CN1657933A - 乳制品冷藏链剩余货架期确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法及装置，其特点是，方法的步骤为：1.乳制品时间－温度－容许期TTT曲线的确定；2.采用计算公式算出牛乳的剩余货架期；3.将上述牛乳TTT曲线实验数据及计算公式通过编程存入装置CPU中。装置硬件主要由CPU、温度传感器、电压检测电路、键盘电路、时钟电路、串行非易失性FRAM、RS－232串口电平转换及显示电路组成。装置软件采用模块化结构设计，由温度采集模块、8563中断采样服务模块、键盘中断服务模块及报警显示模块等结构，其子程序与CPU的通讯主要采取中断方式进行。本发明的有益效果：首次将剩余货架期预测公式应用到乳制品当中，装置的显示和记录的内容除了乳制品在冷藏链流通中的温度时间关系外，还有乳制品的剩余货架期。

Description

乳制品冷藏链剩余货架期确定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法及装置，尤其涉及为实施该方法的一种用于同时记录乳制品流通过程的温度、时间和剩余货架期的装置。

背景技术

食品冷藏链是指食品从生产者到消费者之间流通的所有环节，即从原料采购、生产加工、贮藏、运输到配送、销售直至消费者家中等各个环节，都能维持适度的低温状态。食品在流通过程中，其变质速率是温度、相对湿度(RH)和气体等因素的函数。气体组成和相对湿度通常可以通过适当的包装，达到较好的控制，而食品的温度则取决于贮藏条件。引起食品腐烂变质主要是由于微生物作用和酶的催化作用；而这些作用的强弱均是与温度紧密相关的。对冷藏链(cold chain)的温度要求，国外称之为“不高于规则”(The Never Warmer Than Rule)，即从生产者到消费者之间各环节的温度都不高于设定温度。因此，从生产到分配、贮藏和消费整个过程，食品的品质和它的货架期在很大程度上取决于它的实际温度历程。货架期(shelf life)是指食品在最恰当的平均温度下能存放的时间。但由于在整个储存-运输-销售阶段温度变化的不可预测性，使得对食品预测的货架期与食品真正的可流通期限，很难达到一致。仅标明食品使用期限是很难保证食品品质，或过早抛弃而造成浪费。目前，现有电子装置只记录冷藏链的温度时间变化，但不能预测剩余货架期；一些根据物理化学原理设计能反映食品变化程度的标签指示器，如扩散型、聚合反应型、酶反应型等。但不能记录温度时间的变化情况，且是一次性使用的。

发明内容

本发明的目的是为了改变目前预测食品剩余货架期，特别是预测冷藏链中乳制品剩余货架期的现状，提供一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法及装置。

本发明的技术方案是这样来实现的，一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法，其特点是，方法的步骤为：

1)乳制品时间-温度-容许期(Time-Temperature-Tolerance TTT)曲线的确定：通过反复地在不同温度下对牛乳进行恒温实验及对牛乳的酸度含量理化检验和微生物菌落总数检验，以酸度和菌落总数两个参数作判断，判定标准为：菌落总数应≤30000个/mL，滴定酸度应≤20°T，只要一个参数超标，则判断牛乳到达期限，由上述实验得到数据和线性插值法，得到TTT曲线；

2)采用以下的计算公式算出牛乳的剩余货架期：

$\mathrm{RS}{L}_m=(1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i}\×\frac{1}{24})\×D_1$

公式是以温度采集周期为1小时给出的。其中RSL(Remaining Shelf life)表示剩余货架期，即表示T₁温度下剩余的天数。RSL_m就表示任意时刻乳制品剩余货架期(天)；d_i表示温度t_i时的货架期(天)；d_i的确定依据是当T_n-1≤t_i＜T_n，则d_i＝D_n-1；t_i＝T_n，则d_i＝D_n。D_n-1、D_n(n≤20)分别为TTT曲线中温度T_n-1、T_n下的容许期；

3)将上述牛乳TTT曲线实验数据及计算公式通过编程存入预测乳制品剩余货架期装置CPU中。

为实现上述方法而用的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特点是，其硬件主要由CPU、温度传感器、电压检测电路、键盘电路、时钟电路、串行非易失性FRAM、RS-232串口电平转换及显示电路组成。

所述的温度传感器采用的是可编程单总线数字温度传感器，用于测量乳制品的储存环境温度。所述的装置的显示电路用可显示5种字符，14个状态条以及2行共14位数码的专用液晶显示模块，同时显示时间、温度和剩余货架期。

乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置的系统软件采用模块化结构设计，由温度采集模块、8563中断采样服务模块、键盘中断服务模块及报警显示模块等结构，其子程序与CPU的通讯主要采取中断方式进行。

所述的键盘中断服务模块中的中断程序主要的功能包括：(1)完成日期的设定：包括年份设定和显示，月份设定和显示，日设定和显示；(2)完成时间的设定：包括小时的设定和显示，分钟的设定和显示；(3)完成TTT曲线中的温度值的设定和显示；(4)完成TTT曲线中的温度相应的货架期值的设定和显示；(5)完成数据的串行传输启动和停止。所述的装置的8563中断程序是完成时钟信息的写入和读取，同时采用定时中断实现每小时采样一次温度值(调CYCX)，并计算一次剩余货架期。

本发明的有益效果：首次将实验取得的剩余货架期预测公式应用到乳制品当中，装置的显示和记录的内容除了乳制品在冷藏链流通中的温度时间关系外，还有乳制品的剩余货架期。本发明装置的使用环境在-30℃～+50℃，温度测量精度±0.5℃，剩余货架期精度±1天。当剩余货架期小于1天时，发出报警。记录的数据可以通过RS-232接口传到PC机。

附图说明

图1本发明的系统硬件结构框图，

图2装置的键盘中断程序流程图；

图3装置的8563中断程序流程图；

图4装置的显示子程序流程图；

图5牛乳的TTT曲线；

图6本发明的装置对温度历程的记录曲线；

图7牛乳剩货架期随存放时间变化。

具体实施方式

一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法及装置，其特点是，方法步骤为：

1、乳制品时间-温度-容许期(Time-Temperature-Tolerance TTT)曲线的确定：通过反复地在不同温度下对牛乳进行恒温实验及对牛乳的酸度含量理化检验和微生物菌落总数检验，以酸度和菌落总数两个参数作判断，判定标准为：菌落总数应≤30000个/mL，滴定酸度应≤20°T，只要一个参数超标，则判断牛乳到达期限，由上述实验得到数据和线性插值法，得到TTT曲线。为了得到牛乳的TTT曲线，具体的实施是，将牛乳分别放在4℃，10℃，15℃，20℃和25℃下，通过对牛乳的滴定酸度和微生物检验而获得的数据，如表1所示。根据滴定酸度应≤20°T和菌落总数应≤30000个/mL的判断标准，只要一个参数超标，则判断牛乳到达期限，根据表1的结果和判断依据得到的牛乳时间-温度-容许期的关系如表2所示。上述实验得到数据和线性插值法得到的数据如表3所示，得到的牛乳TTT曲线如图5所示。

                                    表1  不同温度下牛乳的酸度和菌落总数

存放时间(天)	4℃		10℃		15℃		20℃		25℃
											酸度(°T)	TBC×103(个/ml)	酸度(°T)	TBC×103(个/ml)	酸度(°T)	TBC×103(个/ml)	酸度(°T)	TBC×103(个/ml)	酸度(°T)	TBC×103(个/ml)
	0	17.10	1	17.10	1	17.10	1	17.10	1	17.10											1
0.5											17.06	1	16.90	2	17.05	4	16.97	8	19.60	13
	1	17.28	2	17.00	4	16.97	6	18.03	15	24.27											32
1.5											17.60	3	17.40	5	17.30	10	19.36	20	24.30	45.6
	2	18.00	8	17.80	13	18.50	20	19.80	29	24.90											79.8
3											17.90	13.2	18.20	19	18.80	27	24.33	40	-	79.9
	4	19.00	22.15	19.00	29	24.76	43.2	-	65.2	-											84.4
4.5											18.90	29.88	22.00	43.5	26.00	55	-	78.6	-	85.5
	5	21.00	31.6	23.20	44.5	28.30	55.4	-	80.1	-											85

  表2  依据菌落总数和酸度判断标准所得牛乳的容许期

温度(℃)	存放时间(天)
				TBC＞30000个/mL	＞20°T	容许期(天)
	410152025	54.5431	54.54.531				54.5431

表3  牛乳的时间-温度-容许期的关系

i	Ti(℃)	Di(天)
			1	4	5
2	10	4.5
			3	15	4
4	17.5	3.5
			5	20	3
6	22.5	2
			7	25	1
8	27.5	0.5
			9	30	0

2、采用以下的计算公式算出牛乳的剩余货架期：

${\mathrm{RSL}}_m=(1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i}\×\frac{1}{24})\×D_1$

公式是以温度采集周期为1小时给出的。其中RSL(Remaining Shelf life)表示剩余货架期，即表示T₁温度下剩余的天数。RSL_m就表示任意时刻乳制品剩余货架期(天)；d_i表示温度t_i时的货架期(天)；d_i的确定依据是当T_n-1≤t_i＜T_n，则d_i＝D_n-1；t_i＝T_n，则di＝Dn。D_n-1、D_n(n≤20)分别为TTT曲线中温度T_n-1、T_n下的容许期；

以下举例说明剩余货架期的具体计算过程：

根据 ${\mathrm{RSL}}_m=(1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i}\×\frac{1}{24})\×D_1$ 式，对任意时刻的剩余货架期进行计算。

牛乳存放时间为1小时时，此时发明装置采集的温度t₁为8.3℃。因为4℃≤t₁＜10℃，即T₁≤t₁＜T₂，所以d₁＝D₁＝5天，此时牛乳的剩余货架期RSL₁为：

利用同样的方法可以得到牛乳存放时间为2小时时，牛乳的剩余货架期RSL₂为4.9天，3小时时牛乳的剩余货架期RSL₃为4.8天，......11小时后，牛乳的剩余货架期RSL₁₁为4.5天。

牛乳存放55小时后，即RSL₅₅＝0.8(天)＜1天时，发出报警信号。

3、将上述牛乳TTT曲线实验数据及计算公式通过编程存入CPU中。

为实现上述方法而用的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，由图1所示，硬件主要由CPU、温度传感器、电压检测电路、键盘电路、时钟电路、串行非易失性FRAM、RS-232串口电平转换及显示电路组成。软件采用模块化结构设计，由温度采集模块、8563中断采样服务模块、键盘中断服务模块及报警显示模块等结构，其子程序与CPU的通讯主要采取中断方式进行。键盘中断服务程序如图2所示。装置8563中断程序流程图如图3所示。装置显示子程序流程图如图4所示。

装置工作过程描述如下：

1.开机，通过装置面板上的切换键和设定修改键的结合可以设定日期、时间初值、TTT曲线中的温度及对应温度的容许期，即表3中的温度和对应容许期的数值。

2.将新鲜牛乳90杯、装置同时置于实验箱内。实验过程中，温度每12小时升高一次，直至节点取出样品感官测试为变质时即刻升温结束。在本实验中起点用O(0h)表示，相应的节点分别用A(12h)～E(60h)五个字母表示，终点为F(72h)。本实验的五个温度段和时间分别为：OA：8.3℃，12h；AB：12.6℃，12h；BC：16.8℃，12h；CD：21.1℃，12h；DE：25.4℃，12h；EF：27.6℃，12h。采集的温度和食品的剩余货架期将直接显示，每小时刷新一次，所有数据保存在CPU存储器中。装置对温度历程和剩余货架期的记录曲线如图6、7表示。从实验中知道，装置记录的剩余货架期与生物化学方法实际测量的剩余货架期随存放时间的变化(如图)趋势一致。从A(12h)～F(72h)节点处六组数据(AA’)～(FF’)进行比较，装置记录的剩余货架期与生化实验实际测量值非常接近，其偏差小于0.5天。所以，用装置基本能正确指示产品的剩余货架期。

3.通过RS-232接口与PC机相连，按串行通讯键，可以将存储器中的数据直接传输到上位机。

Claims (7)

1、一种乳制品冷藏链剩余货架期的确定方法及装置，其特征在于，方法步骤为：

1)乳制品时间-温度-容许期(Time-Temperature-Tolerance TTT)曲线的确定：通过反复地在不同温度下对牛乳进行恒温实验及对牛乳的酸度含量理化检验和微生物菌落总数检验，以酸度和菌落总数两个参数作判断，判定标准为：菌落总数应≤30000个/mL，滴定酸度应≤20°T，只要一个参数超标，则判断牛乳到达期限，由上述实验得到数据和线性插值法，得到TTT曲线；

2)采用以下的计算公式算出牛乳的剩余货架期：

${\mathrm{RSL}}_m=(1-\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{d_i}\×\frac{1}{24}){\×D}_1$

公式是以温度采集周期为1小时给出的。其中RSL(RemainingShelflife)表示剩余货架期，即表示T1温度下剩余的天数。RSL_m就表示任意时刻乳制品剩余货架期(天)；d_i表示温度t_i时的货架期(天)；d_i的确定依据是当T_n-1≤t_i＜T_n，则d_i＝D_n-1；t_i＝t_n，则d_i＝D_n。D_n-1、D_n(n≤20)分别为TTT曲线中温度T_n-1、T_n下的容许期；

3)将上述牛乳TTT曲线实验数据及计算公式通过编程存入CPU中。

2、为实现上述方法而用的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，其硬件主要由CPU、温度传感器、电压检测电路、键盘电路、时钟电路、串行非易失性FRAM、RS-232串口电平转换及显示电路组成。

3、根据权利要求2所述的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，所述的温度传感器采用的是可编程单总线数字温度传感器，用于测量乳制品的储存环境温度。

4、根据权利要求2所述的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，所述的装置的显示电路用可显示5种字符，14个状态条以及2行共14位数码的专用液晶显示模块，同时显示时间、温度和剩余货架期。

5、根据权利要求2所述的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，系统软件采用模块化结构设计，由温度采集模块、8563中断采样服务模块、键盘中断服务模块及报警显示模块等结构，其子程序与CPU的通讯主要采取中断方式进行。

6、根据权利要求5所述的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，所述的键盘中断服务模块中的程序主要的功能包括：(1)完成日期的设定：包括年份设定和显示，月份设定和显示，日设定和显示；(2)完成时间的设定：包括小时的设定和显示，分钟的设定和显示；(3)完成TTT曲线中的温度值的设定和显示；(4)完成TTT曲线中的温度相应的货架期值的设定和显示；(5)完成数据的串行传输启动和停止。

7、根据权利要求5所述的乳制品冷藏链剩余货架期的确定装置，其特征在于，所述的装置的8563中断程序是完成时钟信息的写入和读取，同时采用定时中断实现每小时采样一次温度值(调CYCX)，并计算一次剩余货架期。

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