CN109991049B - 用于食品安全检测的前处理装置以及前处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于食品安全检测的前处理装置(100)，所述前处理装置(100)包括：底座(1)；涡旋振荡器(2)，所述涡旋振荡器(2)设置在底座(1)上；以及容器夹持机构(3)，所述容器夹持机构(3)设置在底座(1)上并且被配置为夹持容器(34)以使得容器(34)定位在涡旋振荡器(2)的上方，其中，所述涡旋振荡器(2)和容器夹持机构(3)协作以对容纳在容器(34)中的材料进行处理。本发明还提供了一种用于食品安全检测的前处理方法。通过本发明的前处理装置和前处理方法，能够高效地、简单地执行食品安全检测的前处理工作，节省人力成本。

Description

用于食品安全检测的前处理装置以及前处理方法

技术领域

本发明涉及食品安全领域和检测技术领域，具体地，涉及一种用于食品安全检测的前处理装置和一种用于食品安全检测的前处理方法。

背景技术

食品安全关系到公众的身体健康和生命安全，越来越多地被重视。为保证食品的安全性，在食品供应链的节点上对食品进行合适的检测和监察是必要的，以便通过检测获得有关食品的成分、有害物质等信息。已有技术已经提出了许多食品安全检测技术，例如检测食品中的添加剂含量或农药残留等。

对于食品的安全检测，通常需要对食品或食物进行预处理或前处理以便于检测的执行，例如常见的前处理包括将食物粉碎、打浆，加入溶剂使得目标检测物(例如添加剂成分)溶解在溶剂中，等等。目前，食品安全检测的前处理往往采用人工的方法，没有专用的自动前处理装置。

采用人工方式进行食品安全检测的前处理工作存在如下的缺点：1) 以人工方式进行食品安全检测的前处理包括复杂的操作步骤，操作人员往往需要借助操作手册，按照预定的前处理步骤，一步步进行操作，处理速度慢，并且要求操作人员具有一定的前处理操作能力；2)以人工方式进行前处理操作需要耗费大量的人力，并且由于个人操作习惯的不同，整个前处理过程很难规范化，容易造成由于个人操作习惯的不同所带来的实验系统误差；3)以人工方式进行前处理操作成本很高，对于实验耗材、试剂的保存、固体粉末试样的使用等都很难精确把握。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术存在的问题或缺陷，提供一种用于食品安全检测的前处理装置，其能够高效地、简单地执行食品安全检测的前处理工作。

本发明的目的还在于提供一种用于食品安全检测的前处理装置，以节省人力成本。

本发明的目的还在于提供一种用于食品安全检测的前处理装置，其能够减少对操作人员的经验的依赖，避免人为因素的影响，提高食品安全检测的准确性。

本发明的目的还在于提供一种用于食品安全检测的前处理方法。

为达到上述目的或目的之一，本发明的技术解决方案如下：

一种用于食品安全检测的前处理装置，所述前处理装置包括：

底座；

涡旋振荡器，所述涡旋振荡器设置在底座上；以及

容器夹持机构，所述容器夹持机构设置在底座上并且被配置为夹持容器以使得容器定位在涡旋振荡器的上方，

其中，所述涡旋振荡器和容器夹持机构协作以对容纳在容器中的材料进行处理。

根据本发明的一个优选实施例，所述前处理装置还包括移动设备以及设置在移动设备上的送料机构、干燥机构、第一泵液机构和第二泵液机构，送料机构、干燥机构、第一泵液机构和第二泵液机构能够在移动设备的带动下移动至容器的上方，其中，

所述第一泵液机构被配置为向容器内泵送第一溶剂；

所述送料机构被配置为向容器内供应萃取盐；

所述干燥机构被配置为对容器内的液体进行干燥处理；以及

所述第二泵液机构被配置为向容器内泵送第二溶剂。

根据本发明的一个优选实施例，第一泵液机构和/或第二泵液机构上设置有压板，所述压板能够压在容器的顶部，以启动容器的涡旋振荡。

根据本发明的一个优选实施例，所述移动设备包括平移机构、回转机构和/或升降机构。

根据本发明的一个优选实施例，所述容器夹持机构包括支架、从支架上延伸的支撑臂和设置在支撑臂的远离支架的一端上的夹头，其中所述夹头被配置为夹持容器。

根据本发明的一个优选实施例，所述升降机构包括移动块、立架和滑柱，所述滑柱沿竖直方向延伸并被固定在立架上，所述移动块被配置为能够在滑柱上移动，并且送料机构、干燥机构、第一泵液机构和/或第二泵液机构被固定安装在移动块上。

根据本发明的一个优选实施例，所述移动块被构造为具有六面体轮廓，其中送料机构、第一泵液机构和第二泵液机构分别被固定在移动块的与滑柱的延伸方向平行的三个平面上，并且所述干燥机构被固定在立架上。

根据本发明的一个优选实施例，所述送料机构包括料斗、分配器和送料机构挂架，其中所述料斗用于容纳萃取盐，所述分配器被布置在料斗的出口处，用于分配所述萃取盐。

根据本发明的一个优选实施例，所述干燥机构包括风扇、集风筒、送风口和干燥机构挂架。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于食品安全检测的前处理方法，所述前处理方法使用如前述实施例中任一项所述的用于食品安全检测的前处理装置。

通过本发明的前处理装置和前处理方法，食品安全检测的前处理工作能够简单、高效地被执行。本发明可以节省人力，不需要专业的操作人员进行复杂的食品安全前处理工作，任何没有经过培训的人都可以通过这个装置实现自动前处理工作。本发明的用于食品安全检测的前处理装置操作简单安全，不需要操作人员触碰化学液体试剂以及无机盐类化合物，减少了环境的污染。此外，使用本发明进行食品安全前处理工作可以节省大量时间，通过设备自动进行试剂添加、盐类固体添加和吹干振荡等工作。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的用于食品安全检测的前处理装置的总体示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的移动设备所承载的部件；

图3为根据本发明的实施例的底座和涡旋振荡器的示意图；

图4为根据本发明的实施例的容器夹持机构的示意图；

图5为根据本发明的实施例的平移机构的示意图；

图6为根据本发明的实施例的升降机构的示意图；

图7为根据本发明的实施例的送料机构的示意图；以及

图8为根据本发明的实施例的干燥机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的总体构思，提供了一种用于食品安全检测的前处理装置，所述前处理装置包括：底座；涡旋振荡器，所述涡旋振荡器设置在底座上；以及容器夹持机构，所述容器夹持机构设置在底座上并且被配置为夹持容器以使得容器定位在涡旋振荡器的上方，其中，所述涡旋振荡器和容器夹持机构协作以对容纳在容器中的材料进行处理。

图1为根据本发明的实施例的用于食品安全检测的前处理装置的总体示意图，如图1所示，用于食品安全检测的前处理装置100包括底座1、涡旋振荡器2、容器夹持机构3、平移机构4、回转机构5、升降机构6、送料机构7、干燥机构8、第一泵液机构9和第二泵液机构10。

在图1的实施例中，底座1为平坦的方形基片，参见图3，由金属材质制成，可以放置在台面或桌面上并通过固定装置固定。替代地，底座1 可以被构造为实心或空心的块体，优选地，底座1的重量较大，以便降低整个前处理装置的重心，使其稳固地定位在台面或桌面。如图3所示，在底座1上可以开设有若干安装孔11，用于例如通过螺栓将容器夹持机构3 和平移机构4等连接固定在底座1上。示例性地，通过四个安装孔11固定容器夹持机构3，通过两个安装孔11固定平移机构4。涡旋振荡器2可以采用现有技术中公知的涡旋振荡器，呈大致锥台形状，其被固定在底座 1的一个角部处，容器夹持机构3被固定在与底座1所处的角部相邻的另一个角部处，由此，容器夹持机构3与涡旋振荡器2的中心的连线大致平行于底座1的一个边，平移机构4及其上所承载的其它部件与容器夹持机构3和涡旋振荡器2所形成的列大致并行地布置在底座1上。以这种方式，整个前处理装置100的重量在底座1上的分布较均匀，有利于前处理装置 100的稳定放置以及涡旋振荡器2工作时前处理装置100的稳定。优选地，涡旋振荡器2在底座1上的设置可以采用三个沿涡旋振荡器2的圆周均匀分布的螺栓固定。

所述容器夹持机构3包括支架31、从支架31上延伸的支撑臂32和设置在支撑臂32的远离支架31的一端上的夹头33，参见图4，其中所述夹头33被配置为夹持容器34，以使得容器34定位在涡旋振荡器2的上方，其中，容器夹持机构3可以与涡旋振荡器2协作以对容纳在容器34中的材料进行处理。在进行食品安全检测的实例中，容器34中容纳需要处理的食品样品，这里容器34为离心管。具体地，支架31呈L形，包括水平板面和竖直板面，水平板面上开有直线槽，用于与底座1上的安装孔协作以便通过螺栓固定容器夹持机构3，直线槽的设计使得支架31可以相对于涡旋振荡器2调整(松开螺栓，然后移动支架31)，以改变二者之间的距离。以这种方式，可以使容器夹持机构3能够适用于多个不同类型、形状的容器，使它们均能够被定位在涡旋振荡器2的上方中心。在竖直板面的背侧可以设置加强肋，以增强容器夹持机构3的强度。支撑臂32水平地延伸，其可以通过连接装置固定在支架31上或者与支架31构成一体件，夹头33安装在支撑臂32的一端，夹头33可以以弹性预压力作用在容器 34上而夹紧容器34，并且夹头33相对于支撑臂32具有活动余量，以便容纳在容器34振动时夹头33的振动量。

优选地，支撑臂32由可伸缩的套管构成，并且支撑臂32还包括卡扣单元和刻度线，以便在套管伸缩到期望长度后锁定延伸量和计量套管的延伸量。

图2示出了根据本发明的实施例的移动设备所承载的部件，如图2所示，平移机构4、回转机构5和升降机构6构成本发明的移动设备，后面将对它们作详细说明。在移动设备上设置有送料机构7、干燥机构8、第一泵液机构9和第二泵液机构10，送料机构7、干燥机构8、第一泵液机构9和第二泵液机构10能够在移动设备的带动下移动至容器34的上方，其中，所述第一泵液机构9被配置为向容器34内泵送第一溶剂，例如有机溶剂；所述送料机构7被配置为向容器34内供应萃取盐；所述干燥机构8被配置为对容器34内的液体进行干燥处理；以及所述第二泵液机构 10被配置为向容器34内泵送第二溶剂，例如水。

所述送料机构7包括料斗71、分配器72和送料机构挂架73，如图7 所示，其中所述料斗71用于容纳萃取盐，所述分配器72被布置在料斗71 的出口处，用于分配所述萃取盐。料斗71呈大致倒锥形，在料斗71内部包括蜂窝状的多个空间，例如通过交叉的隔板形成上述多个空间，通过蜂窝状的多个空间的设计可以避免萃取盐的粘结。分配器72可以定量地分配料斗71内的萃取盐，分配器与送料机构挂架73连接，送料机构挂架73 与后面将会述及的移动块61连接固定。

所述干燥机构8包括风扇81、集风筒82、送风口84和干燥机构挂架 83。风扇81设置在集风筒82上方，在集风筒82的下方设置送风口84，在集风筒82和送风口84之间采用锥形渐缩的设计，使得送风口84的横截面积远小于集风筒82的横截面积，这样从风扇81吹出的风在送风口84 处增压增速，有利于快速干燥被处理液体。集风筒82与干燥机构挂架83 连接，干燥机构挂架83与后面将会述及的立架62连接固定。

第一泵液机构9和第二泵液机构10可以采用气动、液压或电动方式泵送液体，它们同样被固定在移动块61上，其中第一泵液机构9泵送的第一溶剂与第二泵液机构10泵送的第二溶剂不同，使得本发明的前处理装置具有不同的溶剂选择。

有利地，第一泵液机构9和/或第二泵液机构10上设置有压板，例如设置在第二泵液机构10上(参见图2)，所述压板能够压在容器34的顶部，以启动容器34的涡旋振荡。压板为涡旋振荡装置中常见的部件，通过将压板设置在第一泵液机构9和/或第二泵液机构10上，使本发明的用于食品安全检测的前处理装置100更紧凑，并且能够在向容器34中泵送完溶剂后快速地执行涡旋振荡处理，因为只需轻微地旋转和移动第一泵液机构 9和/或第二泵液机构10即可启动涡旋振荡器。

图5为根据本发明的实施例的平移机构的示意图；图6为根据本发明的实施例的升降机构的示意图。参见,1、2、5、6，平移机构4固定安装在底座1上，包括电机41和支撑台42，电机41通过传动机构驱动支撑台 42沿直线移动。回转机构5能够实现绕轴转动，升降机构6包括移动块 61、立架62和滑柱63，立架62呈U形，所述滑柱63沿竖直方向延伸并被固定在立架62上，所述移动块61被配置为能够在滑柱63上移动。送料机构7、干燥机构8、第一泵液机构9和/或第二泵液机构10可以被固定安装在移动块61上。在图2所示的实施例中，所述移动块61被构造为具有六面体轮廓，其中送料机构7、第一泵液机构9和第二泵液机构10分别被固定在移动块61的与滑柱63的延伸方向平行的三个平面上，并且所述干燥机构8被固定在立架62上。通过这样的设置，四个作业部件可以分别设置在围绕移动块的中心的四个面上，由此获得紧凑的结构。因为干燥机构8对于垂直方向精确定位的需求不高，因此干燥机构8被设置在立架 62上，这样干燥机构8可以实现水平和周向的定位，但不能进行竖直方向的调节。

由此可见，本发明的用于食品安全检测的前处理装置总体可分为三个部分，承载部分、作业部分和夹持部分。承载部分由底座和涡旋振荡器组成，底座负责整个装置的平稳支撑和各部分的固定，涡旋振荡器上面放置实验中需要处理的食品样品，食品样品放置在竖直的离心管中。作业机构，共有7个部分，分为：平移机构4、回转机构5、升降机构6、送料机构7、干燥机构8、第一泵液机构9和第二泵液机构10，平移机构4负责作业部分各个分作业机构的水平方向的定位，回转机构5负责作业部分各个分作业机构的周向的定位，升降机构6负责作业部分各个分作业机构的垂直方向的定位；送料机构(或称送盐机构)7可以包括一个储存盐类化合物的储存罐和一个电机控制的电磁铁开关，电磁铁开关负责实现储存罐中盐类化合物的分配，盐类化合物由于重力作用落入离心管中；干燥机构负责把离心管中的液体通过吹热风的形式蒸干；第一泵液机构9和第二泵液机构 10负责分别把试剂瓶1和2中的液体泵入到离心管中。夹持部分主要由支架和机械爪构成，支架负责连接底座和夹持部分，机械爪负责对放入涡旋振荡器中的离心管进行夹持固定。

上面已经结合附图1-8介绍了本发明的用于食品安全检测的前处理装置，下面结合用于农产品检测的快速样品前处理技术介绍它的工作过程。前处理是食品检测中耗时最长、工作量最大的部分，前处理质量的好坏决定着分析的准确性和精密度。

具体的前处理方法与高效液相色谱和固相萃取相似，都是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质从而达到除杂净化的目的。具体而言是将均质后的样品经乙腈提取后，采用萃取盐盐析分层，利用基质分散萃取原理，采用PSA或其它吸附剂与基质中绝大部分干扰物结合，通过离心方法去除，从而达到净化的目的。该前处理方法具有快速、简单、廉价、有效、可靠、安全的特点。采用用于食品安全检测的前处理装置的工作过程如下：

把需要前处理的食品样品捣碎均质后，放入离心管中，放在涡旋振荡器2上，控制电机使夹头33夹紧，固定离心管的位置；

通过控制平移机构4、回转机构5和升降机构6，使第一泵液机构9 位于离心管的正上方，控制第一泵液机构9的电机使第一溶剂泵入离心管中；

通过控制平移机构4、回转机构5和升降机构6，使送料机构7位于离心管的正上方，控制送料机构7的电磁铁开关使料斗71中的盐类化合物落入离心管中，再控制第二泵液机构10上的压板压在离心管的顶部,对离心管进行涡旋震荡处理；

静置后吸取上清液放入另外的净化离心管中，控制第二泵液机构10 上的压板压在离心管的顶部，使得离心管在涡旋振荡器2的作用下开始稳定的涡旋震荡；

静置后吸取上清液放入另一个空的离心管中，放在涡旋振荡器2上用夹头33夹紧，控制平移机构4、回转机构5和升降机构6使干燥机构8 位于离心管的正上方，对离心管内液体进行挥发吹干处理。

通过控制平移机构4、回转机构5和升降机构6，使第二泵液机构10 位于离心管的正上方，控制第二泵液机构10的电机使第二溶剂泵入离心管中。

另一方面，本发明提供了一种用于食品安全检测的前处理方法，所述前处理方法使用如前述实施例中任一项所述的用于食品安全检测的前处理装置100。

概括而言，本发明的用于食品安全检测的前处理方法包括(以检测农药残留为例)：1)匀浆，对待检测的食品进行粉碎处理，并将粉碎后的粉末打成汁液；2)提取农药，在盛有上述汁液的容器中加入有机溶剂，使农药成分溶解在有机溶剂中；3)净化除杂，将溶解有农药成分的有机溶剂取出放在另一个容器中，并在该容器中加入萃取盐，以净化掉或去除掉该溶液中的杂质；4)水溶剂置换(烘干+溶剂复溶)，将上述经过净化除杂的溶液放入再一个容器中，对其进行烘干处理，干燥掉有机溶剂，然后在该容器中加入水，由此完成前处理工作，得到待进行食品安全检测的样剂。

通过本发明的前处理装置和前处理方法，食品安全检测的前处理工作能够简单、高效地被执行。本发明可以节省人力，不需要专业的操作人员进行复杂的食品安全前处理工作，任何没有经过培训的人都可以通过这个装置实现自动前处理工作。本发明的用于食品安全检测的前处理装置操作简单安全，不需要操作人员触碰化学液体试剂以及无机盐类化合物，减少了环境的污染。此外，使用本发明进行食品安全前处理工作可以节省大量时间，通过设备自动进行试剂添加、盐类固体添加和吹干振荡等工作。

综上，本发明利用回转平台等把食品安全前处理流程中需要用到的试剂的添加、盐类粉末化合物的添加、吹干振荡等工作有机地结合在一个装置上，使用简单方便；并且本发明利用控制系统把食品安全前处理流程标准化，程序化，节省了人力，使整个流程自动化。

进一步地，本发明的用于食品安全检测的前处理装置还可以包括加热装置，所述加热装置可以被构造为电热套，该电热套能够套在容器或离心管的外周，对容器内的材料进行加热。利用电热套可以提高容器内的溶剂的温度，加快萃取、净化除杂的进程。

此外，可以在底座上设置成对的穿孔，并且前处理装置还可以包括固定带，所述固定带可以穿过上述穿孔，从而将前处理装置的底座绑定在其它固定件上，以增强涡旋振荡器工作时整个装置的稳定性。进一步地，所述前处理装置还包括遮罩，用于罩设前处理装置，由此在前处理装置不工作时可以避免料斗等积灰。为提高前处理装置的集成性，回转机构被构造为具有六面体轮廓，在回转机构的竖直的四个面上设置一个或多个试剂盒以及一个或多个容器保持部，试剂盒用于容纳溶剂、萃取盐等物质，容器保持部可以保持容器。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

附图标记列表：

100 前处理装置

1 底座

2 涡旋振荡器

3 容器夹持机构

4 平移机构

5 回转机构

6 升降机构

7 送料机构

8 干燥机构

9 第一泵液机构

10 第二泵液机构

11 安装孔

31 支架

32 支撑臂

33 夹头

34 容器

41 电机

42 支撑台

61 移动块

62 立架

63 滑柱

71 料斗

72 分配器

73 送料机构挂架

81 风扇

82 集风筒

83 干燥机构挂架

84 送风口。

Claims (9)

1.一种用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述前处理装置(100)包括：

底座(1)；

涡旋振荡器(2)，所述涡旋振荡器(2)设置在底座(1)上；以及

容器夹持机构(3)，所述容器夹持机构(3)设置在底座(1)上并且被配置为夹持容器(34)以使得容器(34)定位在涡旋振荡器(2)的上方，

其中，所述涡旋振荡器(2)和容器夹持机构(3)协作以对容纳在容器(34)中的材料进行处理，并且

其中，所述容器夹持机构(3)包括支架(31)、从支架(31)上延伸的支撑臂(32)和设置在支撑臂(32)的远离支架(31)的一端上的夹头(33)，其中所述夹头(33)被配置为夹持容器(34)以使得容器(34)保持始终定位在所述涡旋振荡器(2)的上方中心，支撑臂(32)水平地延伸，其通过连接装置固定在支架(31)上或者与支架(31)构成一体件。

2.根据权利要求1所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述前处理装置(100)还包括移动设备以及设置在移动设备上的送料机构(7)、干燥机构(8)、第一泵液机构(9)和第二泵液机构(10)，送料机构(7)、干燥机构(8)、第一泵液机构(9)和第二泵液机构(10)能够在移动设备的带动下移动至容器(34)的上方，其中，

所述第一泵液机构(9)被配置为向容器(34)内泵送第一溶剂；

所述送料机构(7)被配置为向容器(34)内供应萃取盐；

所述干燥机构(8)被配置为对容器(34)内的液体进行干燥处理；以及

所述第二泵液机构(10)被配置为向容器(34)内泵送第二溶剂。

3.根据权利要求2所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，第一泵液机构(9)和第二泵液机构(10)中的至少一个上设置有压板，所述压板能够压在容器(34)的顶部，以启动容器(34)的涡旋振荡。

4.根据权利要求2所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述移动设备包括平移机构(4)、回转机构(5)和升降机构(6)中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述升降机构(6)包括移动块(61)、立架(62)和滑柱(63)，所述滑柱(63)沿竖直方向延伸并被固定在立架(62)上，所述移动块(61)被配置为能够在滑柱(63)上移动，并且送料机构(7)、干燥机构(8)、第一泵液机构(9)和第二泵液机构(10)中的至少一个被固定安装在移动块(61)上。

6.根据权利要求5所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述移动块(61)被构造为具有六面体轮廓，其中送料机构(7)、第一泵液机构(9)和第二泵液机构(10)分别被固定在移动块(61)的与滑柱(63)的延伸方向平行的三个平面上，并且所述干燥机构(8)被固定在立架(62)上。

7.根据权利要求2所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述送料机构(7)包括料斗(71)、分配器(72)和送料机构挂架(73)，其中所述料斗(71)用于容纳萃取盐，所述分配器(72)被布置在料斗(71)的出口处，用于分配所述萃取盐。

8.根据权利要求2所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)，其特征在于，所述干燥机构(8)包括风扇(81)、集风筒(82)、送风口(84)和干燥机构挂架(83)。

9.一种用于食品安全检测的前处理方法，其特征在于，所述前处理方法使用如权利要求1-8中任一项所述的用于食品安全检测的前处理装置(100)。