一種冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)及方法，包括樣品臺、豬肉樣品、光纖光譜儀探頭、Y型光纖、光纖光譜儀主機、鹵鎢燈光源、工業(yè)計算機控制平臺、快速氣味分析儀、硅膠管、干燥器、快速氣味分析儀探頭，工業(yè)計算機控制平臺中安裝有用于計算冷藏豬肉貯存天數(shù)的回歸模型，經(jīng)預(yù)處理的光譜數(shù)據(jù)主成分分析，得到五個與冷藏豬肉貯存天數(shù)密切相關(guān)的變量，利用這五個變量及與糞臭素含量密切相關(guān)的特征氣味w1建立回歸模型，把這五個變量及w1作為輸入變量輸入到用于計算冷藏豬肉貯存天數(shù)的回歸模型中，計算出冷藏豬肉的貯存天數(shù)。本發(fā)明可以為保障肉及肉類制品安全、維護消費者權(quán)益、規(guī)范市場秩序,提供重要的理論及技術(shù)基礎(chǔ)。
【專利說明】
一種冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及豬肉貯存天數(shù)的在線檢測系統(tǒng)，特別涉及基于近紅外光譜及氣味的冷藏豬肉貯存天數(shù)的在線檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證豬肉的品質(zhì)，市場上普遍采用冷藏的方式來保存豬肉以延長其保質(zhì)期，但是由于很多耐寒性微生物的存在，冷藏豬肉的安全性隨貯存天數(shù)的延長得不到保障。
[0003]為了保證豬肉的食品安全，近年來，國內(nèi)外研究者們對豬肉品質(zhì)的檢測有很多研究。目前對于肉類品質(zhì)評定一般從肉色、嫩度、風(fēng)味、系水力、多汁性等方面來衡量，檢測方法多用化學(xué)、物理以及口感等有損檢測手段，這些檢測手段存在檢測速度比較慢、操作條件復(fù)雜、測量結(jié)果不準(zhǔn)確等缺點，尤其是單次檢測時間長，自動化程度低，無法做到非接觸、無損檢測。而近紅外光譜技術(shù)及氣味的冷藏豬肉檢測技術(shù)憑借其高效、簡捷、非接觸、不損傷被測樣品等優(yōu)點，目前已逐漸開始被眾多專家學(xué)者深入研究，但目前還沒有基于近紅外光譜及氣味的冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本
【申請人】針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，進行研究和改進，提供一種冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)及方法，采用如下方案:
[0005]—種冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)，包括樣品臺、豬肉樣品、光纖光譜儀探頭、Y型光纖、光纖光譜儀主機、齒鎢燈光源、工業(yè)計算機控制平臺、快速氣味分析儀、硅膠管、干燥器、快速氣味分析儀探頭；
[0006]鹵鎢燈光源和光纖光譜儀探頭通過Y型光纖與光譜儀主機連接，光譜儀主機通過USB接口與工業(yè)計算機控制平臺實現(xiàn)通信連接，快速氣味分析儀、干燥器及快速氣味分析儀探頭依次通過硅膠管相連，快速氣味分析儀通過RS-232接口與工業(yè)計算機控制平臺實現(xiàn)通信連接。
[0007]—種利用權(quán)利要求1所述冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟:
[0008]第一步:將大量已知貯藏天數(shù)的冷藏豬肉樣品逐個輪流放置在樣品臺上，鹵鎢燈光源發(fā)出的光通過Y型光纖進入光纖光譜儀探頭照射到冷藏豬肉樣品上，在冷藏豬肉樣品表面發(fā)生漫反射，漫反射光進入光纖光譜儀探頭耦合進入Y型光纖傳輸至光纖光譜儀主機，光纖光譜儀主機得到的光譜數(shù)據(jù)通過USB接口傳到工業(yè)計算機控制平臺；
[0009]第二步:冷藏豬肉樣品產(chǎn)生的氣體進入快速氣味分析儀探頭通過硅膠管傳輸至干燥器，經(jīng)過干燥器干燥后的氣體通過硅膠管傳輸至快速氣味分析儀，快速氣味分析儀得到的氣味圖譜數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)計算機控制平臺；
[0010]第三步:對已知貯藏天數(shù)的冷藏豬肉的光譜數(shù)據(jù)進行一階導(dǎo)數(shù)(FD)、S-G平滑濾波預(yù)處理及主成分分析，得到五個與冷藏豬肉貯存天數(shù)相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)變量pcl、pc2、pC3、pc4、pc5，提取氣味圖譜中與糞臭素含量相關(guān)的特征氣味wl，采用BP-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立以冷藏豬肉貯存天數(shù)為因變量、pcl-pc5及wl為自變量的回歸模型，并將該回歸模型通過程序編寫的方式預(yù)設(shè)在工業(yè)計算機控制平臺中；
[0011]第四步:將待測貯存天數(shù)的冷藏豬肉樣品放置在樣品臺上，重復(fù)上述第一步、第二步，根據(jù)預(yù)存的回歸模型可由待測|￡存天數(shù)的冷藏豬肉的？(31^02^03^04^05、'\￥1計算確定其貯存天數(shù)。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0013]本發(fā)明建立相應(yīng)的冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)及方法，通過在線檢測得到冷藏豬肉的近紅外光譜、氣味圖譜，通過數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)計算機控制平臺，最后由工業(yè)計算機控制平臺中的檢測算法得到冷藏豬肉的貯存天數(shù)。用戶可以運用該技術(shù)對購買的冷藏豬肉進行無損檢測，從而實現(xiàn)第三方盲檢，保證食品安全。
【附圖說明】
[0014]圖1是冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2是經(jīng)預(yù)處理之后冷藏豬肉近紅外吸收光譜。
[0016]圖3是冷藏豬肉的氣味圖譜，其中《工為糞臭素(3-甲基吲噪)對應(yīng)的峰值。
[0017]圖4是通過回歸模型計算得到的冷藏豬肉貯存天數(shù)預(yù)測值。
[0018]圖中:1、樣品臺；2、冷藏豬肉樣品；3、光纖光譜儀探頭;4、Y型光纖;5、光纖光譜儀主機;6、鹵鎢燈光源；7、工業(yè)計算機控制平臺；8、快速氣味分析儀;9、硅膠管；10、干燥器；
11、快速氣味分析儀探頭。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0020]如圖1所示，本實施例的冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)，包括樣品臺1、冷藏豬肉樣品
2、光纖光譜儀探頭3、Y型光纖4、光纖光譜儀主機5、鹵鎢燈光源6、工業(yè)計算機控制平臺7、快速氣味分析儀8、硅膠管9、干燥器10、快速氣味分析儀探頭11 ；
[0021 ]鹵鎢燈光源6和光纖光譜儀探頭3通過Y型光纖4與光譜儀主機5連接，光譜儀主機5通過USB接口與工業(yè)計算機控制平臺7實現(xiàn)通信連接，快速氣味分析儀8、干燥器10及快速氣味分析儀探頭11依次通過硅膠管9相連，快速氣味分析儀8通過RS-232接口與工業(yè)計算機控制平臺7實現(xiàn)通信連接。
[0022 ]本實施例的冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟:
[0023]如圖1所示，冷藏豬肉樣品2放置在樣品臺I上，鹵鎢燈光源6發(fā)出的光通過Y型光纖4進入光纖光譜儀探頭3照射到冷藏豬肉樣品2上，在冷藏豬肉樣品2表面發(fā)生漫反射，漫反射光進入光纖光譜儀探頭3耦合進入Y型光纖4傳輸至光纖光譜儀主機5，光纖光譜儀主機5得到的光譜數(shù)據(jù)通過USB接口傳到工業(yè)計算機控制平臺7;
[0024]冷藏豬肉樣品2產(chǎn)生的氣體進入快速氣味分析儀探頭11通過硅膠管9傳輸至干燥器10，經(jīng)過干燥器10干燥后的氣體通過硅膠管11傳輸至快速氣味分析儀8，快速氣味分析儀8得到的氣味圖譜數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)計算機控制平臺7;
[0025]對經(jīng)預(yù)處理的光譜數(shù)據(jù)主成分分析，得到5個與冷藏豬肉貯存天數(shù)密切相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)變量?01、？02、？03、？04、？05，利用這五個光譜數(shù)據(jù)變量?01-?05及與奠臭素含量密切相關(guān)的特征氣味wl，通過BP-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立冷藏豬肉貯存天數(shù)與這六個變量的回歸模型;根據(jù)這一回歸模型可由口(31^02^03^04^05、'?1計算確定冷藏豬肉的|￡存天數(shù)，確定系數(shù)為
0.95ο
[0026]具體步驟為:
[0027]1、獲取尺寸規(guī)格相同的80塊剛剛上市的冷藏豬肉樣品，分裝于8個保鮮盒內(nèi)，每盒裝10塊樣品，將其分別編號統(tǒng)一貯藏在冷藏室(約4°C)內(nèi)，按照預(yù)定的實驗周期，用光纖光譜儀采集樣品的光譜信息(如圖2)，用快速氣味分析儀采集樣品的氣味信息(如圖3)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測其品質(zhì)。本實施例中的實驗周期為8天，實驗開始，每間隔24h取出一組樣品進行近紅外光譜、氣味的信息采集，直至所有樣品檢測完畢。
[0028]2、對上述所有樣品的光譜進行一階導(dǎo)數(shù)(FD)和S-G平滑濾波預(yù)處理及主成分分析，得到?01^02^03^04^05;從氣味圖譜中提取與奠臭素含量相關(guān)的特征氣味￥1。通過1^-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立冷藏豬肉|￡存天數(shù)與口(31402 403 404 405、￥1的回歸方程。把預(yù)處理算法和預(yù)測冷藏豬肉貯存天數(shù)的回歸方程通過程序編寫的方式預(yù)設(shè)在工業(yè)計算機控制平臺7的程序中。
[0029]3、對于未知貯存天數(shù)的冷藏豬肉樣品，通過工業(yè)計算機控制平臺7檢測軟件自動完成近紅外光譜及氣味圖譜采集、預(yù)處理、冷藏豬肉貯存天數(shù)的預(yù)測，并自動保存檢測得到的數(shù)據(jù)和預(yù)測得到的評價結(jié)果，實現(xiàn)快速無損檢測出冷藏豬肉貯存天數(shù)。使用20個已知貯藏天數(shù)的冷藏豬肉樣本來評價預(yù)測結(jié)果，結(jié)果如圖4所示，確定系數(shù)為0.95。
[0030]本發(fā)明中涉及的一階導(dǎo)數(shù)(FD)、S_G平滑濾波預(yù)處理及BP-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采集光譜信息、氣味信息、回歸模型均為現(xiàn)有技術(shù)，其具體過程未作詳述。
[0031]以上所舉實施例為本發(fā)明的較佳實施方式，僅用來方便說明本發(fā)明，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，若在不脫離本發(fā)明所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部改動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括樣品臺(I)、豬肉樣品(2)、光纖光譜儀探頭(3)、Y型光纖(4)、光纖光譜儀主機(5)、鹵鎢燈光源(6)、工業(yè)計算機控制平臺(7)、快速氣味分析儀(8)、硅膠管(9)、干燥器(1)、快速氣味分析儀探頭(11); 鹵鎢燈光源(6)和光纖光譜儀探頭(3)通過Y型光纖(4)與光譜儀主機(5)連接，光譜儀主機(5)通過USB接口與工業(yè)計算機控制平臺(7)實現(xiàn)通信連接，快速氣味分析儀(8)、干燥器(10)及快速氣味分析儀探頭(11)依次通過硅膠管(9)相連，快速氣味分析儀(8)通過RS-232接口與工業(yè)計算機控制平臺(7)實現(xiàn)通信連接。2.—種利用權(quán)利要求1所述冷藏豬肉貯存天數(shù)檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:將大量已知貯藏天數(shù)的冷藏豬肉樣品(2)逐個輪流放置在樣品臺(I)上，鹵鎢燈光源(6)發(fā)出的光通過Y型光纖(4)進入光纖光譜儀探頭(3)照射到冷藏豬肉樣品(2)上，在冷藏豬肉樣品(2)表面發(fā)生漫反射，漫反射光進入光纖光譜儀探頭(3)耦合進入Y型光纖(4)傳輸至光纖光譜儀主機(5)，光纖光譜儀主機(5)得到的光譜數(shù)據(jù)通過USB接口傳到工業(yè)計算機控制平臺(7); 第二步:冷藏豬肉樣品(2)產(chǎn)生的氣體進入快速氣味分析儀探頭(11)通過硅膠管(9)傳輸至干燥器(10)，經(jīng)過干燥器(10)干燥后的氣體通過硅膠管(11)傳輸至快速氣味分析儀(8)，快速氣味分析儀(8)得到的氣味圖譜數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)計算機控制平臺(7); 第三步:對已知貯藏天數(shù)的冷藏豬肉的光譜數(shù)據(jù)進行一階導(dǎo)數(shù)(FD)、S-G平滑濾波預(yù)處理及主成分分析，得到五個與冷藏豬肉|￡存天數(shù)相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)變量?(31^02^03^04、口05，提取氣味圖譜中與糞臭素含量相關(guān)的特征氣味W1，采用BP-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立以冷藏豬肉貯存天數(shù)為因變量、PC1-PC^Sw1為自變量的回歸模型，并將該回歸模型通過程序編寫的方式預(yù)設(shè)在工業(yè)計算機控制平臺(7)中； 第四步:將待測貯存天數(shù)的冷藏豬肉樣品(2)放置在樣品臺(I)上，重復(fù)上述第一步、第二步，根據(jù)預(yù)存的回歸模型可由待測|￡存天數(shù)的冷藏豬肉的口01402403404405、'?1計算確定其貯存天數(shù)。
【文檔編號】G01N21/3563GK105973833SQ201610278969
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】宋飛虎, 李臻峰, 葛霖, 樓琦, 李庚旺, 于蔚然, 謝芳, 李靜
【申請人】江南大學(xué)