CN110514795B - 一种便携式食用液体快速检验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品检测领域，具体公开一种便携式食用液体快速检验装置，包括电连接的样品信息采集装置和信息处理识别判定装置，样品信息采集装置包括箱体，箱体上部设置有进料机构和气味采集机构，箱体内部设置有味觉采集机构；进料机构的下方在箱体内壁上设置有落料缓冲板，与落料缓冲板连接的箱体内壁上设置有进气通孔，所述落料缓冲板位于进气通孔下方；液体从进料机构进入箱体，在落料缓冲板处缓慢降落，降落过程中从进气通孔处进入的气流将液体的气味送入气味采集机构，降落的液体由味觉采集机构进行味觉采集。该装置可用于实验室检验，也可用于现场检验，操作便捷、检测结果准确快速、可实现远程无线控制。

Description

一种便携式食用液体快速检验装置及方法

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，具体涉及一种便携式食用液体快速检验装置及方法。

背景技术

现有技术中对食用液体快速检验分析方法主要有两类：色谱分析法和光谱法，这些方法存在的问题是操作繁琐、耗时、自动化程度低，对操作人员素质要求较高。随着技术的进步，近年电子鼻和电子舌也逐渐应用于食品检验领域，所谓电子鼻是由气敏传感器阵列、信号处理、识别三部分组成，利用气敏器件对复杂成分气体都有响应却又互不相同这一特点，借助数据处理方法对多种气味进行识别，从而对气味质量进行分析与评定。所谓电子舌是由味觉传感器阵列、信号采集、识别三部分组成，电子舌是利用低选择性、非特异性、交互敏感的多传感阵列为基础，感测未知液体样品整体特征响应信号，应用化学计量学方法，对样品进行模式识别和定性定量分析检测。电子鼻针对的是气味气体，电子舌针对的是液体如酒、饮料等。电子鼻和电子舌都具有操作便捷快速自动检测的特性，由于电子鼻和电子舌都是应用的传感器阵列，阵列中的传感器是有选择和代表性的，由于受传感器阵列的局限，不可能对所有检测对象均有很强的响应信号，所以采用电子鼻和电子舌相结合的系统会比单独一种获得的样品信息多，可提高检测的准确性，现对食用液体检验中还没有同时使用电子鼻和电子舌的一种检验装置。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种便携式食用液体快速检验装置及方法，该装置同时使用电子鼻和电子舌，快速检验食用液体如酒类、饮料等流动性好的介质，该装置可用于实验室检验，也可用于现场检验，操作便捷、检测结果准确快速、可实现远程无线控制。

一种便携式食用液体快速检验装置，包括样品信息采集装置和信息处理识别判定装置，所述样品信息采集装置和信息处理识别判定装置电连接；

所述样品信息采集装置包括箱体，所述箱体上部设置有进料机构和气味采集机构，所述箱体内部设置有味觉采集机构；

所述进料机构的下方在箱体内壁上设置有落料缓冲板，与落料缓冲板连接的箱体内壁上设置有进气通孔，所述落料缓冲板位于进气通孔下方；

液体从进料机构进入箱体，在落料缓冲板处缓慢降落，降落过程中从进气通孔处进入的气流将液体的气味送入气味采集机构，降落的液体由味觉采集机构进行味觉采集。

优选的，所述进料机构包括与箱体连通的食用液体试样注入容器，所述食用液体试样注入容器内设置有流量调节阀。

优选的，所述气味采集机构包括与箱体连通的风筒，所述风筒上部安装有风机，所述风筒内设置有电子鼻气味传感器阵列，所述风筒内还设置有风压传感器和温度传感器。

优选的，所述风筒底部设置有连接法兰，所述连接法兰通过螺母与箱体连接。

优选的，所述风机顶部设置有风罩，所述风罩上部安装有摄像头。

优选的，所述落料缓冲板为多个，自上至下沿箱体侧壁平行设置，多个落料缓冲板的长度自上至下依次递增，每个落料缓冲板上方均在箱体内壁上设置多个进气通孔。

优选的，所述落料缓冲板为“L”形，所述“L”形落料缓冲板的长边为导流板，所述导流板与箱体内壁呈设定角度倾斜向下设置，所述“L”形落料缓冲板的短边为挡水板，所述挡水板上设置有多个泄料通孔。

优选的，所述箱体外侧设置有与进气通孔相对应的防护透气隔网，在箱体与防护透气隔网之间设置有防尘滤网。

优选的，所述食用液体试样注入容器为透明材质，所述食用液体试样注入容器的侧壁上设置有刻度。

优选的，所述味觉采集机构为电子舌味觉传感器阵列，所述电子舌味觉传感器阵列连接有信息电导线，所述信息电导线穿过风筒与信息处理识别判定装置连接。

优选的，所述信息处理识别判定装置内设置有信息处理识别器、风机调速器、打印机、PLC控制器。

本发明还公开一种便携式食用液体快速检验装置的自动检测方法，包括如下步骤：

步骤1，风机工作使外界空气穿过进气通孔进入箱体内，进入箱体内的空气上升进入到风筒最后排出；

步骤2，PLC控制器根据风压传感器传输的数据控制风机调速器使风筒内的风压值到达设定范围；

步骤3，电控流量调节阀开启，食用液体试样注入容器内的液体经电控流量调节阀落入箱体，经多级落料缓冲板缓冲形成水帘，最终落至箱体底部；

步骤4，箱体底部放置的电子舌味觉传感器阵列采集液体味觉信息；

步骤5，经进气通孔进入箱体内的空气经过液体水帘将液体中的气味充分送入风筒内，风筒内的电子鼻气味传感器阵列感知液体的气味；

步骤6，电子鼻气味传感器阵列和电子舌味觉传感器阵列将采集到的信息数据传送至信息处理识别器，信息处理识别器将识别后的特征图谱和判定后的分析结果均传送至PLC控制器，PLC控制器做出最后定性或定量判定。

步骤7，PLC控制器控制风机停止工作、电控流量调节阀关闭，打印机出口出示检验报告，触摸操作显示屏3发出影音提示。

本发明的有益效果：

（1）该装置及方法解决了采用色谱及光谱法存在的操作繁琐耗时和对检测人员技能素质要求高的问题，同时也解决了只用一种电子鼻或电子舌检验过程中传感器阵列的局限性，实现了二者互补结合，提高了检测质量和效率及自动化。

（2）落料缓冲板的长度依次递增可确保上面落料缓冲板的泄料通孔流出的液体可滴落到下面的落料缓冲板上，这样可保证每排进气通孔对滴落的水帘都能进行充分的空气吹扫，风筒内的电子鼻气味传感器阵列可以高浓度的感知该液体的气味。

（3）落料缓冲板的设置使电子舌味觉传感器阵列接触的液体由少到多始终不是静止的而是相对搅动的液体试样，这对电子舌味觉传感器阵列收集液体中的信息很有益处。因为电子舌是模拟人的舌头对待测样品进行分析、识别和判断的，电子舌由味觉传感器阵列、信号采集系统和模式识别系统3部分组成，其中味觉传感器阵列是电子舌系统的核心组成部分，传感器阵列只有良好可靠接触液体才能对待测样品做出响应并输出信号，其信号才能经计算机系统或信号采集系统和模式识别系统进行数据处理后得到反映试样味觉特征的数据结果或元素特征图谱。

（4）监控摄像头的影像记录检验过程用于备查资料。监控摄像头影像记录注入食用液体试样后容器上的容积刻度值及液体试样注入时间，记录试验过程中容器内的液体试样液面下降情况过程，影像及声音记录显示操作触摸屏发出的检测完毕提示音及容器上的溶液停止刻度值。监控摄像头经电导线将影像信号实时传递到PLC控制器，PLC控制器进行判断和储存影像数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的B向视图；

图4控制原理方框图；

图中：1工作台台面，2信息处理识别判定装置，3显示操作触摸屏，4移动提手，5螺栓，6打印报告纸出口，7电源插头，8汇聚电导线，9USB插孔，10电子舌味觉传感器阵列，11信息电导线，12箱体，13食用液体试样液面，14液滴试样，15泄料通孔，16挡水板，17落料缓冲板，18进气通孔，19顶部封闭挡板，20圆柱形孔，21螺纹，22螺母，23风筒，24出导线孔，25风压传感器，26风机，27监控摄像头，28支杆，29温度传感器，30电子鼻气味传感器阵列，31固定架，32刻度，33食用液体试样注入容器，34流量调节阀，35小圆形孔，36防尘滤网，37防护透气隔网，38风机防护罩，39风翅，40流量调节阀插入端，41信息电导线快速接头，42第一道泄料孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以白酒的检验为例，对本发明做具体描述。

如图1-4所示，在箱体12内的底部放置一个电子舌味觉传感器阵列10，在箱体12内的一侧立面上设有多排水平方向的进气通孔18，在进气通孔18下边缘设有落料缓冲板18，落料缓冲板18的上表面边缘最高处沿进气通孔18的径向为水平放置，落料缓冲板18的最低边缘沿进气通孔18的轴向为倾斜方向放置，落料缓冲板18的最低端设有挡水板16，在挡水板16的底部开有均布水平排列的泄料通孔15，每个落料缓冲板18的倾斜角度、宽度、挡水板16高度、泄料通孔15孔径、泄料通孔15数量均相同，但落料缓冲板18的长度均不同，落料缓冲板18的长度排列规律是；上面的落料缓冲板18长度短于下面的落料缓冲板18长度，即可确保上面落料缓冲板18上的挡水板16上的泄料通孔15流出的水可滴落到下面的落料缓冲板18上，这样可保证每排进气通孔18对滴落形成的水帘都能进行充分的空气吹扫。在进气通孔18的右侧设有防尘滤网36，在防尘滤网36的右侧设有防护透空气隔网37。

在箱体12内在装有落料缓冲板18的这一侧的顶部设有液体进入的小圆形孔35，在小圆孔35的上方设有方便插入安装流量调节阀34的插口，在流量调节阀34的上方装有食用液体试样注入容器33，容器体上设有计量刻度32。在容器的左侧即箱体12的顶部设有圆柱形孔20，圆柱形孔20外设有外螺纹21，外螺纹21上旋有与其配合的螺母22，螺母22可将风筒23固定在圆柱形孔20的顶部，在风筒23内通过固定架31装有电子鼻气味传感器阵列30，在电子鼻气味传感器阵列30上方风筒23内壁上装有温度传感器29和风压传感器25，在风筒23的顶部装有由下至上的吸风风机26，风机26顶部设有风罩38。在风罩38的外壳侧面装有立杆28，在立杆28的顶部装有监控摄像头27，监控摄像头27的影像记录检验过程用于备查资料。

电子舌味觉传感器阵列10、电子鼻气味传感器阵列30及温度传感器29和风压传感器25的电导线汇聚穿过风筒上的出导线孔24后，再将孔24密封住。箱体12外的电控流量调节阀34、风机26、监控摄像头27的电导线连同其它汇聚的电导线均连接至信息处理识别判定仪2，信息处理识别判定仪2内装有电子鼻和电子舌的信息处理识别器及风机调速器、打印机、PLC控制器。在信息处理识别判定仪2的外壳侧面装有显示操作触摸屏3、报告打印纸出口6、电源插头7及USB插口9。电子鼻和电子舌的信息处理识别器、风机调速器、触摸操作显示屏3、打印机、风压传感器25、温度传感器29、电控流量调节阀34、监控摄像头27的电导线及数据线均与PLC控制器连接，其控制原理框图见附图4，对PLC控制器输入检验控制程序。

该装置的使用方法如下：将电源插头7插入电源插座，按动触摸操作显示屏3中的检验启动按钮，各电控装置器件进入工作状态。将食用液体如某种白酒试样13注入容器33内，风机26工作，使箱体12外的空气经过防尘滤网36后穿过水平进气通孔18，进入箱体12内再上升进入到风筒23，最后由风翅39排出，PLC控制器根据风筒23内的风压传感器25传输的数据情况依据编程控制风机调速器，使风筒23内的风压值到达设定范围后电控流量调节阀34开启，容器33内的液体白酒试样13下经电控流量调节阀34、箱体顶部小圆形孔35、第一道泄水孔42落至下面的一个落料缓冲板18上，再穿过该落料缓冲板18端部挡水板16上的泄料通孔15，再落至下面的一个斜面托板16上…….如此下落经过多个斜面托板16最终落至箱体12底部。

在箱体12底部放置的电子舌味觉传感器阵列10接触的白酒试样13由少到多始终不是静止的，而是相对搅动的白酒试样13，这对电子舌味觉传感器阵列10收集该液体白酒试样13中的信息很有益处。同时在每一排泄料通孔15淌落的液滴试样14形成水帘，在每个水帘的后方都有一排进气通孔18，流动的空气经过液体白酒形成的水帘将酒中的气味充分送入风筒23内，风筒23内的电子鼻气味传感器阵列30可以高浓度的感知该试样13酒的气味。电子鼻气味传感器阵列30和电子舌味觉传感器阵列10将采集到的信息数据经电导线分别传送至各自的信息处理识别器，电子鼻和电子舌的各自信息处理识别器将识别后的特征图谱和判定后的分析结果都传送至PLC控制器，PLC控制器依据编程做出最后定性或定量判定。

PLC控制器将最终试验结果得出后风机26停止工作、电控流量调节阀34关闭，打印机报告纸出口6出示检验报告，触摸操作显示屏3发出影音提示。

该装置的操作人员只须向容器33内注入食用液体试样13和按动触摸操作显示屏3中的启动按钮，其余过程均自动完成。该装置可以接入网络远程无线传输数据或远程设定操作该装置。检验完毕后旋下螺母22，移走连接风筒23的所有部件及电子舌味觉传感器阵列10，并分离导线快接头41，拔出电控流量调节阀34，此时可对各部件进行消毒处理以备再次检验。

该装置中的防尘滤网36为每次检验后更换件，装置中的箱体12和液体试样注入容器33由于体积小可以用一次性试验用透明塑料制成，可省去该部件的清洗消毒工序。

该装置及方法解决了采用色谱及光谱法存在的操作繁琐耗时和对检测人员技能素质要求高的问题，同时也解决了只用一种电子鼻或电子舌检验过程中传感器阵列的局限性，实现了二者互补结合，提高了检测质量和效率及自动化。

落料缓冲板的设置使电子舌味觉传感器阵列接触的液体由少到多始终不是静止的而是相对搅动的液体试样，这对电子舌味觉传感器阵列收集液体中的信息很有益处。因为电子舌是模拟人的舌头对待测样品进行分析、识别和判断的，电子舌由味觉传感器阵列、信号采集系统和模式识别系统3部分组成，其中味觉传感器阵列是电子舌系统的核心组成部分，传感器阵列只有良好可靠接触液体才能对待测样品做出响应并输出信号，其信号才能经计算机系统或信号采集系统和模式识别系统进行数据处理后得到反映试样味觉特征的数据结果或元素特征图谱。

监控摄像头的影像记录检验过程用于备查资料。监控摄像头影像记录注入食用液体试样后容器上的容积刻度值及液体试样注入时间，记录试验过程中容器内的液体试样液面下降情况过程，影像及声音记录显示操作触摸屏发出的检测完毕提示音及容器上的溶液停止刻度值。监控摄像头经电导线将影像信号实时传递到PLC控制器，PLC控制器进行判断和储存影像数据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，包括样品信息采集装置和信息处理识别判定装置，所述样品信息采集装置和信息处理识别判定装置电连接；

所述样品信息采集装置包括箱体，所述箱体上部设置有进料机构和气味采集机构，所述箱体内部设置有味觉采集机构；

所述进料机构的下方在箱体内壁上设置有落料缓冲板，与落料缓冲板连接的箱体内壁上设置有进气通孔，所述落料缓冲板位于进气通孔下方；

液体从进料机构进入箱体，在落料缓冲板处缓慢降落，降落过程中从进气通孔处进入的气流将液体的气味送入气味采集机构，降落的液体由味觉采集机构进行味觉采集；

所述进料机构包括与箱体连通的食用液体试样注入容器，所述食用液体试样注入容器内设置有流量调节阀；

所述气味采集机构包括与箱体连通的风筒，所述风筒上部安装有风机，所述风筒内设置有电子鼻气味传感器阵列，所述风筒内还设置有风压传感器和温度传感器；

所述落料缓冲板为多个，自上至下沿箱体侧壁平行设置，多个落料缓冲板的长度自上至下依次递增，每个落料缓冲板上方均在箱体内壁上设置多个进气通孔。

2.根据权利要求1所述的一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，所述风机顶部设置有风罩，所述风罩上部安装有摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，所述落料缓冲板为“L”形，所述“L”形落料缓冲板的长边为导流板，所述导流板与箱体内壁呈设定角度倾斜向下设置，所述“L”形落料缓冲板的短边为挡水板，所述挡水板上设置有多个泄料通孔。

4.根据权利要求1所述的一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，所述箱体外侧设置有与进气通孔相对应的防护透气隔网，在箱体与防护透气隔网之间设置有防尘滤网。

5.根据权利要求4所述的一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，所述味觉采集机构为电子舌味觉传感器阵列，所述电子舌味觉传感器阵列连接有信息电导线，所述信息电导线穿过风筒与信息处理识别判定装置连接。

6.根据权利要求5所述的一种便携式食用液体快速检验装置，其特征在于，所述信息处理识别判定装置内设置有信息处理识别器、风机调速器、打印机和PLC控制器。

7.一种根据权利要求6所述的便携式食用液体快速检验装置的自动检测方法，包括如下步骤：

步骤1，风机工作使外界空气穿过进气通孔进入箱体内，进入箱体内的空气上升进入到风筒最后排出；

步骤2，PLC控制器根据风压传感器传输的数据控制风机调速器使风筒内的风压值到达设定范围；

步骤3，流量调节阀开启，食用液体试样注入容器内的液体经流量调节阀落入箱体，经多级落料缓冲板缓冲形成水帘，最终落至箱体底部；

步骤4，箱体底部放置的电子舌味觉传感器阵列采集液体味觉信息；

步骤5，经进气通孔进入箱体内的空气经过液体水帘将液体中的气味充分送入风筒内，风筒内的电子鼻气味传感器阵列感知液体的气味；

步骤6，电子鼻气味传感器阵列和电子舌味觉传感器阵列将采集到的信息数据传送至信息处理识别器，信息处理识别器将识别后的特征图谱和判定后的分析结果均传送至PLC控制器，PLC控制器做出最后定性或定量判定；

步骤7，PLC控制器控制风机停止工作、流量调节阀关闭，打印机出口出示检验报告，触摸操作显示屏发出影音提示。

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