CN114216881A - 运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法，该装置包括支架底座，所述支架底座上固定竖直设置有面板，所述面板一侧固定设置有开口向下的半圆导轨，所述半圆导轨上滑动设置有滑块底座，所述滑块底座上固定设置有激光器，所述面板设置有所述半圆导轨的一侧固定设置有与所述半圆导轨同心的圆形刻度盘；所述支架底座上靠近半圆导轨的一侧用于放置顶部开口且透明的储液槽，所述储液槽内的液面高度能够调节，所述激光器射出的激光通过所述圆形刻度盘的圆心后能够在所述储液槽内的液面发生折射。以上述装置为基础的判断方法，能够直观的测量花生油的折射率，进而估算其过氧化值，从而评估花生油的酸败反应程度。

Description

运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法

技术领域

本发明涉及植物油过氧化值检测技术领域，特别是涉及一种运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法。

背景技术

近年来我国科学技术的发展突飞猛进，社会生产能力得到快速增长，人们的生活水平也随之不断提高。与此同时，大众越来越关注生活质量问题，日常生活中的食品营养健康问题因而成为了当今社会关注的热点问题。食用植物油作为我国民众日常饮食中的重要组成部分，其安全性和安全使用的条件备受关注。花生油是我国的主产油，它的颜色淡黄透明，色泽清亮，气味芬芳，滋味可口，是我国百姓餐桌上广泛使用的食用植物油之一。

另一方面，花生油品质受环境因素影响较大，在较高温度下储存，或是长期暴露在潮湿空气中，会使花生油发生酸败反应，破坏油脂中的必需脂肪酸、脂溶性维生素，并产生对人体有害的醛类、酮类等过氧化脂质类毒物物质。长期食用品质不佳的花生油，会导致多种疾病的发生，严重时甚至会诱发癌症。在家庭生活中，人们出于使用方便的考虑，在使用后往往不能及时密封剩余的花生油，或把装花生油的容器就近放置在操作中的高温炉灶附近。这些做法会使花生油的品质降低，甚至变质。如果人们不能及时发现花生油发生变质，使用后对身体健康将产生不良影响。

家庭中评估花生油变质程度时，主要是靠人的主观判断。一种方法是闻油气味，如果花生油产生了一种难闻的哈喇味，则能判断其已变质。这种方法在花生油出现明显异味时有效，当花生油有一定程度变质但气味不浓烈时，则不能明确辨别；另一种方法是观察花生油容器中是否出现沉淀物，如果油中出现沉淀，则判断其已变质。由于花生油中存在多种成分，在低温条件下会析出无害的不溶物，与沉淀物的区别不明显，因此观察沉淀物的方法判断不够准确。如果需要准确了解花生油的品质状况，可以委托专业机构进行检测，过程中通常需要使用硫代硫酸钠等化学试剂，这类专业检测方法在家庭中并不适用。因此，如何在家中评估花生油变质程度成为了一个急需解决的难题。

花生油的过氧化值能有效反映其酸败反应的程度。已有文献论述了花生油过氧化值和加热温度的关系，通过折射率实验，得知花生油的折射率和温度的关系，二者结合可以得到花生油折射率与过氧化值的关系，从而可以以此判定花生油变质程度，因此目前急需一种可以直接测定花生油折射率的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够直观的测量花生油的折射率，进而估算其过氧化值，从而评估花生油的酸败反应程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，包括支架底座，所述支架底座上固定竖直设置有面板，所述面板一侧固定设置有开口向下的半圆导轨，所述半圆导轨上滑动设置有滑块底座，所述滑块底座上固定设置有激光器，所述面板设置有所述半圆导轨的一侧固定设置有与所述半圆导轨同心的圆形刻度盘；所述支架底座上靠近半圆导轨的一侧用于放置顶部开口且透明的储液槽，所述储液槽内的液面高度能够调节，所述激光器射出的激光通过所述圆形刻度盘的圆心后能够在所述储液槽内的液面发生折射。

可选的，所述支架底座两端对称设置有支架支角，所述面板两端固定卡接于所述支架支角内。

可选的，所述滑块底座上端开设有激光器安装孔，所述激光器插设于所述激光器安装孔内，所述滑块底座一端插设有激光器固定块，所述激光器固定块能够穿过所述滑块底座一端后与位于所述激光器安装孔内的激光器侧壁固定抵接。

可选的，所述滑块底座顶部安装有活动手把件，所述滑块底座底部一侧活动插设有限位螺钉，所述限位螺钉能够穿过所述滑块底座一侧后与所述半圆导轨一侧固定抵接。

可选的，所述刻度盘的量程为360°，最小分度值为0.5°；所述刻度盘垂直方向上方和下方均标记为0°，所述刻度盘水平方向左右两侧水平位置标记为90°。

可选的，所述储液槽为采用有机玻璃板制成的立方体结构，所述储液槽外部尺寸规格为6cm×2cm×11cm，有机玻璃板厚度1mm；所述储液槽的上沿高于90°水平刻线；所述储液槽下端通过塑料软管和控制阀密封连接有注射器，所述注射器固定安装于所述面板远离所述半圆导轨的一侧。

可选的，所述激光器为一字形激光器，所述一字形激光器发射出的线状激光为一字形，光线宽度和功率均能够调节。

本发明还提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的方法，包括如下步骤：

步骤一，将激光器固定设置于滑块底座上，调节激光器光线宽度和发射功率至合适数值，之后的实验过程中均不再对激光器进行调节；

步骤二，将花生油倒入储液槽内，将储液槽放置于支架底座上靠近半圆导轨的一侧后调节花生油液面，使得花生油液面与刻度盘的水平90°刻度线重合，调节滑块底座在半圆导轨上的位置，使其固定在某一选定角度不动；

步骤三，打开激光器，直接读出此时入射光束与上方0°刻线的夹角α₁，折射光束与下方0°刻线的夹角β₁，并记录；

步骤四，关闭激光器，保证实验容器内液面位置不动，调节滑块底座在半圆导轨上的位置，重复9次步骤三，并将每次测得的数据分别记录；

步骤五，利用公式

其中，n为折射率。

计算出10次测得的折射率n₁至n₁₀，并记录，然后计算出上述10次折射率的平均数n；

步骤六，利用公式

v＝-48.29n+77.80，

其中，1.3789≤n≤1.4365

计算花生油的过氧化值v，进而评估花生油的酸败反应程度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出了一种全新的能够快速通过物理性质测定花生油过氧化值的方法，能够较为快速的判断花生油的变质程度，可以帮助百姓迅速了解家中花生油的情况，有较高的应用价值。本发明通过严谨的逻辑链条，搭建了物理判断方法与化学判断方法之间的桥梁，将这两种办法联系到了一起，具有较大的研究意义。本发明设计了一种新的测量液体折射率的装置，兼有快速和准确性高两大优点，并且方便简洁，易于操作，便于百姓使用。运用该装置，可以较为高效的测定待测液体的折射率。本发明采用了一种全新的方法估计花生油的变质情况，为植物油的品质检测提供了一种全新的手段，对食品安全的进一步完善做出了一定贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明运用光学方法判断植物油过氧化值的装置结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为本发明刻度盘示意图；

其中，1为面板、2为刻度盘、3为半圆导轨、4为滑块底座、5为激光器固定块、6为活动手把件、7为支架底座、8为支架支角、9为限位螺钉、10为激光器、11为储液槽、12为输液管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够直观的测量花生油的折射率，进而估算其过氧化值，从而评估花生油的酸败反应程度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

花生油的过氧化值能有效反映其酸败反应的程度。目前已有文献论述了花生油过氧化值和加热温度的关系。作者通过花生油在不同加热条件下的吸收光谱实验发现，花生油的物理性质在不同加热条件下发生了明显的变化。通过折射率实验，得知花生油的折射率和温度的关系。本发明提出的方法，就是测定花生油的折射率，将折射率转换成花生油所经历的最高加热温度，再把加热温度转换成过氧化值，建立折射率和过氧化值的直接关系。利用本方法，测量花生油的折射率，就能估算其过氧化值，基于此，本发明提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，如图1、图2和图3所示，包括支架底座7和面板1，支架底座7两端对称设置有支架支角8，面板1两端固定卡接于支架支角8内，面板1一侧固定设置有开口向下的半圆导轨3，半圆导轨3上滑动设置有滑块底座4，滑块底座4上固定设置有激光器10，激光器10为一字形激光器，一字形激光器发射出的线状激光为一字形，光线宽度从0.4mm到几厘米可调，功率从0-20mw可调，面板1设置有半圆导轨3的一侧固定设置有与半圆导轨3同心的圆形刻度盘2；支架底座7上靠近半圆导轨3的一侧用于放置顶部开口且透明的储液槽11，储液槽11内的液面高度能够调节，激光器10射出的激光通过圆形刻度盘2的圆心后能够在储液槽内的液面发生折射。

进一步优选的，滑块底座4上端开设有激光器安装孔，激光器插设于激光器安装孔内，滑块底座4一端插设有激光器固定块5，激光器固定块5能够穿过滑块底座4一端后与位于激光器安装孔内的激光器侧壁固定抵接。滑块底座4顶部安装有活动手把件6，便于人工手动调节滑块的位置，滑块底座底4部一侧活动插设有限位螺钉9，限位螺钉9能够穿过滑块底座4一侧后与半圆导轨3一侧固定抵接。刻度盘2的量程为360°，最小分度值为0.5°；刻度盘2垂直方向上方和下方均标记为0°，刻度盘2水平方向左右两侧水平位置标记为90°。储液槽11为采用有机玻璃板制成的立方体结构，储液槽11外部尺寸规格为6cm×2cm×11cm，有机玻璃板厚度1mm；储液槽11的上沿高于90°水平刻线；储液槽11下端通过输液管12和控制阀密封连接有注射器，注射器固定安装于面板远离半圆导轨的一侧。

本发明还提供一种运用光学方法判断植物油过氧化值的方法，具体过程如下：

花生油过氧化值和加热温度的关系，表征花生油品质有多种参数，其中的过氧化值参数表示油脂和不饱和脂肪酸等的被氧化程度，可用于说明样品是否因已被氧化而变质。花生油中的油脂和脂肪酸等成分的变化，会引起油的折射率变化，因此可以用光学方法进行检测。

李新华等在《食品工业》上发表了一篇论文，揭示了花生油分别在60°、70°、80°、90°、100°温度条件下恒温加热15分钟后，其过氧化值的变化，因为原数据的折线形状接近线性，所以对过氧化值和温度做线性回归分析。得到回归直线，

其中

是过氧化值的估计值，T是加热温度(单位：摄氏度)

基于此，本发明首先探究花生油折射率和加热温度的关系，实验过程中，将花生油的液面调整到与刻度盘的水平刻度线重合(刻度盘的左右两侧均标记为90°)；激光器安装在滑轨上的滑块座上，输出的线状激光从滑轨指向刻度盘中心点，并在水平花生油液面上发生折射，折射光束进入花生油，观测空气中线状激光与刻度盘的重合线条，读出空气中的入射角度，观测花生油中线状激光与刻度盘的重合线条，读出花生油中的折射角度；改变滑块在滑轨上的位置，可以调节激光的入射角角度。一切校准和读数工作均在此完成。

准备5份等质量的花生油，利用恒温水浴加热锅依次将其加热至60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，并保持在该温度15min。待其加热完毕后，将花生油静置约8小时冷却，同时组装折射率测定器，调节激光器光线宽度和发射功率至合适数值，之后的实验过程中均不再对激光器进行调节。

待加热至60℃的油冷却至室温后，将其倒入薄有机玻璃容器中。抽拉注射器使得容器中油体液面与水平90°刻度线重合，关闭阀门，调节滑块在滑轨上的位置，使其固定在某一选定角度不动。

打开激光器，直接读出此时入射光束与上方0°刻线的夹角α₁，折射光束与下方0°刻线的夹角，并记录。

关闭激光器，保证实验容器内液面位置不动，调节滑块底座在半圆导轨上的位置，重复9次上述过程，并将每次测得的数据分别记录；

步骤五，利用公式

计算出10次测得的折射率n₁至n₁₀，并记录，然后计算出上述10次折射率的平均数n；

步骤六，利用公式

v＝-48.29n+77.80，

其中，1.3789≤n≤1.4365

计算加热至60℃的花生油的过氧化值v。

拔下注射器口上的连接软管，将油倒回杯中。仔细清洗两容器后，更换加热至不同温度的油，重复上述过程，并将测得的实验数据记录在表中。

在60℃下恒温加热15min，冷却后测定花生油的平均折射率为1.4365，在70℃下恒温加热15min，冷却后测定花生油的平均折射率为1.4266，在80℃下恒温加热15min，冷却后测定花生油的平均折射率为1.4158，在90℃下恒温加热15min，冷却后测定花生油的平均折射率为1.3989，在100℃下恒温加热15min，冷却后测定花生油的平均折射率为1.3789，根据实验结果，可以得到花生油折射率和加热温度的关系。

因为上述数据的折线形状接近线性，所以本文对折射率和温度做线性回归分析。得到回归直线

其中是

是折射率的估计值，T是加热温度。

估计花生油的过氧化值，本发明上文表达了花生油的过氧化值和温度的估计式(1)，

V＝V(T)＝6.900×10^-2T+4.316，60℃≤T≤100℃，

花生油的折射率和温度的估计式(2)，

n＝n(T)＝-1.429×10^-3T+1.526，60℃≤T≤100℃.

因为一次函数有反函数，所以n(T)有反函数，它的反函数为

T＝T(n)＝-699.79n+1067.88，1.3789≤n≤1.4365，

将T(n)和V(T)复合，可得

V＝V(n)＝V(T(n))＝-48.29n+77.80，1.3789≤n≤1.4365，

至此本文得到了过氧化值和折射率的估计式

V＝-48.29n+77.80，1.3789≤n≤1.4365.(3)

总结起来，当已知花生油的折射率，且折射率在到之间时，可以用式(3)计算花生油的过氧化值，进而评估花生油的酸败反应程度。通过查阅《花生油质量国家标准》，当花生油过氧化值到达9.375meq/kg，即油体折射率小于1.417时，便超出了可食用范围。这种方法在折射率这一物理性质和氧化值这一化学性质之间搭建了一个桥梁，是一种全新的判断方法。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：包括支架底座，所述支架底座上固定竖直设置有面板，所述面板一侧固定设置有开口向下的半圆导轨，所述半圆导轨上滑动设置有滑块底座，所述滑块底座上固定设置有激光器，所述面板设置有所述半圆导轨的一侧固定设置有与所述半圆导轨同心的圆形刻度盘；所述支架底座上靠近半圆导轨的一侧用于放置顶部开口且透明的储液槽，所述储液槽内的液面高度能够调节，所述激光器射出的激光通过所述圆形刻度盘的圆心后能够在所述储液槽内的液面发生折射。

2.根据权利要求1所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述支架底座两端对称设置有支架支角，所述面板两端固定卡接于所述支架支角内。

3.根据权利要求1所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述滑块底座上端开设有激光器安装孔，所述激光器插设于所述激光器安装孔内，所述滑块底座一端插设有激光器固定块，所述激光器固定块能够穿过所述滑块底座一端后与位于所述激光器安装孔内的激光器侧壁固定抵接。

4.根据权利要求3所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述滑块底座顶部安装有活动手把件，所述滑块底座底部一侧活动插设有限位螺钉，所述限位螺钉能够穿过所述滑块底座一侧后与所述半圆导轨一侧固定抵接。

5.根据权利要求1所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述刻度盘的量程为360°，最小分度值为0.5°；所述刻度盘垂直方向上方和下方均标记为0°，所述刻度盘水平方向左右两侧水平位置标记为90°。

6.根据权利要求5所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述储液槽为采用有机玻璃板制成的立方体结构，所述储液槽外部尺寸规格为6cm×2cm×11cm，有机玻璃板厚度1mm；所述储液槽的上沿高于90°水平刻线；所述储液槽下端通过塑料软管和控制阀密封连接有注射器，所述注射器固定安装于所述面板远离所述半圆导轨的一侧。

7.根据权利要求1所述的运用光学方法判断植物油过氧化值的装置，其特征在于：所述激光器为一字形激光器，所述一字形激光器发射出的线状激光为一字形，光线宽度和功率均能够调节。

8.运用光学方法判断植物油过氧化值的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，将激光器固定设置于滑块底座上，调节激光器光线宽度和发射功率至合适数值，之后的实验过程中均不再对激光器进行调节；

步骤二，将花生油倒入储液槽内，将储液槽放置于支架底座上靠近半圆导轨的一侧后调节花生油液面，使得花生油液面与刻度盘的水平90°刻度线重合，调节滑块底座在半圆导轨上的位置，使其固定在某一选定角度不动；

步骤三，打开激光器，直接读出此时入射光束与上方0°刻线的夹角α₁，折射光束与下方0°刻线的夹角β₁，并记录；

步骤四，关闭激光器，保证实验容器内液面位置不动，调节滑块底座在半圆导轨上的位置，重复9次步骤三，并将每次测得的数据分别记录；

步骤五，利用公式

计算出10次测得的折射率n₁至n₁₀，并记录，然后计算出上述10次折射率的平均数n；

步骤六，利用公式

v＝-48.29n+77.80，

其中，1.3789≤n≤1.4365

计算花生油的过氧化值v，进而评估花生油的酸败反应程度。

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