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一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:21197984 阅读:51 留言:0更新日期:2019-05-25 00:44
本发明专利技术提供一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置及方法,属于果蔬干燥品质智能化识别技术领域。将香辛蔬菜样品进行微波真空干燥直至干燥结束。在微波真空干燥过程中阶段性取样进行低场核磁共振分析,用电子鼻对物料的风味变化进行测定,建立香辛蔬菜在干燥过程中低场核磁驰豫时间信号及峰面积信号与电子鼻特征传感器的关系,通过人工神经网络智能分析系统进行分析,预测微波真空干燥过程中香辛蔬菜风味品质变化。本发明专利技术利用低场核磁共振检测技术,在最大程度保证香辛蔬菜形状的基础上,解决原有干燥过程中风味变化检测的技术难题,实现无损、快捷、智能检测,提高了检测工作效率及产品完整性,并有效监控干燥过程风味变化。

An Intelligent Flavor Detection Device and Method for Microwave Drying Spicy Vegetables Based on Low Field Nuclear Magnetic Resonance

The invention provides a device and a method for intelligent detection of flavor of microwave dried spicy vegetables based on low field nuclear magnetic resonance, which belongs to the field of intelligent identification technology of drying quality of fruits and vegetables. Samples of spicy vegetables were dried by microwave vacuum drying until the end of drying. In the process of microwave vacuum drying, low-field nuclear magnetic resonance (NMR) analysis was carried out by stage sampling, and the flavor changes of materials were measured by electronic nose. The relationship between the signal of relaxation time and peak area of low-field nuclear magnetic resonance (NMR) and the characteristic sensor of electronic nose during the drying process of spice vegetables was established. The spices in microwave vacuum drying process were predicted by artificial neural network intelligent analysis system. The change of vegetable flavor and quality. The invention uses low field nuclear magnetic resonance detection technology to solve the technical problem of flavor change detection in the original drying process on the basis of ensuring the shape of spicy vegetables to the greatest extent, realizes non-destructive, fast and intelligent detection, improves the detection efficiency and product integrity, and effectively monitors the flavor change in the drying process.

【技术实现步骤摘要】
一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置及方法
本专利技术属于香辛蔬菜干燥品质智能化识别
,涉及一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置及方法。
技术介绍
香辛蔬菜指能散发芳香气味或具有辛辣味的蔬菜,一般用生食、作汤、调料或菜肴装饰品。这类蔬菜能增进食欲,同时还具有许多药用价值。我国普遍种植的香辛蔬菜品种有香菜、大葱、蒜、姜、叶用茴香等。香辛蔬菜均含有丰富的营养元素,例如生姜的根茎营养丰富,含有姜油、姜辣素、脂肪油、树脂、淀粉、戊聚糖、纤维素、蛋白质、色素、蜡和微量矿物元素等。生姜的化学成分复杂,已发现的有100多种,可分为姜辣素、萜类挥发油和二苯基庚烷3大类,其中,姜的香气和风味与其含有的挥发性油姜精油有关,而姜的辛辣风味主要取决于非挥发性油姜油树脂中的姜辣素。另外还含有多种氨基酸、维生素、铜、铁、锰、锌、铬、镍、钴等多种微量元素及多种功能性成分。具有驱风散寒、抗氧化、抗肿瘤、降低胆固醇、降低血糖及解毒杀菌等作用,因此受到国内外消费者和学者的广泛关注。新鲜的大蒜中含有碳水化合物、蛋白质、膳食纤维、脂肪、维生素、矿物质及丰富的氨基酸。其中蔬菜中的氨基酸是蔬菜重要营养成分之一,其组成及含量直接影响白蒜等蔬菜营养价值,并与人类味觉密切相关。脱水干燥是农产品长期储藏的一项重要技术手段。通常香辛蔬菜的干燥方法是以热风干燥为主,其操作简单、投资少,但也存在干燥时间长、效率低和品质差等缺点。微波真空干燥是一种能源节约型、环境友好型的现代高新干燥技术。香辛蔬菜的水分含量高,微波真空干燥这一干燥新技术由于其独特的优势,近年来在果蔬脱水方面倍受国内外学者的广泛关注。微波真空干燥能较好地保留被干燥物料原有的色香味、维生素等热敏性营养成分或生物活性成分,得到较好的干燥品质。将香辛蔬菜加工成粉,既可直接作调味料或固体饮料食用,也可以作为药材和保健食品的原料,还可以作为面包、糖果、饼干等食品的原辅料,因此香辛蔬菜粉的加工具有重要的应用价值和广阔的发展前景。在脱水过程中,对于香辛蔬菜最重要的就是风味的变化。香辛蔬菜风味物质种类繁多,主要包括醇类、醛类、酯类、酸类、烷烃类、酸类及含硫化合物等挥发性风味物质和可溶性糖、有机酸、游离氨基酸等非挥发性风味物质,前者决定了食品的特征滋味,并为后者合成提供前体物质,后者则宏观表现为食品的气味,这些物质含量极微,气味各异,共同作用形成了食品的风味体系。香辛蔬菜独特的香气对风味的贡献与其含量及其阈值大小有关,独特的风味物质不仅能引起人们的食欲,而且能促进消化液的分泌,从而使人体迅速消化吸收营养成分。用电子鼻对干燥过程香辛蔬菜风味品质进行了评价,具有结果受主观因素影响小、可信度和重复性高的优点。电子鼻通过金属传感器可以实现对不同敏感类型物质的定性和定量分析,目前已在食品品质检测、风味评价、真伪甄别和特征性香气识别领域有着广泛的应用。低场核磁共振(low-fieldnuclearmagneticresonance,LF-NMR)是利用氢原子核在磁场中的自旋弛豫特性,通过弛豫时间的变化从微观的角度解释样品中水分的分布变化和迁移情况,具有快速、准确、无损、无侵入等优点,近年来在食品科学领域得到广泛的应用。孙群等(专利申请号:CN201711307888.3)公开了一种适用于干制带壳水果的低场核磁共振无损检测线。将低场核磁共振设备与干制带壳水果的传输装置整合,对已有样品数据进行主成分分析,进行好坏籽区域划分和边界方程计算,得到合适的数学模型。检测过程中,利用低场核磁共振技术检测干制带壳水果的横向磁化强度信号量,再通过与构建的数学模型进行比对的方式,快速获得干制带壳水果好籽、霉籽和虫蛀的质量情况,其准确率可达到85%以上。郭涛等(专利申请号:CN201710984507.9)公开了一种基于低场核磁的葡萄籽油掺伪快速鉴别方法,适用于葡萄籽油和掺伪葡萄籽油的鉴别。以低场核磁共振分析仪为主要测定工具,以葡萄籽油和掺伪葡萄籽油的弛豫图谱数据的区别为主要鉴别依据,以核磁共振信号为主要研究对象,运用数模分析方法实现葡萄籽油和掺伪葡萄籽油的快速准确鉴别。李大婧等(专利申请号:CN201510967968.6)公开了一种基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法,该方法选取新鲜双孢菇片为原料,进行远红外干燥,应用低场核磁共振技术扫描干燥过程中的双孢菇片,得到水分分布反演图,根据自由水弛豫面积的大小确定干燥终点。谭明乾等(专利申请号:CN201610279790.0)公开了一种利用低场核磁共振技术测定大豆含油含水量的方法,采用低场核磁共振技术CPMG序列测定大豆样品,获得各大豆样品的弛豫谱数据,将各大豆样品的实际含油含水量与弛豫谱数据相对应,利用化学计量学方法进行拟合,得到大豆含油含水量的预测模型。王欣等(专利申请号:CN201210435185.X)公开了一种大豆油煎炸使用极限的低场核磁共振检测法,以低场核磁共振分析仪为主要测量工具,以大豆油的多组分弛豫图谱数据与总极性化合物(TPC)数据间建立的数学模型为基础,以大豆油煎炸过程中的核磁共振信号为主要观察对象,通过对煎炸过程中大豆油的多组分横向弛豫图谱数据的分析进行大豆油煎炸使用极限的判断。谭明乾等(专利申请号:CN201610285372.2)公开了一种快速无损检测鲍鱼在干制及复水过程中水分含量的方法,分别采集新鲜的、干制后的鲍鱼样品的回波衰减曲线数据,采集样品的CPMG信号。将干鲍鱼样品复水,复水过程中,采集样品的CPMG信号,测定各样品水分含量真实值。对应水分含量真实值,建立干制及复水过程中水分含量预测模型。这些专利技术利用样品基质在不同状态下含氢质子成分(如果蔬中的水、大豆油中的水及鲍鱼中的水)含量不同,其在低场核磁场中的弛豫图谱信息不同,从而进行快速有效的鉴别及预测。程新峰等研究香芋片微波真空干燥过程中水分扩散特性,采用微波真空干燥箱在1.5、2.0和2.5W/g3个微波强度下对香芋片进行了干燥试验,利用低场核磁共振技术测定了香芋片微波真空干燥过程中水分迁移及分布情况。MRI检测表明,MVD香芋内外同时失水,且微波强度越高,弛豫信号消失的越快。该研究揭示了微波真空干燥中香芋内水分扩散规律,即微波强度越高,样品内水分扩散速率及不同组分水分之间的转化越迅速。香辛蔬菜干燥过程中风味的变化是衡量干燥品质的一个重要指标,目前还没有一种快速检测香辛蔬菜干燥过程中风味变化的装置。低场核磁共振技术被广泛的应用于果蔬干燥过程中水分含量的智能检测。本专利技术中,干燥加工中物料水分及风味物质含量是处于不断变化的过程。利用核磁共振技术的检测原理,氢质子在磁场中受到脉冲激发得到的横向弛豫时间信号,弛豫信号强度与被测样品中所含具有固定磁矩的原子核数目成正比,信号衰减过程与被测物质的成分结构密切相关,可以提供核内部的物理化学环境等有价值的信息。将风味特性与核磁响应参数进行相关性分析,通过人工神经网络(BP-ANN)智能分析系统进行分析,从而微波真空干燥果蔬的风味变化可由核磁弛豫图谱信息反映出来,实现无损、快速、智能检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微波真空干燥香辛蔬菜风味变化智能检测的方法,利用核磁共振的检测技术,在最大程度上保证香辛蔬菜物料形状和营养本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置,其特征在于,该装置包括微波干燥机、电脑(1)、温度传感器(2)、移动滑杆(5)、真空室(6)、原料(7)、移动板(8)、NMR线圈(9)、真空控制器(10)、微波控制器(11)、温控仪(12)、磁控管(13)、NMR盒子(14)、真空管(15)和真空泵(16);所述的微波干燥机中设置真空室(6),真空室(6)的底部用于放置原料(7),真空室(6)中设置移动滑杆(5)和温度传感器(2),移动滑杆(5)用于移动干燥仓,温度传感器(2)用于实时测量微波干燥机中的温度;真空室(6)通过真空管(15)与微波干燥机外部的真空泵(16)相连;微波干燥机上设置真空控制器(10)、微波控制器(11)、温控仪(12)和磁控管(13),真空控制器(10)用于控制真空泵(16),以调控真空室(6)中的真空度;微波控制器(11)用于控制微波干燥机的微波参数;温控仪(12)用于调控微波干燥机中的温度;磁控管(13)用于把从恒定电场中获得能量转变成微波能量;所述的NMR盒子(14)通过移动板(8)设置于微波干燥机的下方,真空室(6)能在微波干燥机与NMR盒子(14)中上下移动,确保进行实时采样;所述的NMR线圈(9)设置于NMR盒子(14)中,用于实时监测干燥过程中物料的NMR参数;所述的电脑(1)分别与温度传感器(2)、微波干燥机、NMR盒子(14)相连,用于将检测的数据参数传输给电脑(1);电脑(1)中内载神经网络模型,将检测到的数据参数输入神经网络模型进行数据的实施分析。...

【技术特征摘要】
1.一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的装置,其特征在于,该装置包括微波干燥机、电脑(1)、温度传感器(2)、移动滑杆(5)、真空室(6)、原料(7)、移动板(8)、NMR线圈(9)、真空控制器(10)、微波控制器(11)、温控仪(12)、磁控管(13)、NMR盒子(14)、真空管(15)和真空泵(16);所述的微波干燥机中设置真空室(6),真空室(6)的底部用于放置原料(7),真空室(6)中设置移动滑杆(5)和温度传感器(2),移动滑杆(5)用于移动干燥仓,温度传感器(2)用于实时测量微波干燥机中的温度;真空室(6)通过真空管(15)与微波干燥机外部的真空泵(16)相连;微波干燥机上设置真空控制器(10)、微波控制器(11)、温控仪(12)和磁控管(13),真空控制器(10)用于控制真空泵(16),以调控真空室(6)中的真空度;微波控制器(11)用于控制微波干燥机的微波参数;温控仪(12)用于调控微波干燥机中的温度;磁控管(13)用于把从恒定电场中获得能量转变成微波能量;所述的NMR盒子(14)通过移动板(8)设置于微波干燥机的下方,真空室(6)能在微波干燥机与NMR盒子(14)中上下移动,确保进行实时采样;所述的NMR线圈(9)设置于NMR盒子(14)中,用于实时监测干燥过程中物料的NMR参数;所述的电脑(1)分别与温度传感器(2)、微波干燥机、NMR盒子(14)相连,用于将检测的数据参数传输给电脑(1);电脑(1)中内载神经网络模型,将检测到的数据参数输入神经网络模型进行数据的实施分析。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述的微波干燥机和NMR盒子(14)分别通过微波干燥机数据线(3)和NMR数据线(4)与电脑相连。3.采用权利要求1或2任一所述的装置的一种基于低场核磁的微波干燥香辛蔬菜风味智能检测的方法,其特征在于,步骤如下:(1)干燥前香辛蔬菜预处理:将香辛蔬菜原料清洗干净后,切成1×1×1cm的立方体,将其放置于干燥的托盘上;(2)微波真空干燥过程:将香辛蔬菜原料放入微波真空机的真空室(6)内,开启真空泵(16),当真空度达到10MPa时,调控微波控制器(11),进入干燥阶段,在微波真空干燥过程中,进行阶段性取样;(3)干燥物料的低场核磁共振分析:进行低场核磁共振分析,得到样品各项核磁响应信号参数;所述核磁响应信号参数包含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...

【专利技术属性】
技术研发人员:张慜孙亚男陈慧芝杨培强
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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