CN110618094B - 一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，包括承载机架、工作台、承载托盘、承载网、检测网、密封罩、远红外辐照光源、检测摄像头、光纤检测探头、光谱分析仪、光纤复用器及主控系统，承载机架上端面与工作台滑动连接，工作台上端面通过回转驱动机构与承载托盘相互滑动连接，承载托盘与密封罩相互连接，承载网、检测网嵌于承载托盘内，远红外辐照光源、检测摄像头、光纤检测探头与密封罩下端面相互连接。检测方法包括牛肉采样，牛肉光谱检测，肉电化学检测，磁场特性检测及数据汇总等五个步骤。本发明一方面通用性好，集成化程度、使用灵活性方便；另一方面检测效率及检测精度高，从而极大的提高了牛肉检测作业的工作精度和检测效率。

Description

一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台及使用方法

技术领域

本发明涉及一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台及使用方法，属食品检测设备技术领域。

背景技术

目前在进行牛肉及牛肉制品生产中，均需要对作业原料的新鲜牛肉进行含水率、嫩度、色度、脂肪度、肉质纹理、pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据综合数据全面检测，并在检测数据基础上实现对牛肉品质分类，以满足不同生产需要，当前在进行该类数据检测时，往往需要通过多台检测设备对牛肉样本分别进行检测，从而可以一定程度上满足生产活动的需要，但一方面造成了检测设备投入大，其中利用化学药剂、生物试剂等方式检测时，还会造成较为严重的环境污染，检测作业操作难度大且检测作业工作效率低下，并易造成因检测周期过长而导致牛肉中水份流失、受环境污染严重等情况发生，严重影响了检测精度，另一方面也导致牛肉样本在检测中需要频繁更换检测环境，从而在影响检测效率的同时，进一步加重了检测过程中牛肉样本水份流失、受环境污染严重现象，严重影响了检测精度，难以有效满足对牛肉进行快速、高效率高精度检测作业得需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台及使用方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，包括承载机架、工作台、回转驱动机构、承载托盘、承载网、检测网、密封罩、白光LED光源、远红外辐照光源、检测摄像头、磁场发生器、检测传感器、光纤检测探头、光谱分析仪、光纤复用器及主控系统，其中承载机架为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其上端面通过导向滑轨与工作台滑动连接，工作台与承载架同轴分布，并与承载机架上端面间间距不小于5毫米，工作台上端面均布至少两条连接滑槽，连接滑槽通过回转驱动机构与至少一个承载托盘相互滑动连接，承载托盘为横断面呈“凵”字型槽状结构，其轴线与工作台上端面垂直分布，承载托盘上端面与密封罩相互连接，并与密封罩共同构成密闭腔体结构的检测腔，承载网、检测网均一个，嵌于承载托盘内并与承载托盘同轴分布，其中承载网位于检测网正上方，且承载网、检测网之间间距不大于10毫米，检测网与承载托盘底部间间距为0—10毫米，检测传感器若干，环绕检测网轴线均布在检测网上端面及下端面，磁场发生器至少一个，嵌于承载托盘侧表面且磁场发生器磁感线方向与承载托盘轴线相互垂直分布，白光LED光源至少三个，环绕承载托盘轴线均布在承载托盘侧壁内表面上，且各白光LED光源均位于承载网正上方，光轴与检测网中心点相交，远红外辐照光源、检测摄像头、光纤检测探头均位于检测腔内，并与密封罩下端面相互连接，其中检测摄像头与监测腔同轴分布，光纤检测探头至少三个，环绕检测腔轴线均布，且各光纤检测探头轴线均布承载网中心点相交，远红外辐照光源至少三个，环绕检测腔轴线均布，各远红外辐照光源分别位于相邻两个光纤检测探头之间位置，且远红外辐照光源轴线与光纤检测探头轴线平行分布，光纤检测探头通过导线与光纤复用器连通，且光纤复用器分别与光谱分析仪连通，光谱分析仪、光纤复用器及主控系统均嵌于承载机架内，其中控制电路另分别与回转驱动机构、白光LED光源、远红外辐照光源、检测摄像头、磁场发生器、检测传感器、光谱分析仪、光纤复用器电气连接，且检测摄像头另与光谱分析仪电气连接。

进一步的，所述的承载机架内设至少一条隔板，外表面设若干防护侧板，通过隔板与光谱分析仪、光纤复用器及主控系统相互连接，并与防护侧板相互连接并构成密闭腔体结构。

进一步的，所述的连接滑槽上设若干滑块，并通过滑块与回转驱动机构连接，且每个承载托盘均与一个滑块连接并同轴分布。

进一步的，所述的承载网、检测网之间通过至少四个弹性垫块相互连接，并分别与承载托盘侧壁内表面滑动连接。

进一步的，所述的检测传感器包括玻璃电极、液膜电极、难溶盐膜电极、饱和甘汞电极中的任意一种或任意几种。

进一步的，所述的远红外辐照光源的波长为300—2200nm。

进一步的，所述的主控系统包括为基于工业单片机、物联网控制器、可编程控制器任意一种为基础的电路系统，且所述控制电路另设至少一个在线数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。

一种生鲜牛肉多指标复合同步检测，其包括以下步骤：

S1，牛肉采样，从待检测牛肉采集若干检测样本，然后将各检测样本分别放置在承载托盘的承载网上，并使检测样本与承载网同轴分布，且厚度不大于 20毫米，然后由密封罩对承载托盘密封，完成牛肉采样。

S2，牛肉光谱检测，首先驱动白光LED光源运行，对承载网上检测样本照明，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行初步光谱分析；然后关闭白光LED光源，并静置3—10分钟后，驱动远红外辐照光源运行，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行红外特征光谱分析，最后由主控系统对初步光谱分析和红外特征光谱分析结果统计分析，获得检测样本含水率、嫩度、色度、脂肪度、纹理分析数据；

S3，牛肉电化学检测，在完成S2步骤检测后，由检测网上的检测传感器对检测样本沥下的液体进行成份检测，并由主控系统对检测结果进行分析汇总，获得检测样本pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据；

S4，磁场特性检测，完成S3步骤并静置1—5分钟后，驱动磁场发生器运行，对检测样本施加至少三次磁脉冲作业，采集检测样本核磁共振回波信号，并将检测数据输送至主控系统中，由主控系统对每次检测样本核磁共振回波信号生成信号衰减数据，并根据衰减数据判断当前检测样本水份含量、分布、挥发性含氮物质及pH值数据；

S5，数据汇总，在完成S4步骤后，由主控系统对S2、S3及S4步骤检测的结果进行汇总计算，从而得到检测样本整体含水率、嫩度、色度、脂肪度、肉质纹理、pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据综合数据，并根据获得的综合数据对当前牛肉进行等级划分作业。

进一步的，所述的S2步骤中，白光LED光源检测时间为3—5分钟，远红外辐照光源检测总时间小于10分钟，且分至少三次进行，每次检测时间均不小于2分钟，相邻两侧检测时间间隔为1—3分钟，每次检测时远红外波长具较前一次检测增大，且检测波长越大则检测时间也随之增加。

进一步的，所述的S4步骤中磁脉冲作业时，采用CPMG脉冲序列法进行检测，且每次检测时间均不小于3分钟，相邻两侧检测时间间隔不小于5分钟。

本发明一方面构成结构简单，通用性好，集成化程度、运行自动化程度高，使用灵活性方便；另一方面检测数据全面，检测效率及检测精度高，可同时实现对牛肉新型程度、肉质、色度、微生物环境、pH值数据、脂肪数据、含氮挥发物含量等众多数据同时检测，从而极大的提高了牛肉检测作业的工作精度和检测效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明使用方法流程图。

具体实施方式

如图1所示一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，包括承载机架1、工作台2、回转驱动机构3、承载托盘4、承载网5、检测网6、密封罩7、白光LED 光源8、远红外辐照光源9、检测摄像头10、磁场发生器11、检测传感器12、光纤检测探头13、光谱分析仪14、光纤复用器15及主控系统16，其中承载机架1为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其上端面通过导向滑轨17与工作台2滑动连接，工作台2与承载架1同轴分布，并与承载机架1上端面间间距不小于5毫米，工作台2上端面均布至少两条连接滑槽18，连接滑槽18通过回转驱动机构3与至少一个承载托盘4相互滑动连接，承载托盘4为横断面呈“凵”字型槽状结构，其轴线与工作台2上端面垂直分布，承载托盘4上端面与密封罩7相互连接，并与密封罩7共同构成密闭腔体结构的检测腔19，承载网5、检测网6均一个，嵌于承载托盘4内并与承载托盘4同轴分布，其中承载网5位于检测网6正上方，且承载网5、检测网6之间间距不大于10毫米，检测网6与承载托盘3底部间间距为0—10毫米，检测传感器12若干，环绕检测网6轴线均布在检测网6上端面及下端面，磁场发生器11至少一个，嵌于承载托盘4侧表面且磁场发生器11磁感线方向与承载托盘4轴线相互垂直分布，白光LED光源8至少三个，环绕承载托盘4轴线均布在承载托盘4侧壁内表面上，且各白光LED光源8均位于承载网5正上方，光轴与检测网6 中心点相交，远红外辐照光源、9检测摄像头10、光纤检测探头13均位于检测腔19内，并与密封罩6下端面相互连接，其中检测摄像头10与监测腔19 同轴分布，光纤检测探头13至少三个，环绕检测腔19轴线均布，且各光纤检测探头13轴线均布承载网5中心点相交，远红外辐照光源9至少三个，环绕检测腔19轴线均布，各远红外辐照光源9分别位于相邻两个光纤检测探头13 之间位置，且远红外辐照光源9轴线与光纤检测探头13轴线平行分布，光纤检测探头13通过导线与光纤复用器15连通，且光纤复用器15分别与光谱分析仪14连通，光谱分析仪14、光纤复用器15及主控系统16均嵌于承载机架 1内，其中控制电路16另分别与回转驱动机构3、白光LED光源8、远红外辐照光源9、检测摄像头10、磁场发生器11、检测传感器12、光谱分析仪14、光纤复用器15电气连接，且检测摄像头10另与光谱分析仪14电气连接。

其中，所述的承载机架1内设至少一条隔板101，外表面设若干防护侧板 102，通过隔板101与光谱分析仪14、光纤复用器15及主控系统16相互连接，并与防护侧板102相互连接并构成密闭腔体结构。

同时，所述的连接滑槽18上设若干滑块19，并通过滑块与回转驱动机构 3连接，且每个承载托盘4均与一个滑块19连接并同轴分布。

此外，所述的承载网5、检测网6之间通过至少四个弹性垫块20相互连接，并分别与承载托盘4侧壁内表面滑动连接。

进一步优化的，所述的检测传感器12包括玻璃电极、液膜电极、难溶盐膜电极、饱和甘汞电极中的任意一种或任意几种。

进一步优化的，所述的远红外辐照光源9的波长为300—2200nm。

本实施例中，所述的主控系统16包括为基于工业单片机、物联网控制器、可编程控制器任意一种为基础的电路系统，且所述控制电路另设至少一个在线数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。

如图2所示，一种生鲜牛肉多指标复合同步检测，包括以下步骤：

S1，牛肉采样，从待检测牛肉采集若干检测样本，然后将各检测样本分别放置在承载托盘的承载网上，并使检测样本与承载网同轴分布，且厚度不大于 20毫米，然后由密封罩对承载托盘密封，完成牛肉采样。

S2，牛肉光谱检测，首先驱动白光LED光源运行，对承载网上检测样本照明，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行初步光谱分析；然后关闭白光LED光源，并静置3—10分钟后，驱动远红外辐照光源运行，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行红外特征光谱分析，最后由主控系统对初步光谱分析和红外特征光谱分析结果统计分析，获得检测样本含水率、嫩度、色度、脂肪度、纹理分析数据；

S3，牛肉电化学检测，在完成S2步骤检测后，由检测网上的检测传感器对检测样本沥下的液体进行成份检测，并由主控系统对检测结果进行分析汇总，获得检测样本pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据；

S4，磁场特性检测，完成S3步骤并静置1—5分钟后，驱动磁场发生器运行，对检测样本施加至少三次磁脉冲作业，采集检测样本核磁共振回波信号，并将检测数据输送至主控系统中，由主控系统对每次检测样本核磁共振回波信号生成信号衰减数据，并根据衰减数据判断当前检测样本水份含量、分布、挥发性含氮物质及pH值数据；

S5，数据汇总，在完成S4步骤后，由主控系统对S2、S3及S4步骤检测的结果进行汇总计算，从而得到检测样本整体含水率、嫩度、色度、脂肪度、肉质纹理、pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据综合数据，并根据获得的综合数据对当前牛肉进行等级划分作业。

本实施例中，所述的S2步骤中，白光LED光源检测时间为3—5分钟，远红外辐照光源检测总时间小于10分钟，且分至少三次进行，每次检测时间均不小于2分钟，相邻两侧检测时间间隔为1—3分钟，每次检测时远红外波长具较前一次检测增大，且检测波长越大则检测时间也随之增加。

本实施例中，所述的S4步骤中磁脉冲作业时，采用CPMG脉冲序列法进行检测，且每次检测时间均不小于3分钟，相邻两侧检测时间间隔不小于5分钟。

本发明一方面构成结构简单，通用性好，集成化程度、运行自动化程度高，使用灵活性方便；另一方面检测数据全面，检测效率及检测精度高，可同时实现对牛肉新型程度、肉质、色度、微生物环境、pH值数据、脂肪数据、含氮挥发物含量等众多数据同时检测，从而极大的提高了牛肉检测作业的工作精度和检测效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，其特征在于：所述的生鲜牛肉多指标复合同步检测台包括承载机架、工作台、回转驱动机构、承载托盘、承载网、检测网、密封罩、白光LED光源、远红外辐照光源、检测摄像头、磁场发生器、检测传感器、光纤检测探头、光谱分析仪、光纤复用器及主控系统，其中所述承载机架为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其上端面通过导向滑轨与工作台滑动连接，所述工作台与承载机架同轴分布，并与承载机架上端面间间距不小于5毫米，所述工作台上端面均布至少两条连接滑槽，连接滑槽通过回转驱动机构与至少一个承载托盘相互滑动连接，所述承载托盘为横断面呈“凵”字型槽状结构，其轴线与工作台上端面垂直分布，所述承载托盘上端面与密封罩相互连接，并与密封罩共同构成密闭腔体结构的检测腔，所述承载网、检测网均一个，嵌于承载托盘内并与承载托盘同轴分布，其中所述承载网位于检测网正上方，且承载网、检测网之间间距不大于10毫米，所述检测网与承载托盘底部间间距为0—10毫米，所述检测传感器若干，环绕检测网轴线均布在检测网上端面及下端面，所述磁场发生器至少一个，嵌于承载托盘侧表面且磁场发生器磁感线方向与承载托盘轴线相互垂直分布，驱动磁场发生器运行，对检测样本施加至少三次磁脉冲作业，采集检测样本核磁共振回波信号，所述白光LED光源至少三个，环绕承载托盘轴线均布在承载托盘侧壁内表面上，且各白光LED光源均位于承载网正上方，光轴与检测网中心点相交，所述远红外辐照光源、检测摄像头、光纤检测探头均位于检测腔内，并与密封罩下端面相互连接，其中所述检测摄像头与检测腔同轴分布，所述光纤检测探头至少三个，环绕检测腔轴线均布，且各光纤检测探头轴线均与承载网中心点相交，所述远红外辐照光源至少三个，环绕检测腔轴线均布，各远红外辐照光源分别位于相邻两个光纤检测探头之间位置，且远红外辐照光源轴线与光纤检测探头轴线平行分布，所述光纤检测探头通过导线与光纤复用器连通，且所述光纤复用器分别与光谱分析仪连通，所述光谱分析仪、光纤复用器及主控系统均嵌于承载机架内，其中所述主控系统另分别与回转驱动机构、白光LED光源、远红外辐照光源、检测摄像头、磁场发生器、检测传感器、光谱分析仪、光纤复用器电气连接，且检测摄像头另与光谱分析仪电气连接；所述的检测传感器包括玻璃电极、液膜电极、难溶盐膜电极、饱和甘汞电极中的任意一种或任意几种。

2.根据权利要求1所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，其特征在于：所述的承载机架内设至少一条隔板，外表面设若干防护侧板，通过隔板与光谱分析仪、光纤复用器及主控系统相互连接，并与防护侧板相互连接并构成密闭腔体结构。

3.根据权利要求1所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，其特征在于：所述的连接滑槽上设若干滑块，并通过滑块与回转驱动机构连接，且每个承载托盘均与一个滑块连接并同轴分布。

4.根据权利要求1所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，其特征在于：所述的承载网、检测网之间通过至少四个弹性垫块相互连接，并分别与承载托盘侧壁内表面滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测台，其特征在于：所述的主控系统包括为基于工业单片机、物联网控制器、可编程控制器任意一种为基础的电路系统，且所述主控系统另设至少一个在线数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。

6.一种基于权利要求1所述生鲜牛肉多指标复合同步检测台的生鲜牛肉多指标复合同步检测方法，其特征在于，所述的生鲜牛肉多指标复合同步检测方法包括以下步骤：

S1，牛肉采样，从待检测牛肉采集若干检测样本，然后将各检测样本分别放置在承载托盘的承载网上，并使检测样本与承载网同轴分布，且厚度不大于20毫米，然后由密封罩对承载托盘密封，完成牛肉采样；

S2，牛肉光谱检测，首先驱动白光LED光源运行，对承载网上检测样本照明，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行初步光谱分析；然后关闭白光LED光源，并静置3—10分钟后，驱动远红外辐照光源运行，由检测摄像头和光纤检测探头对检测样本反光进行检测，其中检测摄像头检测数据直接输送至光谱分析仪中，光纤检测探头检测光谱信息通过光纤复用器处理后输送至光谱分析仪中进行红外特征光谱分析，最后由主控系统对初步光谱分析和红外特征光谱分析结果统计分析，获得检测样本含水率、嫩度、色度、脂肪度、纹理分析数据；

S3，牛肉电化学检测，在完成S2步骤检测后，由检测网上的检测传感器对检测样本沥下的液体进行成份检测，并由主控系统对检测结果进行分析汇总，获得检测样本pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据；

S4，磁场特性检测，完成S3步骤并静置1—5分钟后，驱动磁场发生器运行，对检测样本施加至少三次磁脉冲作业，采集检测样本核磁共振回波信号，并将检测数据输送至主控系统中，由主控系统对每次检测样本核磁共振回波信号生成信号衰减数据，并根据衰减数据判断当前检测样本水份含量、分布数据；

S5，数据汇总，在完成S4步骤后，由主控系统对S2、S3及S4步骤检测的结果进行汇总计算，从而得到检测样本整体含水率、嫩度、色度、脂肪度、肉质纹理、pH值数据、乳酸含量、磷酸含量、含氮挥发性物质含量及微生物群落种类、分布范围及总量数据综合数据，并根据获得的综合数据对当前牛肉进行等级划分作业。

7.根据权利要求6所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测方法，其特征在于：所述的S2步骤中，白光LED光源检测时间为3—5分钟，远红外辐照光源检测总时间小于10分钟，且分至少三次进行，每次检测时间均不小于2分钟，相邻两次检测时间间隔为1—3分钟，每次检测时远红外波长均较前一次检测增大，且检测波长越大则检测时间也随之增加。

8.根据权利要求7所述的一种生鲜牛肉多指标复合同步检测方法，其特征在于：所述的S4步骤中磁脉冲作业时，采用CPMG脉冲序列法进行检测，且每次检测时间均不小于3分钟，相邻两次检测时间间隔不小于5分钟。

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