基本信息
- 項目名稱：
- 基于電子舌的榨菜鹽分快速測定裝置研制
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本裝置基于電子舌技術(shù)對榨菜半成品的鹽分進行間接測定，免去國標法檢測的不便，提高了檢測的效率，為榨菜行業(yè)鹽分測定提供一種快速、準確的測定方法。 裝置的構(gòu)建經(jīng)過前期電極選擇、國標法驗證從而確定電極。利用電極進行信號采集，數(shù)模轉(zhuǎn)換以及單片機處理，從而構(gòu)建電子舌裝置。該裝置具有無損檢測、快速檢測、在線檢測的特點，且液晶顯示，直觀顯示鹽分含量。
- 詳細介紹：
- 電子舌技術(shù)是20世紀80年代中期發(fā)展起來的一種集結(jié)分析、識別液體味道一體化的新型檢測手段，它主要由采樣裝置、傳感器陣列和模式識別系統(tǒng)組成?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、化工、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，但該項技術(shù)在榨菜鹽分快速檢測方面卻未見報道。目前，榨菜鹽分測定方法自動化程度不高，測定結(jié)果速度慢且滯后于生產(chǎn)，不能滿足在線智能檢測的新要求，傳統(tǒng)測定方法存在的缺陷已經(jīng)成為遏制企業(yè)發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)今各榨菜企業(yè)亟需3min內(nèi)在線測定榨菜鹽分含量的技術(shù)，而研制這種榨菜鹽分在線快速測定裝置，為榨菜行業(yè)鹽分測定提供一種新型的快速測定方法，既可改進現(xiàn)有的榨菜生產(chǎn)工藝，也可使整個生產(chǎn)流程更加自動化，縮短榨菜生產(chǎn)的時間，降低生產(chǎn)成本，具有重大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益。 本裝置的構(gòu)建首先經(jīng)過前期選擇電極尋找電信號與脫鹽液鹽分含量的相關(guān)性，通過國標法驗證從而確定電極。由于具體需要選取能夠測定較高濃度的DJS-10C型電導電極和701復(fù)合鈉離子電極，能夠感應(yīng)的濃度范圍較大，滿足榨菜脫鹽液鹽分含量較高的要求。在信號采集方面先給電極串聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁娮瑁ㄒ驗榫鹊男枰?，電阻值要遠小于溶液變化的阻值）與電極加上適當?shù)碾妷海缓笕〉秒娮鑳啥说碾妷?，?jīng)運放器運算放大電路，把電壓值放大，將放大后的電壓送入AD轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；最后把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入單片機處理。單片機處理過程是首先從AD中取得數(shù)據(jù)之后，用已知溶液濃度定標，繪制表格，然后將未知濃度測量的數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)對比，以此得到溶液濃度，最后單片機將處理的結(jié)果送到1602液晶顯示器顯示直觀反映出榨菜脫鹽液的鹽分含量。 本裝置提高了檢測效率，實現(xiàn)在線無損檢測，適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需要，改變了傳統(tǒng)的檢測模式，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)新提供可行性依據(jù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1.作品設(shè)計的目的 榨菜是中國的特色蔬菜，主要分布在我國的浙江、重慶等地。目前，榨菜脫鹽液鹽分測定方法為國標法，檢測自動化程度不高，測定速度慢且滯后于生產(chǎn)。 本作品擬使用電子舌技術(shù)研制出一種榨菜鹽分快速測定的裝置，為榨菜行業(yè)鹽分測定提供一種快速、準確的測定方法。 2.基本思路主要分為三個步驟： （1）確定榨菜鹽分濃度與電極信號的關(guān)系：確定標準氯化鈉溶液與其電信號的關(guān)系，繪制鹽濃度標準曲線，測定榨菜脫鹽液電信號，預(yù)測榨菜鹽分含量，國標法驗證； （2）構(gòu)建電子舌裝置：電極選取、信號采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機處理、裝置構(gòu)建、標準鹽溶液測定、相關(guān)性分析、國標法驗證顯示數(shù)據(jù)； （3）榨菜半成品含鹽量的測定：電子舌測定榨菜脫鹽液鹽分、確定榨菜成品鹽分含量、國標法驗證、生產(chǎn)線驗證。 3.創(chuàng)新點 （1）無損檢測：不破壞榨菜原來的物理狀態(tài)和化學性質(zhì)； （2）快速檢測：電極傳感陣列的響應(yīng)時間非常迅速，測定時間短 （3）在線檢測：為榨菜行業(yè)已實現(xiàn)的在線生產(chǎn)提供在線檢測，實時檢測榨菜鹽分含量； （4）查新結(jié)果顯示，目前國內(nèi)尚無類似的檢測裝置。 4.技術(shù)關(guān)鍵 （1）建立標準曲線：測定大量標準鹽溶液的電信號，構(gòu)建模擬數(shù)據(jù)集，基于模擬數(shù)據(jù)繪制標準曲線。 （2）靈敏度的控制：篩選多種電極，消除鹽分中干擾離子，使測定更精確。 5.主要技術(shù)指標 （1）榨菜鹽分檢測的精確度：0.01% （2）榨菜鹽分檢測的適用范圍：0-10% （3）樣品檢測時間：3分鐘內(nèi)
科學性、先進性
- （1）靈敏度高。本裝置選擇了上海雷磁DJS-10C型電導電極和上海越磁701型復(fù)合鈉離子電極，綜合考慮榨菜鹽分的干擾離子，提高檢測的靈敏度和精確性； （2）鹽分濃度直觀顯示。該裝置使用了液晶顯示，可直觀顯示鹽分濃度，數(shù)據(jù)可重現(xiàn)性好，方便了生產(chǎn)檢測。 （3）生產(chǎn)檢測流程簡化。改變了現(xiàn)榨菜行業(yè)使用國標法測定鹽分含量的不便，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測，為今后的自動化榨菜品質(zhì)控制提供了條件。 （4）生產(chǎn)檢測時間縮短。根據(jù)調(diào)研，現(xiàn)在榨菜企業(yè)亟需快速測量榨菜鹽分的技術(shù)。該裝置可以實現(xiàn)3分鐘內(nèi)榨菜鹽分的測定，為榨菜行業(yè)生產(chǎn)提供了方便。 （5）無損檢測。該裝置利用間接的方法測定出榨菜成品的鹽分含量，無需破壞榨菜原有物理狀態(tài)和化學性質(zhì)，實現(xiàn)了無損檢測。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2010年12月獲第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽校級一等獎。
作品所處階段
- 本作品目前處于實驗室調(diào)試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1.技術(shù)特點和優(yōu)勢 （1）直觀顯示結(jié)果，簡化檢測流程； （2）縮短檢測時間，提高生產(chǎn)效率； （3）操作簡便，易于使用； （4）適用性強，成本低，易于推廣。 2.適應(yīng)范圍 該裝置主要針對榨菜行業(yè)中榨菜半成品的鹽分含量進行測定，適用于各大中型榨菜企業(yè)生產(chǎn)線。本裝置實現(xiàn)在線檢測，縮短檢測時間，實現(xiàn)自動化控制，提高生產(chǎn)效率?？蓪⒃撗b置運用于醬腌菜等其他產(chǎn)品檢測領(lǐng)域，依據(jù)其在線和無損檢測的優(yōu)勢相信會有更加廣闊的應(yīng)用前景，當然這還需要大量實驗的驗證和支持。 3.市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 （1）市場分析目前，我市現(xiàn)有榨菜加工企業(yè)近120家，年產(chǎn)量在3000噸以上企業(yè)30余家。有初加工大戶2萬余戶，其中生產(chǎn)規(guī)模在100噸以上的加工大戶近1000戶。 （2）經(jīng)濟效益分析根據(jù)了解，去年涪陵地區(qū)榨菜總產(chǎn)量129.1萬噸，全年產(chǎn)銷成品榨菜37萬噸。以每噸榨菜檢測一次鹽分含量計，國標法測定榨菜鹽分含量時間約40分鐘，裝置測定需3分鐘，節(jié)省37分鐘，根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出年結(jié)余工資為170萬余元。
同類課題研究水平概述
- 1.鹽分的常規(guī)測定方法 目前，榨菜鹽分測定方法是傳統(tǒng)的國標（AgNO3滴定）方法，這種方法的優(yōu)點在于測定時精密度達到±0．0003％，精確度達到0．0001％以上。但缺點為該方法對操作人員的技術(shù)要求很高，操作水平的高低直接關(guān)系到測定結(jié)果的準確度。滴定法的優(yōu)點為該法具有較強的適用范圍，測定結(jié)果也較可靠。缺點為操作較繁瑣，若使用自動電位滴定儀，儀器價格也較高。 2.電子舌在食品檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀 國內(nèi)電子舌應(yīng)用的研究較少，主要集中在茶葉品質(zhì)鑒別和飲料識別等方面，國外的研究主要是針對于酒類品質(zhì)的鑒定和年份確定、乳品加工過程主溫度和時間的控制以及微生物的檢測方面。浙江工商大學的牛海霞以多頻脈沖電子舌為研究手段,以有機磷類農(nóng)藥與擬除蟲菊酯類農(nóng)藥作為研究對象, 根據(jù)電子舌具有檢測速度快、樣品前處理簡單等優(yōu)點初步探索多頻脈沖電子舌在農(nóng)藥檢測中的應(yīng)用。浙江大學的吝濤將痕量重金屬現(xiàn)場自動檢測電子舌儀器和便攜式可燃性氣體檢測電子鼻的硬件和軟件進行設(shè)計與實現(xiàn)。目前，國內(nèi)外關(guān)于電子舌在榨菜品質(zhì)控制方面的應(yīng)用研究尚屬空白。 3. 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 無損檢測技術(shù)在食品加工領(lǐng)域，如材料的選購、加工過程中品質(zhì)的變化、流通環(huán)節(jié)的質(zhì)量變化等過程中都起到保證食品質(zhì)量與安全的監(jiān)督作用，在節(jié)約能源和原材料資源、降低生產(chǎn)成本、提高成品率和勞動生產(chǎn)率方面也起到積極的促進作用。屠振華、籍保平等使用CCD近紅外光譜儀采集芒果的漫反射光譜信息，并應(yīng)用近紅外定量分析技術(shù)開展了芒果內(nèi)部品質(zhì)的檢測研究；浙江大學的李曉麗對基于機器視覺及光譜技術(shù)的茶葉品質(zhì)無損檢測方法進行了研究。尚未查閱到在榨菜行業(yè)中應(yīng)用的相關(guān)研究內(nèi)容。 4.國內(nèi)外鹽分測定儀研制的進展 近年來，市場上也有一些鹽度計的出現(xiàn)，此類鹽度計的原理是光線從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時會產(chǎn)生折射現(xiàn)象。利用鹽溶液中可溶性物質(zhì)含量與折光率在普通環(huán)境下成正比例，可以測定出鹽溶液的折光率，這樣鹽度計/折射儀就求算出鹽的濃度，是折射儀（折光儀）的細分型。此類鹽度計存在適用濃度范圍受限、精度不夠、操作不適用于在線生產(chǎn)等問題。北京中西遠大科技有限公司提供的鈉離子濃度計測定Na＋濃度范圍是23g /L～ 0.023μg/L，適用范圍為pH≥12，不適合于榨菜等食品的鹽度檢測。汪新新等研制了海水電導鹽度計，但是測定的濃度過高且專性不強。
