CN103983667A - 一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法，基于稻谷、小麦、大豆、花生、油菜籽等粮油食品原料及制品中的一个重要的储存品质指标游离脂肪酸值，利用气体传感器阵列对粮油食品原料及制品所散发出的气体进行感应检测，是一种非接触非破坏式检测，在气体经过气体传感器时将引起气体传感器的电信号发生变化，例如阻值，微处理器再利用预置的计算关系对这个阻值的变化情况进行分析和计算，即可快速地得到样品的游离脂肪酸值。本发明所提出的测定方案是非破坏性的，且无需前处理程序，例如对样品的破坏、浸提，可快速实现测定，大幅缩短测定时间，而且操作方便，自动测定，成本较低，可重复使用。

Description

一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法

技术领域

本发明涉及粮食品质指标检测领域，具体而言涉及一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法。 

背景技术

粮油食品是重要的国家战略物质，粮油原料及其制品在保管、加工、运输过程中的品质控制是行业重要工作内容之一，其中游离脂肪酸是粮油食品品质的检测指标之一。按照现行的国家标准，如《稻谷储存品质判定规则》GB/T20569-2006、《玉米储存品质判定规则》GB/T20570-2006、《小麦储存品质判定规则》GB/T20571-2006检测稻谷储藏品质，需要进行现场取样、破碎、浸提以及化学滴定法进行分析。随着科技的发展，目前的粮油食品品质检验方法已经不能满足粮食行业储运技术数字化和现代化的发展需要，是故，急需一种快速测定技术为粮油在存储、加工、运输过程中的品质控制提供保障。 

现有技术中主要有两种方式来进行测定： 

1、化学测定法，该检测方法为在国标(GB/T15684-1995、GB/T29405-2012)基础上进行改进的技术，分为两种：一种是对游离脂肪酸提取方法的改进，比如使用高效的提取溶剂，这种改进仅仅在一定程度上减少了浸提时间，缩短检测时间；另一种是对提取后的游离脂肪酸的测定方法的改进，例如滴定法、比色法和高效液相/气相色谱法，其中对滴定法的改进最多，比如采用基于不同滴定终点判断方法的自动滴定仪来取代手动滴定来提高测量速度和结果准确性，可在一定程度上减少滴定时间。目前来说，游离脂肪酸的测定主要采用上述滴定检测方法。例如南京财经大学申请的、公告号为CN102103089B的中国专利，提出一种用于粮食脂肪酸值测定的滴定终点判定装置，但是此方案对样品具有破坏性，测定前需要前期处理工作，程序复杂，对检验人员要求高，并且具有测量周期长和需要消耗大量化学试剂等缺点，仅适少量样品测试和对时间要求不高的情况下使用，对于大量样品和时间要求紧迫的情况下难以满足需求。 

2、生物酶检测法，该检测方法一般采用试剂盒的形式使用，例如绍兴圣康生物科技有限公司申请的、公开号为CN103207175的中国专利申请，提出一种游离脂肪酸测定试剂盒，将固体样品粉碎后提取游离脂肪酸或者对液体样品进行测定，反应速度快，特异灵敏，但该方法仅仅是缩短了游离脂肪酸的测定时间，前处理程序仍然不能减少，整个检测过程耗费时间长，且试剂盒一般为一次性产品，消耗量大，成本较高，同时亦对环境产生影响，不适用于粮油食品的测定。 

发明内容

本发明目的在于提供一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法，快速测量稻谷、小麦、大豆、花生、油菜籽等粮油食品原料及制品中的重要储存品质指标游离脂肪酸值。 

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下： 

一种游离脂肪酸快速测定装置，包括一装置外壳、一安装于装置外壳上并从外部可接近地操作的开关面板、安装于装置外壳外部或内部的气泵、以及安装在装置外壳内的气体检测室、信号调理电路、微处理器，气体检测室内设置有气体传感器阵列、温湿度传感器及干燥和加热装置，所述开关面板、温湿度传感器、干燥和加热装置、信号调理电路均与微处理器电连接，其中： 

所述装置外壳上还安装有一进气口、出气口和洗气口，所述出气口与气体检测室内联通，所述进气口通过一进气管道和一第一开关与气体检测室连接并且在第一开关打开时与气体检测室内联通，所述洗气口通过一出气管道和一第二开关与气体检测室连接并且在第二开关打开时与气体检测室内联通；所述第一开关和第二开关在同一时刻只有一个被控制打开； 

所述气泵作为气路动力源提供进气、洗气时的气体流动动力； 

所述温湿度传感器用于感应气体检查室内的环境温度和湿度，所述微处理器根据该温湿度传感器所感应的温度和湿度数值以及预设的温湿度范围，控制所述干燥和加热装置工作以将气体检查室内的温度和湿度维持在预设的范围内； 

所述气体传感器阵列用于测量进入气体检测室内的待测样品气体所引起的电信号，该气体传感器阵列包括一集成有多个气体传感器的基板，每个气体传感器的电路相对独立并均与一路信号调理电路连接，所述信号调理电路用于将气体传感器的气体感应信号转换成数字信号输出； 

所述微处理器利用预置的计算关系将所述信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。 

进一步的实施例中，所述气体传感器为金属氧化物传感器，由感应膜、电极和基质材料组成，感应膜为金属氧化物例如氧化锌或氧化锡等，附着在基质材料例如三氧化二铝或氧化硅上。每个气体传感器的电路相对独立，并外接到其对应的信号调理电路中，将输出的模拟信号转换成微处理器可直接处理的数字信号。 

进一步的实施例中，所述每个气体传感器的电路包括一气体传感器、一可调电阻R_c以及一恒定直流电源V_DC(例如5V或3.3V)，所述气体传感器、可调电阻及恒定直流电源形成串联回路，所述信号调理电路外接至所述可调电阻的两端，用于将可调电阻分压V_out转换成数字 信号输出。 

进一步的实施例中，所述微处理器基于下述关系计算气体传感器的电阻变化： 

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源。 

进一步的实施例中，所述微处理器基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值： 

根据气体传感器的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]： 

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1]； 

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定； 

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。 

进一步的实施例中，所述微处理器还内置有一计时程序，并基于所述第一开关打开时开始计时，所述微处理器基于所述第一开关打开后经过预设时间阈值控制关断所述第一开关。 

进一步的实施例中，所述微处理器还内置有一采集控制程序，控制所述微处理器从所述气体传感器所采集的气体感应信号中读取预定时间点间隔的数据点，例如间隔1s。 

进一步的实施例中，所述第一开关和第二开关为电磁阀，该电磁阀由所述开关面板控制以实现打开和关闭，从而实现进气和洗气的切换。 

进一步的实施例中，所述装置外壳上还安装有一从外部可察觉的显示单元，例如LED显示器或LCD显示器，与所述微处理器连接，用于显示测定装置当前工作状态和/或测定结果。 

根据本发明的改进，还提出一种游离脂肪酸快速检测方法，包括以下步骤： 

洗气，即对气体检测室内的残留气体进行清除； 

打开进气通道，利用气泵使得待测样品气体进入气体检测室； 

位于气体检测室内的多个气体传感器连续感应待测样品气体，并输出气体经过气体传感器时所引起的电信号变化； 

气体传感器对应的信号调理电路将输出电信号转换成数字信号； 

微处理器基于预定时间间隔读取气体传感器所感应的电信号变化，并根据预置的计算关系将信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。 

进一步的实施例中，所述微处理器基于下述关系计算气体传感器的电阻变化： 

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源；并且 

基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值： 

根据气体传感器的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]： 

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1]； 

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定； 

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。 

由以上本发明的技术方案可知，本发明所提出的一种游离脂肪酸快速测定装置与检测方法，基于稻谷、小麦、大豆、花生、油菜籽等粮油食品原料及制品中的一个重要的储存品质指标游离脂肪酸值，利用气体传感器阵列对粮油食品原料及制品所散发出的气体进行感应检测，是一种非接触非破坏式检测，在气体经过气体传感器时将引起气体传感器的电信号发生变化，例如阻值，再对这个阻值的变化情况进行分析和计算，即可快速地得到样品的游离脂肪酸值。 

与现有技术相比，本发明的显著优点在于： 

1、无需前处理程序，例如对样品的破坏、浸提等，可快速实现测定，整个测试过程仅需几分钟；而常规的国标方法，需要2-3个小时，本发明的方案可大幅缩短测定时间； 

2、操作方便，自动测定，只需要对操作人员进行简单说明即可，无需进行繁琐的步骤，诸如对样品的破坏、浸提等； 

3、采用气体传感器阵列，特别是金属氧化物气体传感器，是一种半导体传感器，其性能稳定，而且对气体感应敏感、寿命长，适合长期应用； 

4、本发明所提出的测定装置可重复使用，只需要进行洗气操作清除前次检测所残留的样品气体即可，与现有技术中滴定、试剂盒等测定方案相比，本发明的方案不使用化学试剂，不会产生废弃固态或液态产品，故不致对环境产生污染。 

附图说明

图1为本发明一实施方式游离脂肪酸快速测定装置的结构示意图。 

图2为图1实施例中进气和洗气的气路连接结构示意图。 

图3为图1实施例中气体传感器阵列的分布示意图。 

图4为每个气体传感器的电路结构示意图。 

图5为为本发明一实施方式游离脂肪酸快速检测方法的流程示意图。 

图6为利用图1实施例的游离脂肪酸快速测定装置对某一样品进行测定以及采用国标法测量的测量记录值随测量时间的变化曲线。 

图7为利用图1实施例的游离脂肪酸快速测定装置对另一样品进行测定以及采用国标法测量的测量记录值随测量时间的变化曲线。 

图8为利用图1实施例的游离脂肪酸快速测定装置对又一样品进行测定以及采用国标法测量的测量记录值随测量时间的变化曲线。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

如图1结合图2-4所示，根据本发明的较佳实施例，一种游离脂肪酸快速测定装置100，包括一装置外壳1、一安装于装置外壳1上并从外部可接近地操作的开关面板2、安装于装置外壳外部或内部的气泵3、以及安装在装置外壳内的气体检测室4、信号调理电路5、微处理器6，气体检测室4内设置有气体传感器阵列7、温湿度传感器8及干燥和加热装置9，所述开关面板2、温湿度传感器8、干燥和加热装置9、信号调理电路5均与微处理器6电连接。 

如图1所示，本实施例中，所述气泵13安装在装置外壳1的内部，方便搬运且美观。在另外的实施例中，气泵13还可以是安装在装置外壳1的外部，例如通过螺栓或设置另外的安装平台，将气泵固定在装置外壳1上。 

结合图1和图2所示，装置外壳1上还安装有一进气口12、洗气口14和出气口16，所述出气口16与气体检测室4内联通，所述进气口12通过一进气管道12a(例如软管)和一第一开关12b与气体检测室4连接并且在第一开关12b打开时与气体检测室4内联通，所述洗气口14通过一出气管道14a(例如软管)和一第二开关14b与气体检测室4连接并且在第二开关14b打开时与气体检测室内联通。 

在优选的实施例中，所述第一开关12b和第二开关14b均为电磁阀，每个电磁阀由开关面板2控制以实现打开和关闭，从而实现进气和洗气的切换。 

所述气泵3作为气路动力源提供进气、洗气时的气体流动动力。也即，在开关面板2的控制下，装置进入：1)检测模式，第一开关12b打开，第二开关14b关闭，气泵3提供气体流动动力使得待测样品气体从所述进气口12进入，经过所述进气管道12a、第一开关12b进入气体检测室4，经过气体传感器阵列7的表面后，从出气口16流出；2)洗气模式，第一开关12b关闭，第二开关14b打开，气泵3提供气体流动动力使得空气或者洗气气源从所述洗气口14进入，经过所述进气管道14a、第二开关14b进入气体检测室4，然后经过气体传感器阵列7的表面后，从出气口16流出。 

在洗气模式下，用于在检测前或检测后清除气体检测室4内部的残留样品气体，将气体传感器阵列7快速恢复到初始状态。 

第一开关12b和第二开关14b在同一时刻只有一个被控制打开。 

在一些实施例中，所述进气口12可外接一定长度的软管或硬管，作为待测样品气体进入气体检测室4的辅助通道。在本实施例的测定装置在工作时，利用该软管或硬管可伸入一容纳待测样品(例如稻谷、小麦、大豆、花生、油菜籽)的容器内，方便进行测定。 

所述温湿度传感器8用于感应气体检查室4内部的环境温度和湿度，所述微处理器6根 据该温湿度传感器8所感应的温度和湿度数值以及预设的温湿度范围，控制所述干燥和加热装置9工作以将气体检查室4内部的温度和湿度维持在预设的范围内。从而，可以为气体传感器阵列7提供一个稳定的检测环境。 

在一些优选的实施方案中，干燥和加热装置9包括一个干燥器和电加热器，电加热器用于根据微处理器的控制信号进行加热。干燥器优选地安装在气体检查室4内部并靠近进气口12的位置，如此，在待测样品气体进入气体检查室4时，可以预先对样品气体进行除湿干燥。 

本实施例中，气体传感器阵列7用于测量进入气体检测室4内部的待测样品气体所引起的电信号，如图4所示，该气体传感器阵列7包括一集成有多个气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)的基板(未示出)，每个气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)的电路相对独立并均与一路信号调理电路(A/D01、A/D02、A/D03、A/D04...A/D08)连接，所述信号调理电路用于将气体传感器的气体感应信号转换成数字信号输出。 

如图4所示，本实施例中，所述气体传感器阵列7包括8个气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)，呈4×2的形式排列。 

在另外的一些实施例中，气体传感器的数量可根据传感器的选择性和灵敏程度来选择。 

如图4所示，每路信号调理电路包括一A/D转换器，用于将模拟信号转换成数字信号输出，例如将电压信号转换成数字量输出。 

所述微处理器6利用预置的计算关系将所述信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。 

作为优选的实施方式，前述气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)为金属氧化物传感器，由感应膜、电极和基质材料组成，感应膜为金属氧化物例如氧化锌或氧化锡等，附着在基质材料例如三氧化二铝或氧化硅上。如图4所示，每个气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)的电路相对独立，并外接到其对应的信号调理电路中，将输出的模拟信号转换成微处理器6可直接处理的数字信号。 

本实施例中，气体传感器采用金属氧化物传感器，是一种半导体传感器、并可检测烃类、醛类、醇类、酮类、酸类、酯类、氨类等挥发性物质，其性能稳定，而且对气体感应敏感、寿命长，适合长期应用。 

在另选的实施例中，前述气体传感器还可以选用热学式、电化学式、磁学式、光学式或生物式等类型的气体传感器。 

如图4所示，每个气体传感器的电路包括一气体传感器、一可调电阻R_c以及一恒定直流电源V_DC，恒定直流电源V_DC例如5V或3.3V，气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)、可调电 阻R_c及恒定直流电源V_DC形成串联回路，所述信号调理电路外接至所述可调电阻R_c的两端，用于将可调电阻分压V_out转换成数字信号输出。 

本实施例中，优选地，所述微处理器6基于下述关系计算气体传感器的电阻变化： 

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源。 

由于可调电阻R_c的阻值为一可知量，恒定直流电源V_DC亦为一可知量，故在本实施例中，微处理器6根据气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)所连续采集的电信号变化从而得到气体传感器阻值的变化曲线。 

前述恒定直流电源可以采用可充电电池，例如锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池等等。 

在所计算得到的R_x即气体传感器阻值的变化曲线的基础上，所述微处理器6基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值： 

根据气体传感器(S1、S2、S3、S4...S8)的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]： 

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1] 

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定； 

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。 

本实施例中，上述响应特征矩阵P[n_c，1]为专家数据库的内置参数或通过外部独立训练给出，该矩阵是相对固定的，由传感器的对气体的响应特征决定，为已知给定。 

作为优选的实施方式，所述微处理器6还内置有一计时程序，并基于所述第一开关12b打开时开始计时，所述微处理器6基于所述第一开关12b打开后经过预设时间阈值控制关断所述第一开关12b。 

在本实施例中，例如可将预设时间阈值设置为90s，也即第一开关12b打开后，待测样品气体进入气体检测室4内部，进行测定。在连续测定90s后，微处理器6控制关断第一开关12b，结束测定。 

作为可选的实施方式，所述微处理器6还内置有一采集控制程序，控制所述微处理器6从所述气体传感器所采集的气体感应信号中读取预定时间点间隔的数据点，例如间隔1s。如前所述，当预设时间阈值设置为90s时，预定时间点间隔设置1s时，微处理器6将形成8个 气体传感器的8*90个数据点。 

作为可选的实施方式，所述装置外壳1上还安装有一从外部可察觉的显示单元20，例如LED显示器或LCD显示器，与所述微处理器6连接，用于显示测定装置当前工作状态和/或测定结果。 

作为可选的实施方式，所述微处理器6为一单片机，例如接口丰富、功能较全面的AVR系列单片机。在另外的实施例中，所述微处理器6还可以采用其他类型的微型处理系统，例如中央处理器+数字接口电路+模拟接口电路类似功能的其他处理系统，可扩展外部接口，如串口、USB接口、以太网接口、以及近红外、wifi、蓝牙、Xbee等无线通讯接口。 

如图5所示，结合图1所示，本实施例还提出一种游离脂肪酸快速检测方法，包括以下步骤： 

洗气，即对气体检测室内的残留气体进行清除，是一个气体检测室的初始化过程(用于在检测前或检测后清除气体检测室4内部的残留样品气体，将气体传感器阵列7快速恢复到初始状态)； 

打开进气通道，利用气泵3使得待测样品气体进入气体检测室4； 

位于气体检测室4内设置的多个气体传感器连续感应待测样品气体，并输出气体经过气体传感器时所引起的电信号变化； 

气体传感器对应的信号调理电路将输出电信号转换成数字信号； 

微处理器6基于预定时间间隔(例如1s)读取气体传感器所感应的电信号变化，并根据预置的计算关系将信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。 

结合图1，如前所述，所述微处理器基于下述关系计算气体传感器的电阻变化： 

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源；并且 

基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值： 

根据气体传感器的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]： 

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1]； 

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定； 

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。 

在本实施例所述的方法中，在气体检测室4内设置的气体传感器为8个，呈4*2排列分布。气体传感器为金属氧化物传感器，每个气体传感器的电路相对独立并均与一路信号调理电路连接，该信号调理电路用于将气体传感器的气体感应信号转换成数字信号输出。 

在本实施例所述的方法中，还可通过一显示单元显示测定结果，将测定结果表征出来。 

下面结合具体的测定实例，详细说明上述本实施例的测定装置及利用该测定装置进行游离脂肪酸检测的方法。 

实例1： 

利用上述测定装置的对室温环境下，对装于非密封玻璃容器中的食用油精炼大豆油进行测定，放置0～12个月，进行检测，每3个月检测一次。装油容器用盖子将密封一段时间后待测(一般15分钟左右)。 

检测前，本装置开机预热一段时间(15分钟左右)，然后按开关面板上的校正键，通过洗气口将室外气体抽到装置中清洗气体检测室中的气体传感器。检测油样时，将本装置的进气口外接的软管伸入装油容器内，油液面之上，按开始键进行测定。 

然后待测气体被抽到测定装置中，同时传感器阵列的8个传感器电阻值被记录，每1秒记录1次，记录90秒，每次记录90组数据，记为二维数组R[8,90]，其包含8*90个数据点。 

图6为记录值随测量时间的变化曲线(横坐标为时间T，单位为秒，纵坐标为电阻，单位为欧姆)，将数据进行前述计算处理，得到大豆油的游离脂肪酸值。大豆油放置12个月后，其中的游离脂肪酸值，分别用本装置和国标法测量(GB/T5530-2005)的结果见下表1所示。 

表1大豆油在存放12个月中的游离脂肪酸值 

实例2： 

利用上述测定装置的对室温存储0～24个月的稻谷(品种淮稻5号)进行检测，每6个月一次。每次均匀随机抽样40g稻谷到100ml洗净细口玻璃瓶，用盖子将密封一段时间后待测(一般30分钟左右)。 

检测前，本装置开机预热一段时间(15分钟左右)，然后按开关面板上的校正键，通过洗气口将室外气体抽到装置中清洗气体检测室中的气体传感器。 

检测油样时，打开盖子，将将本装置的进气口外接的软管伸入容器内，按开关面板上的开始键开始测量。然后将瓶中的气体被抽出到装置中，同时传感器阵列的8个传感器电阻值被记录，每1秒记录1次，记录120秒，每次共记录120组数据，记为二维数组R[8,120]，其中包含8*120个数据点。 

图7为记录值随测量时间的变化曲线(横坐标为时间T，单位为秒，纵坐标为电阻，单位为欧姆)，将数据进行计算处理，即得到稻谷的游离脂肪酸值。稻谷放置24个月中的游离脂肪酸值，分别用本装置和国标法测量(GB/T29405-2012)的结果见表2所示。 

表2稻谷在存放24个月中的游离脂肪酸值 

实例3： 

利用上述测定装置的对室温存放0～12个月的市售面粉进行检测，每6个月一次。每次均匀随机抽样50g面粉到100ml洗净细口玻璃瓶，用盖子将密封一段时间后待测(一般30 分钟左右)。 

检测前，本测定装置开机预热一段时间(15分钟左右)，然后按开关面板上的校正键，通过洗气口将室外气体抽到装置中清洗气体检测室中的气体传感器。 

检测油样时，打开盖子，将将本装置的进气口外接的软管伸入容器内，按开关面板上的开始键开始测量。然后将瓶中的气体被抽出到装置中，同时传感器阵列的8个传感器电阻值被记录，每1秒记录1次，记录120秒，每次共记录120组数据，记为二维数组R[8,120]，其中包含8*120个数据点。 

图8为记录值随测量时间的变化曲线，将数据进行计算处理，即得到稻谷的游离脂肪酸值。面粉放置12个月中的游离脂肪酸值，分别用本装置和国标法测量(GB/T29405-2012)的结果见表3所示。 

表3小麦粉在存放12个月中的游离脂肪酸值 

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。 

Claims (10)

1.一种游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，包括一装置外壳、一安装于装置外壳上并从外部可接近地操作的开关面板、安装于装置外壳外部或内部的气泵、以及安装在装置外壳内的气体检测室、信号调理电路、微处理器，气体检测室内设置有气体传感器阵列、温湿度传感器及干燥和加热装置，所述开关面板、温湿度传感器、干燥和加热装置、信号调理电路均与微处理器电连接，其中：

所述装置外壳上还安装有一进气口、出气口和洗气口，所述出气口与气体检测室内联通，所述进气口通过一进气管道和一第一开关与气体检测室连接并且在第一开关打开时与气体检测室内联通，所述洗气口通过一出气管道和一第二开关与气体检测室连接并且在第二开关打开时与气体检测室内联通；所述第一开关和第二开关在同一时刻只有一个被控制打开；

所述气泵作为气路动力源提供进气、洗气时的气体流动动力；

所述温湿度传感器用于感应气体检查室内的环境温度和湿度，所述微处理器根据该温湿度传感器所感应的温度和湿度数值以及预设的温湿度范围，控制所述干燥和加热装置工作以将气体检查室内的温度和湿度维持在预设的范围内；

所述气体传感器阵列用于测量进入气体检测室内的待测样品气体所引起的电信号，该气体传感器阵列包括一集成有多个气体传感器的基板，每个气体传感器的电路相对独立并均与一路信号调理电路连接，所述信号调理电路用于将气体传感器的气体感应信号转换成数字信号输出；

所述微处理器利用预置的计算关系将所述信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。

2.根据权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述气体传感器为金属氧化物传感器，由感应膜、电极和基质材料组成，感应膜为金属氧化物，附着在基质材料上；每个气体传感器的电路相对独立，并外接到其对应的信号调理电路中，将输出的模拟信号转换成微处理器可直接处理的数字信号。

3.根据权利要求1或2所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述每个气体传感器的电路包括一气体传感器、一可调电阻R_c以及一恒定直流电源V_DC，所述气体传感器、可调电阻R_c及恒定直流电源V_DC形成串联回路，所述信号调理电路外接至所述可调电阻R_c的两端，用于将可调电阻分压V_out转换成数字信号输出。

4.根据权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述微处理器基于下述关系计算气体传感器的电阻变化：

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源。

5.根据权利要求4所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述微处理器基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值：

根据气体传感器的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]：

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1]；

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定；

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。

6.根据权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述微处理器还内置有一计时程序，并基于所述第一开关打开时开始计时，所述微处理器基于所述第一开关打开后经过预设时间阈值控制关断所述第一开关。

7.根据权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述微处理器还内置有一采集控制程序，控制所述微处理器从所述气体传感器所采集的气体感应信号中读取预定时间点间隔的数据点。

8.根据权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置，其特征在于，所述第一开关和第二开关为电磁阀，该电磁阀由所述开关面板控制以实现打开和关闭，从而实现进气和洗气的切换。

9.一种利用前述权利要求1所述的游离脂肪酸快速测定装置实现的游离脂肪酸快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

洗气，即对气体检测室内的残留气体进行清除；

打开进气通道，利用气泵使得待测样品气体进入气体检测室；

位于气体检测室内的多个气体传感器连续感应待测样品气体，并输出气体经过气体传感器时所引起的电信号变化；

气体传感器对应的信号调理电路将输出电信号转换成数字信号；以及

微处理器基于预定时间间隔读取气体传感器所感应的电信号变化，并根据预置的计算关系将信号调理电路转换后的气体感应信号转换成待测样品的游离脂肪酸值。

10.根据权利要求9所述的游离脂肪酸快速检测方法，其特征在于，所述气体传感器采用金属氧化物传感器，所述微处理器基于下述关系计算气体传感器的电阻变化：

$R_x=R_c\·\frac{V_{\mathrm{DC}}-V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{out}}},$

其中：R_x为气体传感器的电阻值，V_out为可调电阻分压，V_DC为恒定直流电源；并且

基于下述关系计算待测样品的游离脂肪酸值：

根据气体传感器的电阻值随采集时间的变化构建一数字信号矩阵R[m，n]，其中m是气体传感器个数，n是在每个时间点采集所得的数据点，然后根据下述计算公式得到一的矩阵F[m，1]：

F[m，1]＝R[m，n]×P[n_c，1]；

其中，P[n_c，1]为响应特征矩阵，其由所选定的气体传感器对气体的响应特征决定；

最后对矩阵F[m，1]求矩阵列和，该矩阵列和即为待测样品的游离脂肪酸值。