一种冷藏猪肉贮存天数检测系统及方法
【专利摘要】本发明涉及冷藏猪肉贮存天数检测系统及方法，包括样品台、猪肉样品、光纤光谱仪探头、Y型光纤、光纤光谱仪主机、卤钨灯光源、工业计算机控制平台、快速气味分析仪、硅胶管、干燥器、快速气味分析仪探头，工业计算机控制平台中安装有用于计算冷藏猪肉贮存天数的回归模型，经预处理的光谱数据主成分分析，得到五个与冷藏猪肉贮存天数密切相关的变量，利用这五个变量及与粪臭素含量密切相关的特征气味w1建立回归模型，把这五个变量及w1作为输入变量输入到用于计算冷藏猪肉贮存天数的回归模型中，计算出冷藏猪肉的贮存天数。本发明可以为保障肉及肉类制品安全、维护消费者权益、规范市场秩序,提供重要的理论及技术基础。
【专利说明】
一种冷藏猪肉贮存天数检测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及猪肉贮存天数的在线检测系统，特别涉及基于近红外光谱及气味的冷藏猪肉贮存天数的在线检测系统。
【背景技术】
[0002]为了保证猪肉的品质，市场上普遍采用冷藏的方式来保存猪肉以延长其保质期，但是由于很多耐寒性微生物的存在，冷藏猪肉的安全性随贮存天数的延长得不到保障。
[0003]为了保证猪肉的食品安全，近年来，国内外研究者们对猪肉品质的检测有很多研究。目前对于肉类品质评定一般从肉色、嫩度、风味、系水力、多汁性等方面来衡量，检测方法多用化学、物理以及口感等有损检测手段，这些检测手段存在检测速度比较慢、操作条件复杂、测量结果不准确等缺点，尤其是单次检测时间长，自动化程度低，无法做到非接触、无损检测。而近红外光谱技术及气味的冷藏猪肉检测技术凭借其高效、简捷、非接触、不损伤被测样品等优点，目前已逐渐开始被众多专家学者深入研究，但目前还没有基于近红外光谱及气味的冷藏猪肉贮存天数检测方法。
【发明内容】
[0004]本
【申请人】针对现有技术的上述缺点，进行研究和改进，提供一种冷藏猪肉贮存天数检测系统及方法，采用如下方案:
[0005]—种冷藏猪肉贮存天数检测系统，包括样品台、猪肉样品、光纤光谱仪探头、Y型光纤、光纤光谱仪主机、齒钨灯光源、工业计算机控制平台、快速气味分析仪、硅胶管、干燥器、快速气味分析仪探头；
[0006]卤钨灯光源和光纤光谱仪探头通过Y型光纤与光谱仪主机连接，光谱仪主机通过USB接口与工业计算机控制平台实现通信连接，快速气味分析仪、干燥器及快速气味分析仪探头依次通过硅胶管相连，快速气味分析仪通过RS-232接口与工业计算机控制平台实现通信连接。
[0007]—种利用权利要求1所述冷藏猪肉贮存天数检测系统的检测方法，包括以下步骤:
[0008]第一步:将大量已知贮藏天数的冷藏猪肉样品逐个轮流放置在样品台上，卤钨灯光源发出的光通过Y型光纤进入光纤光谱仪探头照射到冷藏猪肉样品上，在冷藏猪肉样品表面发生漫反射，漫反射光进入光纤光谱仪探头耦合进入Y型光纤传输至光纤光谱仪主机，光纤光谱仪主机得到的光谱数据通过USB接口传到工业计算机控制平台；
[0009]第二步:冷藏猪肉样品产生的气体进入快速气味分析仪探头通过硅胶管传输至干燥器，经过干燥器干燥后的气体通过硅胶管传输至快速气味分析仪，快速气味分析仪得到的气味图谱数据传输至工业计算机控制平台；
[0010]第三步:对已知贮藏天数的冷藏猪肉的光谱数据进行一阶导数(FD)、S-G平滑滤波预处理及主成分分析，得到五个与冷藏猪肉贮存天数相关的光谱数据变量pcl、pc2、pC3、pc4、pc5，提取气味图谱中与粪臭素含量相关的特征气味wl，采用BP-神经网络建立以冷藏猪肉贮存天数为因变量、pcl-pc5及wl为自变量的回归模型，并将该回归模型通过程序编写的方式预设在工业计算机控制平台中；
[0011]第四步:将待测贮存天数的冷藏猪肉样品放置在样品台上，重复上述第一步、第二步，根据预存的回归模型可由待测|￡存天数的冷藏猪肉的？(31^02^03^04^05、'\￥1计算确定其贮存天数。
[0012]本发明的技术效果在于:
[0013]本发明建立相应的冷藏猪肉贮存天数检测系统及方法，通过在线检测得到冷藏猪肉的近红外光谱、气味图谱，通过数据传输至工业计算机控制平台，最后由工业计算机控制平台中的检测算法得到冷藏猪肉的贮存天数。用户可以运用该技术对购买的冷藏猪肉进行无损检测，从而实现第三方盲检，保证食品安全。
【附图说明】
[0014]图1是冷藏猪肉贮存天数检测系统的硬件系统示意图。
[0015]图2是经预处理之后冷藏猪肉近红外吸收光谱。
[0016]图3是冷藏猪肉的气味图谱，其中《工为粪臭素(3-甲基吲噪)对应的峰值。
[0017]图4是通过回归模型计算得到的冷藏猪肉贮存天数预测值。
[0018]图中:1、样品台；2、冷藏猪肉样品；3、光纤光谱仪探头;4、Y型光纤;5、光纤光谱仪主机;6、卤钨灯光源；7、工业计算机控制平台；8、快速气味分析仪;9、硅胶管；10、干燥器；
11、快速气味分析仪探头。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0020]如图1所示，本实施例的冷藏猪肉贮存天数检测系统，包括样品台1、冷藏猪肉样品
2、光纤光谱仪探头3、Y型光纤4、光纤光谱仪主机5、卤钨灯光源6、工业计算机控制平台7、快速气味分析仪8、硅胶管9、干燥器10、快速气味分析仪探头11 ；
[0021 ]卤钨灯光源6和光纤光谱仪探头3通过Y型光纤4与光谱仪主机5连接，光谱仪主机5通过USB接口与工业计算机控制平台7实现通信连接，快速气味分析仪8、干燥器10及快速气味分析仪探头11依次通过硅胶管9相连，快速气味分析仪8通过RS-232接口与工业计算机控制平台7实现通信连接。
[0022 ]本实施例的冷藏猪肉贮存天数检测系统的检测方法，包括以下步骤:
[0023]如图1所示，冷藏猪肉样品2放置在样品台I上，卤钨灯光源6发出的光通过Y型光纤4进入光纤光谱仪探头3照射到冷藏猪肉样品2上，在冷藏猪肉样品2表面发生漫反射，漫反射光进入光纤光谱仪探头3耦合进入Y型光纤4传输至光纤光谱仪主机5，光纤光谱仪主机5得到的光谱数据通过USB接口传到工业计算机控制平台7;
[0024]冷藏猪肉样品2产生的气体进入快速气味分析仪探头11通过硅胶管9传输至干燥器10，经过干燥器10干燥后的气体通过硅胶管11传输至快速气味分析仪8，快速气味分析仪8得到的气味图谱数据传输至工业计算机控制平台7;
[0025]对经预处理的光谱数据主成分分析，得到5个与冷藏猪肉贮存天数密切相关的光谱数据变量?01、？02、？03、？04、？05，利用这五个光谱数据变量?01-?05及与奠臭素含量密切相关的特征气味wl，通过BP-神经网络建立冷藏猪肉贮存天数与这六个变量的回归模型;根据这一回归模型可由口(31^02^03^04^05、'?1计算确定冷藏猪肉的|￡存天数，确定系数为
0.95ο
[0026]具体步骤为:
[0027]1、获取尺寸规格相同的80块刚刚上市的冷藏猪肉样品，分装于8个保鲜盒内，每盒装10块样品，将其分别编号统一贮藏在冷藏室(约4°C)内，按照预定的实验周期，用光纤光谱仪采集样品的光谱信息(如图2)，用快速气味分析仪采集样品的气味信息(如图3)，按照国家标准规定的方法检测其品质。本实施例中的实验周期为8天，实验开始，每间隔24h取出一组样品进行近红外光谱、气味的信息采集，直至所有样品检测完毕。
[0028]2、对上述所有样品的光谱进行一阶导数(FD)和S-G平滑滤波预处理及主成分分析，得到?01^02^03^04^05;从气味图谱中提取与奠臭素含量相关的特征气味￥1。通过1^-神经网络建立冷藏猪肉|￡存天数与口(31402 403 404 405、￥1的回归方程。把预处理算法和预测冷藏猪肉贮存天数的回归方程通过程序编写的方式预设在工业计算机控制平台7的程序中。
[0029]3、对于未知贮存天数的冷藏猪肉样品，通过工业计算机控制平台7检测软件自动完成近红外光谱及气味图谱采集、预处理、冷藏猪肉贮存天数的预测，并自动保存检测得到的数据和预测得到的评价结果，实现快速无损检测出冷藏猪肉贮存天数。使用20个已知贮藏天数的冷藏猪肉样本来评价预测结果，结果如图4所示，确定系数为0.95。
[0030]本发明中涉及的一阶导数(FD)、S_G平滑滤波预处理及BP-神经网络，采集光谱信息、气味信息、回归模型均为现有技术，其具体过程未作详述。
[0031]以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
【主权项】
1.一种冷藏猪肉贮存天数检测系统，其特征在于:包括样品台(I)、猪肉样品(2)、光纤光谱仪探头(3)、Y型光纤(4)、光纤光谱仪主机(5)、卤钨灯光源(6)、工业计算机控制平台(7)、快速气味分析仪(8)、硅胶管(9)、干燥器(1)、快速气味分析仪探头(11); 卤钨灯光源(6)和光纤光谱仪探头(3)通过Y型光纤(4)与光谱仪主机(5)连接，光谱仪主机(5)通过USB接口与工业计算机控制平台(7)实现通信连接，快速气味分析仪(8)、干燥器(10)及快速气味分析仪探头(11)依次通过硅胶管(9)相连，快速气味分析仪(8)通过RS-232接口与工业计算机控制平台(7)实现通信连接。2.—种利用权利要求1所述冷藏猪肉贮存天数检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:将大量已知贮藏天数的冷藏猪肉样品(2)逐个轮流放置在样品台(I)上，卤钨灯光源(6)发出的光通过Y型光纤(4)进入光纤光谱仪探头(3)照射到冷藏猪肉样品(2)上，在冷藏猪肉样品(2)表面发生漫反射，漫反射光进入光纤光谱仪探头(3)耦合进入Y型光纤(4)传输至光纤光谱仪主机(5)，光纤光谱仪主机(5)得到的光谱数据通过USB接口传到工业计算机控制平台(7); 第二步:冷藏猪肉样品(2)产生的气体进入快速气味分析仪探头(11)通过硅胶管(9)传输至干燥器(10)，经过干燥器(10)干燥后的气体通过硅胶管(11)传输至快速气味分析仪(8)，快速气味分析仪(8)得到的气味图谱数据传输至工业计算机控制平台(7); 第三步:对已知贮藏天数的冷藏猪肉的光谱数据进行一阶导数(FD)、S-G平滑滤波预处理及主成分分析，得到五个与冷藏猪肉|￡存天数相关的光谱数据变量?(31^02^03^04、口05，提取气味图谱中与粪臭素含量相关的特征气味W1，采用BP-神经网络建立以冷藏猪肉贮存天数为因变量、PC1-PC^Sw1为自变量的回归模型，并将该回归模型通过程序编写的方式预设在工业计算机控制平台(7)中； 第四步:将待测贮存天数的冷藏猪肉样品(2)放置在样品台(I)上，重复上述第一步、第二步，根据预存的回归模型可由待测|￡存天数的冷藏猪肉的口01402403404405、'?1计算确定其贮存天数。
【文档编号】G01N21/3563GK105973833SQ201610278969
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】宋飞虎, 李臻峰, 葛霖, 楼琦, 李庚旺, 于蔚然, 谢芳, 李静
【申请人】江南大学