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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于電子舌的榨菜鹽分快速測(cè)定裝置研制
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本裝置基于電子舌技術(shù)對(duì)榨菜半成品的鹽分進(jìn)行間接測(cè)定，免去國標(biāo)法檢測(cè)的不便，提高了檢測(cè)的效率，為榨菜行業(yè)鹽分測(cè)定提供一種快速、準(zhǔn)確的測(cè)定方法。 裝置的構(gòu)建經(jīng)過前期電極選擇、國標(biāo)法驗(yàn)證從而確定電極。利用電極進(jìn)行信號(hào)采集，數(shù)模轉(zhuǎn)換以及單片機(jī)處理，從而構(gòu)建電子舌裝置。該裝置具有無損檢測(cè)、快速檢測(cè)、在線檢測(cè)的特點(diǎn)，且液晶顯示，直觀顯示鹽分含量。
- 詳細(xì)介紹：
- 電子舌技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種集結(jié)分析、識(shí)別液體味道一體化的新型檢測(cè)手段，它主要由采樣裝置、傳感器陣列和模式識(shí)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(cè)等領(lǐng)域，但該項(xiàng)技術(shù)在榨菜鹽分快速檢測(cè)方面卻未見報(bào)道。目前，榨菜鹽分測(cè)定方法自動(dòng)化程度不高，測(cè)定結(jié)果速度慢且滯后于生產(chǎn)，不能滿足在線智能檢測(cè)的新要求，傳統(tǒng)測(cè)定方法存在的缺陷已經(jīng)成為遏制企業(yè)發(fā)展的瓶頸。現(xiàn)今各榨菜企業(yè)亟需3min內(nèi)在線測(cè)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(cè)定裝置，為榨菜行業(yè)鹽分測(cè)定提供一種新型的快速測(cè)定方法，既可改進(jìn)現(xiàn)有的榨菜生產(chǎn)工藝，也可使整個(gè)生產(chǎn)流程更加自動(dòng)化，縮短榨菜生產(chǎn)的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)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(hào)與脫鹽液鹽分含量的相關(guān)性，通過國標(biāo)法驗(yàn)證從而確定電極。由于具體需要選取能夠測(cè)定較高濃度的DJS-10C型電導(dǎo)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(hào)采集方面先給電極串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮?，電阻（因?yàn)榫鹊男枰?，電阻值要遠(yuǎn)小于溶液變化的阻值）與電極加上適當(dāng)?shù)碾妷?，然后取得電阻兩端的電壓，?jīng)運(yùn)放器運(yùn)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(shí)現(xiàn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；最后把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)處理。單片機(jī)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(biāo)，繪制表格，然后將未知濃度測(cè)量的數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)對(duì)比，以此得到溶液濃度，最后單片機(jī)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(cè)效率，實(shí)現(xiàn)在線無損檢測(cè)，適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需要，改變了傳統(tǒng)的檢測(cè)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)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(cè)定方法為國標(biāo)法，檢測(cè)自動(dòng)化程度不高，測(cè)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(cè)定的裝置，為榨菜行業(yè)鹽分測(cè)定提供一種快速、準(zhǔn)確的測(cè)定方法。 2.基本思路主要分為三個(gè)步驟： （1）確定榨菜鹽分濃度與電極信號(hào)的關(guān)系：確定標(biāo)準(zhǔn)氯化鈉溶液與其電信號(hào)的關(guān)系，繪制鹽濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定榨菜脫鹽液電信號(hào)，預(yù)測(cè)榨菜鹽分含量，國標(biāo)法驗(yàn)證； （2）構(gòu)建電子舌裝置：電極選取、信號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理、裝置構(gòu)建、標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液測(cè)定、相關(guān)性分析、國標(biāo)法驗(yàn)證顯示數(shù)據(jù)； （3）榨菜半成品含鹽量的測(cè)定：電子舌測(cè)定榨菜脫鹽液鹽分、確定榨菜成品鹽分含量、國標(biāo)法驗(yàn)證、生產(chǎn)線驗(yàn)證。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）無損檢測(cè)：不破壞榨菜原來的物理狀態(tài)和化學(xué)性質(zhì)； （2）快速檢測(cè)：電極傳感陣列的響應(yīng)時(shí)間非常迅速，測(cè)定時(shí)間短 （3）在線檢測(cè)：為榨菜行業(yè)已實(shí)現(xiàn)的在線生產(chǎn)提供在線檢測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)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(cè)裝置。 4.技術(shù)關(guān)鍵 （1）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線：測(cè)定大量標(biāo)準(zhǔn)鹽溶液的電信號(hào)，構(gòu)建模擬數(shù)據(jù)集，基于模擬數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定更精確。 5.主要技術(shù)指標(biāo) （1）榨菜鹽分檢測(cè)的精確度：0.01% （2）榨菜鹽分檢測(cè)的適用范圍：0-10% （3）樣品檢測(cè)時(shí)間：3分鐘內(nèi)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （1）靈敏度高。本裝置選擇了上海雷磁DJS-10C型電導(dǎo)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(cè)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(cè)。 （3）生產(chǎn)檢測(cè)流程簡(jiǎn)化。改變了現(xiàn)榨菜行業(yè)使用國標(biāo)法測(cè)定鹽分含量的不便，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)，為今后的自動(dòng)化榨菜品質(zhì)控制提供了條件。 （4）生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)間縮短。根據(jù)調(diào)研，現(xiàn)在榨菜企業(yè)亟需快速測(cè)量榨菜鹽分的技術(shù)。該裝置可以實(shí)現(xiàn)3分鐘內(nèi)榨菜鹽分的測(cè)定，為榨菜行業(yè)生產(chǎn)提供了方便。 （5）無損檢測(cè)。該裝置利用間接的方法測(cè)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(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了無損檢測(cè)。
獲獎(jiǎng)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(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽校級(jí)一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 本作品目前處于實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) （1）直觀顯示結(jié)果，簡(jiǎn)化檢測(cè)流程； （2）縮短檢測(cè)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率； （3）操作簡(jiǎn)便，易于使用； （4）適用性強(qiáng)，成本低，易于推廣。 2.適應(yīng)范圍 該裝置主要針對(duì)榨菜行業(yè)中榨菜半成品的鹽分含量進(jìn)行測(cè)定，適用于各大中型榨菜企業(yè)生產(chǎn)線。本裝置實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，縮短檢測(cè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，提高生產(chǎn)效率?？蓪⒃撗b置運(yùn)用于醬腌菜等其他產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域，依據(jù)其在線和無損檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)相信會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)然這還需要大量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證和支持。 3.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) （1）市場(chǎng)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(jì)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(cè)一次鹽分含量計(jì)，國標(biāo)法測(cè)定榨菜鹽分含量時(shí)間約40分鐘，裝置測(cè)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(cè)定方法 目前，榨菜鹽分測(cè)定方法是傳統(tǒng)的國標(biāo)（AgNO3滴定）方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)定時(shí)精密度達(dá)到±0．0003％，精確度達(dá)到0．0001％以上。但缺點(diǎn)為該方法對(duì)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(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。滴定法的優(yōu)點(diǎn)為該法具有較強(qiáng)的適用范圍，測(cè)定結(jié)果也較可靠。缺點(diǎn)為操作較繁瑣，若使用自動(dòng)電位滴定儀，儀器價(jià)格也較高。 2.電子舌在食品檢測(cè)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(shí)別等方面，國外的研究主要是針對(duì)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(shí)間的控制以及微生物的檢測(cè)方面。浙江工商大學(xué)的牛海霞以多頻脈沖電子舌為研究手段,以有機(jī)磷類農(nóng)藥與擬除蟲菊酯類農(nóng)藥作為研究對(duì)象, 根據(jù)電子舌具有檢測(cè)速度快、樣品前處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)初步探索多頻脈沖電子舌在農(nóng)藥檢測(cè)中的應(yīng)用。浙江大學(xué)的吝濤將痕量重金屬現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)電子舌儀器和便攜式可燃性氣體檢測(cè)電子鼻的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)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(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 無損檢測(cè)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(dòng)生產(chǎn)率方面也起到積極的促進(jìn)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(cè)研究；浙江大學(xué)的李曉麗對(duì)基于機(jī)器視覺及光譜技術(shù)的茶葉品質(zhì)無損檢測(cè)方法進(jìn)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?jī)?nèi)容。 4.國內(nèi)外鹽分測(cè)定儀研制的進(jìn)展 近年來，市場(chǎng)上也有一些鹽度計(jì)的出現(xiàn)，此類鹽度計(jì)的原理是光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)會(huì)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(cè)定出鹽溶液的折光率，這樣鹽度計(jì)/折射儀就求算出鹽的濃度，是折射儀（折光儀）的細(xì)分型。此類鹽度計(jì)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(yuǎn)大科技有限公司提供的鈉離子濃度計(jì)測(cè)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(cè)。汪新新等研制了海水電導(dǎo)鹽度計(jì)，但是測(cè)定的濃度過高且專性不強(qiáng)。
