CN110658313A - 一种检测猪肉新鲜度的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电子鼻技术的猪肉肉质新鲜度检测装置及方法，实现了检测时间短，操作简单，且不受检测环境局限方便便携的功能和特点。本发明的检测装置包括气体采样入口，气体分析腔体，气体采样出口，气流辅助单元，气体成分敏感单元，嵌入式控制单元。被检测的猪肉样品中挥发出的气体经采样入口进入，在气体分析腔内与气体敏感单元发生反应，控制单元分通过分析气体敏感单元的信号检测判读猪肉肉质新鲜度。本发明舍弃了常见电子鼻技术中检测前前净化空气的步骤和装置，直接检测，快速得出结果。本发明可广泛应用于猪肉肉质新鲜度的现场检测场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电子鼻技术的猪肉肉质新鲜度检测技术，尤其涉及快速便携可应用于现场的猪肉肉质新鲜度检测技术。
背景技术
猪肉目前是我国消耗量最大的肉类食品，它的新鲜度检测关系到大多数人的健康饮食问题。目前猪肉新鲜度检测的传统方法有感官检测、理化检测（挥发性盐基氮含量为国家肉类新鲜度检测标准方法）和微生物检测。
感官检测虽然不需要仪器设备和先进的技术,但是检测结果完全取决于检测员的主观判断和经验。理化检测和微生物检测虽然可以准确地检测猪肉的新鲜度,但是这两个方法要将猪肉搅碎在实验室条件下方可检测,对肉品具有破坏性.
现代检测技术不断采用各种领域的新技术,如利用近红外光谱技术、人工嗅觉检测技术、计算机视觉技术、超声波技术等. 近年来,国内外专家对肉类新鲜度无损检测进行了大量的探索和尝试,取得了很多成果。
虽然目前市场上相关的检测设备多种多样，但系统都比较庞大或复杂并不具备现场快速检测的条件。
市场上以人工嗅觉检测技术为检测手段的检测仪器称为电子鼻，采用气体传感器阵列作为数据采集媒介，采集猪肉挥发出气体的气体成分和含量，以此判断肉质的新鲜度。国外已经出现成熟产品，但国内仍停留在实验室阶段。而且大多设备价格昂贵，且应用维护复杂，也不符合快速现场检测的要求。
国内大多数电子鼻检测技术为避免检测环境周围的影响，大多采用净化过的空气作为基准，操作复杂且耗时。
发明内容
针对目前检测猪肉肉质新鲜度设备体积庞大，检测成本高，耗时长，且检测地点受限等特点，本发明是提供一种能够快速低成本并可现场检测的猪肉肉质新鲜度检测装置，通过以下技术方案实现：
一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，包括气体采样入口，气体分析腔体，气体采样出口，气流辅助单元，气体成分敏感单元，嵌入式控制单元。其中气体采样入口和气体采样出口分别位于气体分析腔体的两端，气体成分敏感单元位于气体分析腔体内且靠近气体采样入口处。
在一些实施方案中，其中气体采样入口位于气体分析腔体的前端，且以某种形状的通孔格挡在气体分析腔体的前端，通孔的形状包括网格状，蜂窝状或横格状形式。
在一些实施方案中，其中气体采样出口位于气体分析腔体的末端，且以某种形状的通孔格挡在气体分析腔体的末端，通孔的形状包括网格状，蜂窝状或横格状形式。
在一些实施方案中，其中气流辅助单元位于气体采样出口附近，包括风扇或者气泵，辅助气流由气体采样入口流入，流经气体分析腔体后再由气体采样出口流出。
在一些实施方案中，其中气体成分敏感单元由一系列的气体传感器组成，包括电化学式的硫化氢传感器，电化学式的氨气传感器，半导体式的VOC传感器，半导体式的氨类传感器，半导体式的胺类传感器，半导体式的乙醇类传感器，半导体式的氮氧化物传感器中的一种或几种的组合。
在一些实施方案中，其中嵌入式控制单元包括气体成分敏感单元输出信号的信号处理单元，核心单片机，无线通讯单元，电池电源单元，其中电池电源采用具有较高容量密度的聚合物锂电池。
在一些实施方案中，其中信号处理单元包括独立运算放大器和独立模数转换器或集成在核心单片机内部运算放大器或模数转换器。
一种快速检测猪肉肉质的方法，方法依次包括：
基于快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，开机第一次检测：
a)初始化：开机初始化气体成分敏感单元，远离被测样品处（装置与样品距离大于或等于50cm）预热时间不小于5min；
b)开始检测：将装置的气体采样入口斜向下45°对准样品，靠近样品（距离不超过5cm），气体采样出口斜向上，持续时间不超过30s；
c)检测结束：结果输出并保存在控制单元。
开机非第一次检测：
d)准备检测：上一次测试结束后将装置远离被测样品（装置与样品距离大于或等于50cm）不少于1min；
e)开始检测：将装置的气体采样入口斜向下45°对准样品，靠近样品（距离不超过5cm），气体采样出口斜向上，持续时间不超过30s；
f)检测结束：结果输出并保存在控制单元。
本发明的有益效果：
1、 大大简化设备气路设计，减小了检测设备体积，并脱离市电供电，便于现场检测携带；
2、 采用即测即定基线的方法，去除现场检测干扰，精简检测步骤，大大缩减检测时间。
附图说明
图1是发明装置的剖面示意图；
图2是发明装置的内部PCB电路板的正视图；
图3是发明装置的外壳示意图；
图4是发明装置气体采样口局部视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，100是装置的剖面图，其中102是装置的外壳部分，外壳采用模具注塑成型工艺，材料可选择通用工程塑料，如PP,PC,ABS等，综合成本和性能因素考虑，优选ABS作为外壳的主要成分。101是样品气体收集装置，采用喇叭口形状设计安装在系统装置的气体采样入口107处，起到辅助收集样品气体的作用。制作加工工艺同样选择模具注塑成型工艺，材料同样优选ABS。气体传感器阵列106位于气体采样入口107处附近，以便最直接的检测采集到的样品气体。气体传感器阵列由两种型号的气体传感器组成，其一是日本费加罗公司的TGS2603（图2中的1061），主要对胺类气体敏感。其二是英国SGX公司的mics-6814（图2中的1062），该型号的气体传感器采用MEMS工艺将VOC类传感器，氨类传感器和氮氧化物传感器封装在一个5*7*1.5mm的金属器件内，具有体积小，加热功耗低的特点。此两种气体传感器都采用小体积且最大可能降低功耗的技术，适用于便携设备等电池供电场合。电池装置103安装固定于PCB电路板105的背面，优选具有较高容量密度的聚合物锂电池，且容量在1200mAh以上，优选1500mAh，确保装置能够一次充满电后独立工作8h以上。风扇104起到辅助气体流动的作用，风扇104开启，辅助气体从气体采样入口107流入，经过经过传感器阵列106，再经过温湿度传感器109，通过整个腔体，最终由气体采样出口108流出。风扇104尽量选择小体积，功耗低的型号，优选SUNON公司的UF3F3-500,体积尺寸15*15*3mm，功耗仅为0.1W。装置亦可采用自然扩散的方式收集气体，即检测时风扇104并不开启，使被检测气体以自然扩散的方式由气体采样入口107进入，流经气体传感器阵列106和温湿度传感器109，经过整个腔体后最终由气体采样出口108流出，但此方式检测误差较大，因此装置优选用风扇辅助气体流动的方案。
图2是安装在装置内部PCB电路板105的正面视图，图中气体传感器1061和1062平行排列在气体采样入口107附近，温湿度传感器109排列在传感器阵列的后面，且温湿度传感器的周围开槽205，槽205宽度为1mm，避免气体传感器阵列加热器所产生的热量经由PCB电路板影响到温湿度传感器109的温度测量。温湿度传感器109起到对检测到的气体传感器的信号补偿的作用，因为气体传感器本身特性，所检测到的信号会随温湿度的变化而变化，因此需添加一温湿度补偿算法以提高气体传感器的测量精度。核心控制器203负责检测过程中的信号处理和相关控制，为装置的核心处理单元。此单元中自带AD转换器和信号滤波器。密封胶圈202位于PCB电路板105和外壳102之间，用于填补PCB电路板105四周与外壳102之间的空隙，使之形成一个密封的检测腔体，保证采样的气体的流向的正确性。
图3中显示屏幕301和按键302用于设备的人机交互的作用，气体采样出口303位于设备末端，且采用横格状通孔，保证采样气体的正常流出。同时，图4中气体采样入口401位于设备前端，同样优选横格状通孔，保证采样气体的正常流入。
Claims (8)
1.一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于：包括气体采样入口，气体分析腔体，气体采样出口，气流辅助单元，气体成分敏感单元，嵌入式控制单元；
所述气体采样入口和气体采样出口分别位于气体分析腔体的两端，气体成分敏感单元位于气体分析腔体内且靠近气体采样入口处。
2.根据权利要求1所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述气体采样入口位于气体分析腔体的前端，且以通孔的形式格挡在气体分析腔体的前端，所述通孔的形状包括网格状，蜂窝状或横格状。
3.根据权利要求1所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述气体采样出口位于气体分析腔体的末端，且以通孔的形式格挡在气体分析腔体的末端，所述通孔的形状包括网格状，蜂窝状或横格状形式。
4.根据权利要求1所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述气流辅助单元位于气体采样出口附近，包括风扇或者气泵，辅助气流由气体采样入口流入，流经气体分析腔体后再由气体采样出口流出。
5.根据权利要求1所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述气体成分敏感单元由一系列的气体传感器组成，包括电化学式的硫化氢传感器，电化学式的氨气传感器，半导体式的VOC传感器，半导体式的氨类传感器，半导体式的胺类传感器，半导体式的乙醇类传感器，半导体式的氮氧化物传感器中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述的嵌入式控制单元包括气体成分敏感单元输出信号的信号处理单元，核心单片机，无线通讯单元，电池电源单元，其中电池电源采用具有较高容量密度的聚合物锂电池。
7.根据权利要求6所述的一种快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括独立运算放大器和独立模数转换器或集成在核心单片机内部运算放大器或模数转换器。
8.一种快速检测猪肉肉质的方法，其特征在于，所述方法依次包括：
基于快速便携的检测猪肉肉质新鲜度的装置，开机第一次检测：
a)初始化：开机初始化气体成分敏感单元，远离被测样品处（装置与样品距离大于或等于50cm）预热时间不小于5min；
b)开始检测：将装置的气体采样入口斜向下45°对准样品，靠近样品（距离不超过5cm），气体采样出口斜向上，持续时间不超过30s；
c)检测结束：结果输出并保存在控制单元；
非开机第一次检测：
d)准备检测：上一次测试结束后将装置远离被测样品（装置与样品距离大于或等于50cm）不少于1min；
e)开始检测：将装置的气体采样入口斜向下45°对准样品，靠近样品（距离不超过5cm），气体采样出口斜向上，持续时间不超过30s；
f)检测结束：结果输出并保存在控制单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200107 |