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原文传递一种低场核磁智能检测红外干燥果蔬收缩特性的装置及方法

专利名称：	一种低场核磁智能检测红外干燥果蔬收缩特性的装置及方法
摘要：	一种低场核磁智能检测红外干燥果蔬收缩特性的装置及方法，属于果蔬干燥智能化检测技术领域。该装置包括中短波红外对流干燥系统、低场核磁自动检测系统、偏最小二乘智能分析系统、图形用户界面、电子单元调节控制系统、辅助装置。该方法利用LF‑NMR和PLS建立干燥产品在不同干燥温度条件下低场核磁驰豫时间信号及峰面积信号与果蔬在干燥过程中收缩率的关系，通过偏最小二乘智能分析系统进行分析，反馈调控中短波红外对流干燥中的加热参数，提高产品的品质。本发明的果蔬红外干燥过程中收缩率的智能在线检测与调控，可达到快速、无损的智能检测与精准判断，在提高检测效率的同时保持了产品完整性，为工业化的果蔬干燥提供了有力的技术支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	苏州纽迈分析仪器股份有限公司
发明人：	张慜;吴晓菲;杨培强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910156377.9
公开号：	CN109709132A
代理机构：	大连理工大学专利中心
代理人：	梅洪玉
分类号：	G01N24/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	215151 江苏省苏州市浒关工业区青花路98号3号厂房
主权项：	1.一种低场核磁智能检测红外干燥果蔬收缩特性的装置，其特征在于，该装置包括干燥腔(1)、铁丝网(2)、温度传感器(3)、红外灯管(4)、对流风口(5)、控制面板(6)、风速开关(7)、温度开关(8)、风速调节旋钮(9)、风机(10)、进气口(11)、出气口(12)、磁体柜(13)、滑动装置(14)、物料(15)、载物台(16)和图形用户界面(17)；所述的干燥腔(1)的水平方向设置铁丝网(2)，铁丝网(2)的表面设置载物台(16)，载物台(16)上放置物料(15)，铁丝网(2)的上方设置红外灯管(4)，所述的温度传感器(3)设置于物料(15)的附近，并与干燥腔(1)外部的图形用户界面(17)相连，用于实时检测温度；干燥腔(1)内部顶端均匀设置对流风口(5)，对流风口(5)与干燥腔(1)外部的风机(10)连通，对流风口(5)用于向干燥腔(1)内鼓入空气；干燥腔(1)的一侧开设进气口(11)和出气口(12)，分别用于干燥腔(1)内空气的进入及流出；干燥腔(1)的外表面设置控制面板(6)、风速开关(7)、温度开关(8)和风速调节旋钮(9)，其中，控制面板(6)用于调控干燥腔(1)内的干燥温度；风速开关(7)用于调控风机(10)的开关；温度开关(8)用于调控红外灯管(4)的加热与断开；风速调节旋钮(9)用于调控风机(10)的风速大小；所述的磁体柜(13)通过滑动装置(14)设置于干燥腔(1)的下方，所述的滑动装置(14)与载物台(16)相连，滑动装置(14)带动载物台(16)在干燥腔(1)和磁体柜(13)中切换，实现干燥过程中低场核磁共振的实时分析；所述的图形用户界面(17)与低场核磁仪器相连，用于将磁体柜(13)采集的低场核磁信号参数与实验测得的干燥物料收缩率参数结合，建立果蔬在中短红外对流干燥过程中的收缩率预测模型。 2.采用权利要求1所述装置的一种低场核磁智能检测红外干燥果蔬收缩特性的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)果蔬预处理：清洗：果蔬原料经清水清洗，除去表面的杂质；切割：将清洗沥干后的果蔬原料切成块状或者段状；护色：将切割后的果蔬进行漂烫护色处理，随后沥干，等待干燥； (2)中短波红外常压对流干燥：将步骤(1)所得的果蔬原料均匀铺放在网筛制作的干燥托盘上，设置干燥温度，开始干燥，在中短波红外常压对流干燥过程中，进行阶段性取样； (3)干燥过程中的低场核磁共振分析：对采集的果蔬原料进行低场核磁共振分析，得到果蔬样品的横向驰豫时间T2曲线和各项响应信号参数；所述的各项响应信号参数包括横向弛豫时间和峰面积，所述横向弛豫时间包括结合水弛豫时间T21、不易流动水弛豫时间T22、自由水弛豫时间T23共3种；所述峰面积包括结合水峰面积A21、不易流动水峰面积A22、自由水峰面积A23和全部水的峰面积A共4种； (4)干燥过程中的收缩率分析：采用置换法对采集的果蔬原料进行收缩率的测定； (5)基于低场核磁的PLS收缩率预测模型的建立：由步骤(3)获得低场核磁信号参数，以及由步骤(4)获得干燥物料收缩率参数；采用偏最小二乘建立果蔬在中短红外对流干燥过程中的PLS收缩率预测模型； (6)模型测试与智能调控：对干燥中的果蔬样品进行实时低场核磁共振分析，将分析数据传入由步骤(5)得到的PLS收缩率预测模型，预测当前果蔬样品的收缩率，以判断实时干燥条件是否最优，根据结果调整红外加热参数。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的果蔬原料切割为1×1×0.5cm的立方块或4～5cm的段状，漂烫液用NaHCO3将pH值调至7.8-8.0。 4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述的干燥温度为40～70℃，阶段性取样的时间间隔为15min。 5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述的低场核磁共振分析的参数设置为：磁体温度恒温32℃，等待时间TW＝4000ms，扫描次数NS＝16，时间回波TE＝1.0ms，回波数NECH＝1500。 6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述的低场核磁共振分析的参数设置为：磁体温度恒温32℃，等待时间TW＝4000ms，扫描次数NS＝16，时间回波TE＝1.0ms，回波数NECH＝1500。 7.根据权利要求2、3或6所述的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，置换法为：采用直径0.1mm的玻璃微珠作为替代介质，将总体积为V1的玻璃珠放入测量管中，V1小于测量管的2/3，然后倒出V1/2的玻璃珠；在放置新鲜/干燥样品后，将倒出的V1/2玻璃珠倒回测量管中；玻璃珠和样品的总体积记为V2；样品的体积是由V2和V1的差来计算的；收缩率的计算公式为：其中，V0表示新鲜果蔬原料的体积，Vt表示实时监测的果蔬样本的体积。 8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，置换法为：采用直径0.1mm的玻璃微珠作为替代介质，将总体积为V1的玻璃珠放入测量管中，V1小于测量管的2/3，然后倒出V1/2的玻璃珠；在放置新鲜/干燥样品后，将倒出的V1/2玻璃珠倒回测量管中；玻璃珠和样品的总体积记为V2；样品的体积是由V2和V1的差来计算的；收缩率的计算公式为：其中，V0表示干燥前果蔬原料的体积，Vt表示实时监测的果蔬样本的体积。 9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，置换法为：采用直径0.1mm的玻璃微珠作为替代介质，将总体积为V1的玻璃珠放入测量管中，V1小于测量管的2/3，然后倒出V1/2的玻璃珠；在放置新鲜/干燥样品后，将倒出的V1/2玻璃珠倒回测量管中；玻璃珠和样品的总体积记为V2；样品的体积是由V2和V1的差来计算的；收缩率的计算公式为：其中，V0表示干燥前果蔬原料的体积，Vt表示实时监测的果蔬样本的体积。 10.根据权利要求2、3、6、8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述的偏最小二乘法通过交叉检验对最优参数进行筛选，所述低场核磁信号参数以及收缩率参数不小于90组。
所属类别：	发明专利