食品品质无损检测新技术2.ppt

* * 在我国,声波检测技术在工业和医学上的应用已比较广泛,而对该技术在食品与农产品生产和加工中的应用还未引起足够的重视,我们应充分利用发达国家已取得的经验,对食品与农产品的声学特性与其品质之间的关系进行深入的研究,以便应用该技术对食品与农产品进行无损检测和分级,增强我国食品与农产品加工的能力,提高我国食品与农产品在国际市场上的竞争力。 * * 检测时，由声波发生器发出的声波连续射向被测物料，从物料透过、反射或散射的声波信号，由声波传感器接收,经放大后送到动态信号分析仪和计算机进行分析，即可求出食品与农产品的有关声学特性，并在绘图仪或打印机上输出结果。食品与农产品的声学特性随食品与农产品内部组织的变化而变化，不同食品与农产品的声学特性不同，同一种类而品质不同的食品与农产品其声学特性往往也存在差异，故根据食品与农产品的声学特性即可判断其内部品质的状况，并据此进行分类、分级。 * * * * * * 生产中常用生长天数判别西瓜成熟度。但因管理工作量大，消费者靠经验鉴别，即使经验丰富者也难以准确判定。因此，迫切需要一种能准确、方便且无损伤测定西瓜成熟度的装置。 为了防止环境噪声影响检测的精度，实验应在比较安静的环境中进行。对实验的结果有影响的参数主要有：西瓜的质量m、体积V、密度ρ、糖度Bm和果皮厚度δ。 * * 图2-14是不同成熟度西瓜的打击音波曲线。如图所示，未熟西瓜在打击瞬时，其音波振幅达到最大，随后急剧衰减，呈不规则的衰减波形。而适熟西瓜和过熟西瓜的最大振幅出现在打击之后的某一时刻，其波形上下对称，呈有规律的衰减。两者波形相比，过熟西瓜的音波持续时间比适熟西瓜的稍长。为定量比较不同成熟度果实的音波波形，分别计算出波形对称度和对数衰减率β，如表2-4。 表中的数据是3种成熟度的西瓜各为5只的平均值。 * * 图2-14是不同成熟度西瓜的打击音波曲线。如图所示，未熟西瓜在打击瞬时，其音波振幅达到最大，随后急剧衰减，呈不规则的衰减波形。而适熟西瓜和过熟西瓜的最大振幅出现在打击之后的某一时刻，其波形上下对称，呈有规律的衰减。两者波形相比，过熟西瓜的音波持续时间比适熟西瓜的稍长。为定量比较不同成熟度果实的音波波形，分别计算出波形对称度和对数衰减率β，如表2-4。 表中的数据是3种成熟度的西瓜各为5只的平均值。 * * 随着现代食品与农产品加工业的发展，为了满足市场竞争的需求，人们越来越多地把主要的精力投向开发新产品、降低生产成本及提高产品质量。为此，一方面需要从基础理论方面了解各种体系中食品与农产品组分之间的相互反应以及这些组分的结构与功能的关系，另一方面要求拥有有效的检测手段以探测上述性质以及监测和控制加工过程中体系的各种变化。因此，研制和开发出适用于食品与农产品体系的检测分析仪器和技术手段，已成为促进现代食品工业发展的重要因素。在各种各样的无损快速检测技术中，超声波检测技术是一条可行和有效的途径之一。 * * 工业中应用超声波技术分为两种类型。一是利用高能量超声波破坏处理对象的结构和组织，如清洗设备和管道、破坏生物细胞、化学反应的乳化等操作，这种类型超声波的特征是频率较低(不超过100kHz)、能量较高和采用连续式操作；另一类技术是利用低能量超声波对处理对象进行无损检测(NDT)，其特点是频率较高(介于0.1~0.2MHz)、能量较低和大多采用脉冲式操作。因为能量低，所以声波通过时不会根本改变介质的物理或化学性质。应用在食品与农产品无损快速检测中的超声波技术大多数是后面一类技术。 根据超声波检测的原理以及在其它体系应用的实绩，这种技术在食品与农产品体系的运用是可行的。尤其在光学不透明体系(绝大部分食品与农产品体系都具有该性质)有着广泛的应用前景。 * * * * 声学均匀体系(大多数食品与农产品体系如水、分子溶液或油脂类属于这类体系)的衰减很小，介质的物理性质E和ρ基本上与声波频率无关，动态和静态测定的数值相差很小。因此，上式简化为： (大多数食品与农产品体系如水、分子溶液或油脂类属于这类体系) * * * * 在两相的界面处，声波可能透过或反射，所以在测量中往往只使用一个探头(既作为发送，亦作为接收使用)，此时测到的是声波到达某一选定界面后再反射折回探头的时间，即C=2d/ΔT。因为移动探头的位置是十分简便的操作，所以这种技术的操作费用极低，而且非常适于在线检测。 * * 1. 吸收的机理可能是声能在传递过程中被转化成了其它形式的能量。 2. 而散射则是当声波入射到一个介质的不连续处(如分散粒子的表面或其它两相界面)时，它会被散射而偏移入射波方向。在散射过程中超声波的能量形式上并不发生改变，但由于被散射到其它方向以及相位发生了变化，所以接收器难以检测到