級評定顯得尤為重要。下面以四條光纖探針為例來說明本發明，但不限定本發明的保護範圍，圖I是按照本發明一種實施方式的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的結構示意圖；參照圖1， 本實施方式的裝置包括四條光纖探針16、光纖固定板12、導向板13、照明模塊、近紅外光譜儀3 (本實施方式中，近紅外光譜儀3的波長覆蓋範圍為1000 2500nm)、以及處理器1， 所述四條光纖探針16通過配合安裝固定在柱狀光纖探針固定組件15的內孔中，柱狀光纖探針固定組件15通過配合安裝固定在固定板12的4個小孔中，為保證光纖探針16能垂直插入樣品預設深度，在固定板12下方還設計有光纖探針導向組件，由導向板13、四個導向套17和四根彈簧18組成，導向套17安裝在固定板12的下方，彈簧18套裝在導向套17上， 所述照明模塊與所述光纖探針16連接，所述光纖探針16、近紅外光譜儀3、以及處理器I依次連接。為便於通過處理器I分別對所述近紅外光譜儀和光纖輪換器進行參數設置，優選地，所述近紅外光譜儀3與處理器I之間通過USB數據線2進行連接，所述處理器I與所述光纖輪轉器5之間通過RS232數據線9連接。所述照明模塊與所述光纖探針16之間通過光纖輪換器5連接，所述光纖探針16 與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器5連接。為了對光譜信息的採集提供足夠的光照，優選地，所述照明模塊為滷鎢燈6，通過光纖7與所述光纖輪換器5連接，本實施方式中採用20W的高功率滷鎢燈。為便於對所述裝置進行操作，優選地，所述四條光纖探針16、光纖固定板12、以及導向板13均設於外殼10內，所述外殼10上設有手柄14,所述手柄14用於握持所述外殼 10。優選地，所述外殼10上設有觸發開關11，用於控制所述近紅外光譜儀3的開啟和關閉，以實現對近紅外光譜儀3的硬體外觸發。為防止光纖探針光路部分折彎受損，在光纖輪換器5出口處的分叉光纖8處設有光纖夾具24，對光纖探針16的軟管部分進行支撐。為便於運送樣品，優選地，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅動電機21、同步帶19、同步齒輪20、傳送帶23、以及傳送帶支架22，所述光纖探針16的針頭與所述同步帶19相對，驅動電機21通過同步齒輪20和同步帶19驅動傳送帶23在傳送帶支架22上運行，傳送帶23的運行速度可通過調節驅動電機21的頻率進行調節，從而調節樣品的運行速度。本實施方式中，處理器I採用PC機實現，所述處理器I包括以下模塊文件管理模塊，用於對光譜數據、硬體參數和評價結果的存儲；參數設置模塊，用於對近紅外光譜儀3、 光纖輪換器5的相關參數進行設置；信號檢測與控制模塊，用於檢測外觸發信號，將信號傳入PC機，觸發控制光譜儀；數據採集模塊，用於控制近紅外光譜儀3實時進行光譜數據的採集，當光譜儀接收到信息檢測單元的信號時，光纖輪換器5按照預先設定的次序對樣品進行光譜信息的採集；光譜數據處理模塊，用於對採集的光譜信息進行平滑、多元散射校正、 微分等預處理，對未知樣品通過所選模型對品質參數進行預測；實時顯示模塊，用於對光譜數據、光譜曲線、在線檢測參數和檢測結果的實時顯示；評價模塊，可實時對所預測的品質參數值與各個等級進行比較，輸出評定等級。本發明還公開了一種採用所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；S2 :照明模塊為所述光纖探針提供光照；
S3 :將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預設深度處；S4:近紅外光譜儀根據光纖輪換器預先設置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數據的採集；S5 :所述近紅外光譜儀將產生的光譜數據發送至處理器，所述處理器對光譜數據進行處理，並將處理結果與預設的參考值進行比較，獲得品質等級。由以上實施方式可以看出，本發明實施方式利用光纖探針可對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，既克服了傳統檢測方法中主觀性強、檢測精度和效率低、對樣品有汙染、檢測周期長等缺點，又克服了光譜技術檢測中樣品表面的信息不能準確地反映該樣品的品質特性的缺點，該檢測方法提高了檢測的精度和建模的穩定性。利用波長範圍為1000 2500nm的近紅外光譜儀、帶有4路輸入和4路輸出的光纖輪換器以及4條光纖探針對每個樣品內部深層的4個位置依次採集其光譜信息，以其光譜的均值作為該樣品的原始光譜值，建立生鮮肉水分含量的在線檢測預測模型。從而客觀、準確、快速地對生鮮肉水分含量進行在線檢測。該技術的推廣應用為生鮮肉生產、加工和檢驗部門提供了一種快速檢測裝置及方法，為生鮮肉銷售部門提供了一種快速分級手段，為肉品按質論價提供了可靠依據。利用本發明可規範豬肉市場，使肉品真正實現按質論價，優質優價。滿足不同層次消費者的需求，有著廣闊的市場應用前景。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。
2.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述照明模塊為滷鎢燈。
3.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括與所述光纖探針數量相同個數的導向套、光纖固定板、導向板、以及彈簧，所述光纖探針固定於所述光纖固定板上、且分別置於所述導向套中，所述導向套均穿過所述導向板，所述彈簧設於所述導向套外壁。
4.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述導向套、光纖固定板、導向板、彈簧、以及光纖探針均設於外殼內，所述外殼上設有手柄。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述外殼上設有觸發開關，用於控制所述近紅外光譜儀的開啟和關閉。
6.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述光纖探針為一條。
7.如權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述光纖探針為至少兩條，所述照明模塊與所述光纖探針之間通過光纖輪換器連接，所述光纖探針與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器連接。
8.如權利要求I 7中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅動電機、同步帶、同步齒輪、傳送帶、以及傳送帶支架， 所述光纖探針的針頭與所述同步帶相對。
9.一種採用權利要求I 7中任一項所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟Si:使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；52:照明模塊為所述光纖探針提供光照；53:將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預設深度處；S4:近紅外光譜儀根據光纖輪換器預先設置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數據的採集；S5:所述近紅外光譜儀將產生的光譜數據發送至處理器，所述處理器對光譜數據進行處理，並將處理結果與預設的參考值進行比較，獲得品質等級。
全文摘要
本發明公開了一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法，涉及食品無損檢測技術領域，所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。本發明利用光纖探針對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，提高了水分檢測的精度和效率。
文檔編號G01N21/35GK102590131SQ201210017010
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者劉巧巧, 張海雲, 彭彥昆, 王偉, 王銘武, 趙松偉 申請人:中國農業大學