小麦粉品质在线无损快速检测系统设计与实现

目的:快速无损检测小麦粉的品质。方法:搭建主要包括微型近红外光谱仪集成装置、生产线可调速模拟装置、光谱在线采集控制软件和在线建模分析软件四大部分小麦粉品质在线检测系统,针对小麦粉中水分、灰分、面筋指标采用不同建模算法建立定量分析模型,并对在线定量分析模型稳健性进行优化,分析不同试验条件对建模结果的影响。结果:偏最小二乘回归(PLSR)算法对水分、灰分、面筋的定量分析模型均优于多元线性回归(MLR)和主成分回归(PCR)算法。用石英玻璃杯在线采集小麦粉样品的建模效果最佳,15档速度/积分时间6 000 ms最佳配比的建模效果最佳。结论:基于近红外光谱分析技术的小麦粉品质在线检测系统,可以实现小麦粉品质在线无损快速检测。     

近红外光谱分析技术在苹果品质检测中的应用进展

苹果营养丰富,是大众水果之一,苹果的品质安全问题一直是社会关注的热点。本研究综述了2012~2016年我国近红外光谱分析技术在苹果品质检测中的研究和应用进展,包括基于近红外光谱的苹果品质检测、模型传递、分类与分级及在线检测系统研制4个方面。对今后我国近红外光谱分析技术在苹果品质检测中的应用提出建议,技术研究方面应不断建立和维护模型数据库,提高模型通用性;技术应用方面应研制在线检测系统和推进软硬件+互联网相结合,使近红外光谱分析技术在苹果品质检测中得到长足的发展。     

基于云计算的食品品质实时在线光谱检测系统实现

为解决光谱检测技术中的模型维护成本高、扩展性不足和光谱资源共享性较差等问题,改善专用便携式光谱仪检测分析对象的局限性,将光谱数据采集和分析功能进行解耦,使用Android开发工具和Java语言,开发了以便携式光谱仪、手机终端和云服务器构成的光谱实时在线检测系统,基于云计算服务完成云端光谱模型的建立与分析。以小麦粉面筋定量分析为例,采用多元散射校正、竞争性自适应重加权采样法、偏最小二乘回归算法建立小麦粉面筋定量分析模型,测试25个小麦粉样本并返回分析结果,验证系统可靠性。结果表明,25个小麦粉样本面筋含量误差范围在0~0.7%,分析结果消耗时间平均为7.09s,误差范围和分析结果耗时均在可接受范围内,验证了基于云计算服务实现光谱实时在线检测分析是可行的。通过部署不同食品主要成分的定量分析模型至云端,系统可实现多种食品品质的实时在线检测分析,希望为多场景下食品品质快速无损检测提供技术参考。     

基于近红外和中红外光谱技术的小麦粉品质检测及掺杂鉴别方法

针对国家标准法检测小麦粉品质的传统方法存在一定缺陷,提出基于近红外光谱和中红外光谱技术快速检测面粉的方法,并基于偏最小二乘法建立了矫正模型,对小麦粉的灰分、水分、面筋品质指标进行了分析。对于小麦粉的掺杂鉴别问题,基于标准法测光谱距离建立了聚类分析模型,结果表明,可实现对小麦面粉品质的快速检测及掺杂鉴别。     

面粉品质近红外光谱在线检测系统开发与应用

本研究运用近红外光谱无损检测技术,开发了一种适用于面粉品质检测的在线测量系统。本系统在硬件平台基础上,采用C++Builder 6.0对NIR 1.7/S微型光谱仪进行二次开发,编写了具有光谱采集、面粉品质预测、模型更新和数据存储等功能的软件。对市售170种面粉进行试验,以面粉水分含量为代表性指标。通过对比不同光谱预处理方法建模结果,发现不进行任何预处理时的面粉水分偏最小二乘回归(PLS)得到的模型精度最高。建模集和验证集决定系数(R2)分别为0.947,0.841;均方根误差(RMSE)分别为0.146%,0.198%;RPD值为2.53。模型导入软件后对30份新样品进行外部验证,预测值与测量值决定系数(R2)为0.883,均方根误差为0.206%。结果表明,该系统能够初步实现面粉水分的实时预测,为近红外在线检测技术应用提供了一定的技术参考。     

手持式肉品品质无损检测系统设计

目的开发设计生鲜猪肉品质无损在线检测系统。方法通过用可见近红外光谱技术,基于VC++和Matlab语言,开发与计算机硬件和Windows XP软件环境兼容的手持式猪肉品质无损实时检测系统。结果设计出开放式、模块化、集成化的检测系统,可实现光谱数据的多点自动采集、光谱曲线的动态显示、数据的实时处理、样品品质的自动预测等功能,通过一键触发开关可完成从样本多点信息的采集到结果预测与保存的全过程。用该系统对猪肉水分含量进行检测的实验结果表明,系统对参数的检测精度能满足检测要求。结论该系统软件界面友好,操作方便,后续可扩展检测其他品质参数,进一步推广用于企业生产线。     

基于MATLAB软件的苹果内部品质系统化无损检测

研究将近红外设备与MATLAB软件链接,实现苹果糖度及可滴定酸度的近红外光谱扫描、数据处理、模型建立、含量预测及模型评价等在线无损检测水果内部品质的一体化。以市售陕西红富士苹果为材料,通过近红外文件格式转换、近红外光谱预处理、偏最小二乘法(PLS)回归分析、预测模型的建立、结果预测及模型精度检验等工作编写和调试基于MATLAB语言的模块化程序,经主程序调用建立苹果糖度及可滴定酸度的定量预测模型。结果表明:本实验所建预测模型糖度及可滴定酸度预测值和真实值之间的相关系数R分别为0.9528,0.8786;标准校正误差(SEC)分别为0.4788,0.0215;标准预测误差(SEP)分别为0.3170,0.0128;标准偏差(SD)分别为1.4111,0.0390,模型具有较高的预测精度。因此,将近红外设备与MATLAB软件链接,实现苹果糖度及可滴定酸度在线无损检测的一体化具有可行性且模型检测精度较高,对开发水果内部品质评价及在线分级软件具有重要意义。     

果蔬品质安全近红外光谱无损检测研究进展

我国果蔬产量和销量均居世界首位, 生产和消费正由产量规模型向质量效益型转变, 对果蔬品质安全检测的要求与日俱增。当前, 果蔬采后品质分级、安全检测和货架期评价尚处于人工或简单机械的粗略检测阶段, 果蔬的内在组分和内部缺陷采用破坏性抽检, 货架期采用人工经验式, 效率低且成本高。近红外光谱检测技术具有无损伤、快速绿色、适于现场检测和在线分析等优势, 适于构建果蔬快速、高精度、智能化的检测系统。本文分析了果蔬产业的发展现状及关键技术需求, 阐述了近红外光谱技术的基本原理, 分别从果蔬内部光传输特性、内在组分检测、隐形缺陷判识、货架期评价4个方面论述了国内外近红外光谱技术在果蔬品质安全检测应用中的最新研究进展, 深入分析了近红外光谱技术在果蔬品质安全检测中的存在的问题, 并指出了解决思路和进一步研究的方向。     

近红外光谱技术在食品掺伪检测应用中的研究进展

近年来,我国食品掺伪现象严重。目前一些常用的食品掺伪检测方法费时费力,需要消耗大量的化学试剂。近红外光谱技术能够实现快速、无损、在线的食品掺伪检测。本文综述近红外光谱技术在食用油、牛奶、蜂蜜、饮料等液态食品和肉制品、奶粉、茶叶、小麦粉等固态食品掺伪检测应用中的研究进展,同时分析近红外光谱技术在掺伪检测中的局限性以及存在问题,并对今后的进一步研究提出展望。     

声光可调近红外光谱技术在制药过程控制中的应用

介绍了声光可调近红外光谱分析技术(NIR-AOTF)在制药过程控制中的应用。近红外光谱最突出的研究进展是能够实现药品和食品生产的在线过程控制,因此在多种物质品质检测方面有着良好的应用前景和市场潜力。     

声光可调近红外光谱技术在制药过程控制中的应用

介绍了声光可调近红外光谱分析技术(NIR-AOTF)在制药过程控制中的应用.近红外光谱最突出的研究进展是能够实现药品和食品生产的在线过程控制,因此在多种物质品质检测方面有着良好的应用前景和市场潜力.     

苹果腐心病的透射光谱在线检测系统设计及试验

针对苹果内部缺陷在线检测的产业技术需求,研究基于透射光谱技术的苹果内部缺陷在线检测系统。研究设计了光源套件、专用光纤和果托式输送单元等关键部件,提升在线透射光谱质量、降低热损伤和机械损伤;解决了光电信号干扰问题,开发了专用检测软件,实现苹果内部品质信息的无损在线获取。比较分析了正常苹果与腐心病果的光谱响应差异,优化参数后设置在线检测速度3个/秒,触发控制光谱采集时间80 ms。在选择特征波长的基础上利用线性判别分析建立了苹果腐心病的在线判别模型,预测的总体识别率达90%以上。研究结果表明该系统可以实现苹果内部缺陷的快速、无损在线检测。     

基于太赫兹技术的小麦粉品质快速检测研究

该研究针对目前小麦粉品质方面检测方法存在的问题,提出利用太赫兹光谱技术对小麦粉进行快速无损品质检测研究。使用光谱仪与成像仪,采集了不同种类小麦粉样本的太赫兹光谱,使用TQ Analyst软件结合距离匹配法对小麦粉的太赫兹扫描光谱进行定性分析研究,富强粉和麦芯粉成功分类,模型性能指数达到88.9%,预测准确率达100%。使用OPUS软件结合偏最小二乘法（PLS）和一阶导数+矢量归一化（SNV）进行定量分析研究,水分定量模型R2为91.18%,交叉验证均方根为0.182;灰分定量模型 R2为83.37%,交叉验证均方根为0.064,最终通过实验结果分析得出太赫兹技术在食品品质检测方面的可行性。     

小麦粉质特性的可见/近红外光谱快速测定研究

采用可见/近红外光谱对小麦粉质特性参数进行了快速测定研究。在小麦粉厂收集强、中和弱筋小麦粉样品共180份,采用标准方法测定了其粉质特性参数值,然后在波长570~1 080 nm下采集了样品的光谱。对原始光谱进行多元散射校正及一阶导数处理后,首先在全谱范围内建立了形成时间、稳定时间、吸水率、弱化度4个参数的PLS定量预测模型,以吸水率结果最优,其Rp=0.99,RMSEP=1.02;其次是形成时间和弱化度,其Rp值分别为0.97和0.93,RMSEP值分别为0.48和10.01;稳定时间结果稍差,其Rp=0.80,RMSEP=2.40。然后采用SPA方法分别提取了各粉质特性参数的光谱特征变量,对应建立了MLR模型,所建模型和PLS方法结果接近。表明可见/近红外光谱在小麦粉粉质特性评价中具有可行性,同时也为专用便携仪器的研制及小麦粉品质在线设备的开发提供了初步的理论依据。     

基于近红外光谱技术的小麦粉灰分含量检测方法研究

采用近红外光谱技术建立小麦粉灰分含量的快速检测方法。使用两种不同的近红外光谱仪器采集小麦粉的近红外光谱数据,以常规分析法的测定值作为建模数据,采用偏最小二乘(PLS)回归分析法建立小麦粉灰分的定量分析模型,比较两种不同的近红外光谱仪器扫描的小麦粉近红外光谱图对模型的影响。结果表明,MicroNIR-1700近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为90.69,均方根误差(RMSECV)为0.031 2,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.021 7;VERTEX70傅里叶变换近红外光谱仪扫描的谱图所建校正集模型的相关系数R~2为89.40,均方根误差(RMSECV)为0.035 0,预测集模型的均方根误差(RMSEP)为0.036 6。两种仪器都能用于小麦粉光谱采集,并进行灰分含量快速检测,MicroNIR-1700在小麦粉灰分检测方面有更好的应用。     

近红外光谱的苹果内部品质在线检测模型优化

利用近红外光谱技术在线检测水果内部品质的关键是获取精度高稳健性好的定量分析模型。研究开发了短波近红外光谱苹果品质在线检测系统,试验时苹果样本传输速度为5个/s,以漫反射方式采集,有效光谱范围为500~1100 nm。经光谱强度标准化校正后,有比较的采用遗传算法、连续投影算法和蚁群优化算法等提取特征变量,分别建立偏最小二乘模型,同时分析了这三种方法提取光谱特征变量的搜索机制。特征变量提取方法建立的预测模型所用变量显著减少,预测效果均优于全光谱模型,且能提高运算速度,增强模型的稳健性;其中又以蚁群优化算法的模型预测能力最佳,预测集相关系数R为0.9358,预测均方根误差RMSEP为0.2619。研究结果表明,近红外光谱结合特征变量提取方法可以建立高效的苹果可溶性固形物含量在线检测模型,在产业化应用方面具有很大潜力。     

腐败肉光谱在线检测及剔除系统研究

目的提供一种基于可见/近红外光谱技术的腐败猪肉在线检测及剔除系统,实现自动化检测。方法构建由同步模块、检测模块和剔除模块组成的检测系统。肉样随传送带运动,同步模块控制检测探头的调整,保证探头到肉样表面的距离,并使其与肉的传送同步进行;检测模块用于提取光谱并进行分析,得出是否腐败的结果;之后由剔除模块对腐败样本进行剔除。将光谱数据与理化值联立采用多元散射校正与主成分分析法进行光谱预处理,建立了基于Fisher算法的判别模型。结果系统信噪比100:1,在线判别准确率达到87.4%。结论该系统可以保证光谱检测的稳定性,能实现腐败肉的在线检测和剔除动作,为实际生产应用创造了条件。     

近红外光谱技术在饮料中的应用研究

近红外光谱技术具有检测速度快、操作简单、稳定性好、不破坏样品、适合多种状态分析对象及适合在线检测等特点,在食品行业具有广阔的应用前景。本文结合国内外研究现状,对近红外光谱分析技术在茶饮料、果汁饮料、乳饮料和饮料包装等方面检测中的应用研究进展进行简要综述,提出了应用中的问题和未来的发展方向,并指出近红外光谱分析技术是建立饮料品质快速检测和在线实时监控的关键技术之一。     

近红外光谱分析技术在我国大宗水果品质无损检测中的应用研究进展

近红外光谱分析技术因具有分析时间短、无需样品预处理、非破坏性、无污染以及成本低等特点,已成为20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的现代定量分析技术,广泛应用于农产品、食品的品质检测。本文概述了近几年来国内在近红外光谱技术应用于大宗水果内部品质检测的最新研究进展;指出其存在的问题并对其发展进行展望;提出了近红外光谱分析技术将会与网络技术相结合,实现模型的在线更新与升级;同时,光谱成像技术将成为21世纪近红外光谱分析技术的发展趋势;以期对我国相关研究人员的工作提供参考。     

全球食品领域近红外光谱应用研究文献计量分析

近红外光谱（NIRS）作为一种方便快捷的无损检测技术，具有操作简单、分析成本低、结果重现性强等优点，被广泛应用于食品研究领域。为了解全球食品领域近红外光谱应用的演变趋势，本论文使用文献在线分析平台、在线词云图绘制平台，以及CiteSpace可视化软件对Web of ScienceTM核心合集（Science Citation Index Expanded）数据库2010~2021年发表的584篇食品领域近红外光谱研究论文进行了文献计量分析，从文献的时空分布、国家/地区及相关机构影响力和合作关系、研究热点与研究前沿展开分析，客观评价食品领域近红外光谱的研究现状和发展前景。