一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置及方法，包括上位机、相机、圆柱形不锈钢仓、色敏传感器、色敏传感器放置板、反应室、泵、进气管路、出气管路、和电加热控温系统。同时本发明专利技术还提供一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测方法，利用对水产品新鲜度特征挥发性气体敏感的色敏材料与水产品收购、运销、加工、储藏中的挥发性气体反应的颜色变化来检测其新鲜度，通过表面活性剂结合沉淀法对水产品新鲜度特征挥发性气体敏感的色敏材料进行纳米化修饰，提高了色敏材料的灵敏度；本发明专利技术装置及用该装置检测水产品新鲜度的方法，操作简便，方法智能，易于操作，检测系统成本低，检测灵敏度高。

A Freshness Detection Device and Method for Aquatic Products Based on Visual Olfactory Fingerprint Technology

The invention provides a detection device and method for freshness of aquatic products based on visual olfactory fingerprint technology, including a host computer, a camera, a cylindrical stainless steel bin, a color sensor, a color sensor placement plate, a reaction chamber, a pump, an intake and outflow pipeline, and an electric heating and temperature control system. At the same time, the invention also provides a method for detecting freshness of aquatic products based on visual olfactory fingerprint technology. The freshness of aquatic products is detected by the color change of the reaction between the color sensitive materials sensitive to the volatile gases in the aquatic products'freshness characteristics and the volatile gases in the aquatic products' acquisition, transportation, processing and storage. The volatility of aquatic products'freshness characteristics is detected by the combination of surfactants and The gas sensitive color sensitive material is nano-modified to improve the sensitivity of the color sensitive material; the device and the method for detecting the freshness of aquatic products by the device are simple to operate, intelligent, easy to operate, low cost of the detection system and high detection sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置及方法
本专利技术涉及一种新型的水产品新鲜度的快速表征检测装置及方法，特指一种基于色敏材料技术的水产品储藏、销售、生产过程中新鲜度的实时检测装置及方法，属于农产品检测领域。
技术介绍
我国是水产品生产和贸易大国，因其具有丰富的蛋白质和维生素，而含有的脂肪含量较低而深受广大消费者喜爱。然而，也正是由于水产品水分含量高、肌肉组织脆弱、内源蛋白酶活跃，极易导致腐败变质，影响其食用品质及安全性。传统的水产品的新鲜度的检测方法主要有感官分析、物理检验、化学检验和微生物检验等。如GB5009.228-2016中采用蒸馏法来测定水产品中的挥发性盐基氮，然而，这种方法步骤繁琐，耗时，很难用于现场快速检测；GB4789-2016中采用培养样品中的菌落总数和大肠菌落总数来测量水产品的新鲜度，该方法需专业人员操作，且尤为耗时；SC/T3048-2014中通过高效液相色谱法来测定鱼类的新鲜度指标K值，该方法前处理繁琐，仪器成本昂贵，且一般只适用于初期的水产品的新鲜度检测；此外还有前表面荧光光谱法、拉曼光谱法等，但这些仪器价格昂贵，且处于试验阶段，目前不能广泛用于生产实际中。可视嗅觉指纹技术利用色敏传感器与待测气体反应前后的颜色差值对待测气体进行定性和定量分析，具有客观、简便、灵敏度高、可量化的优点。近年来，色敏传感器技术在食品及农产品检测领域得到了相关应用，专利“一种基于嗅觉可视化检测鱼新鲜度的方法及装置”(申请号：201010262347.5)公开了一种嗅觉可视化检测鱼新鲜度的方法和装置，但该装置比较笨重，其图像获取装置是扫描仪，难以满足实时监测的要求；如利“一种鱼类新鲜度的快速无损在线检测方法和装置”(专利号：CN201210573719.5)尽管用相机代替了扫描仪，提高了图像采集效率，但装置仍然比较笨重，且均采用未经修饰过的原始商业化色敏材料构建的色敏传感器阵列，灵敏度还有待提高。本专利技术提出一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度快速表征的实时检测方法及装置，其色敏材料通过自组装法进行修饰，该装置体积小、易携带，被检测对象范围广、灵敏度高，可用于水产品收购、运销、加工、储藏中新鲜度的实时监测。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置及方法，以克服现有相关技术所存在的上述不足。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，包括上位机、相机、圆柱形不锈钢仓、色敏传感器、色敏传感器放置板、反应室、泵、进气管路、出气管路、和电加热控温系统；所述上位机与相机通过双向传输数据线连接，所述相机的镜头向下设置于圆柱形不锈钢仓顶部，用来获取反应前、后色敏传感器的红(R)、绿(G)、蓝(B)三个分量的图像，所述圆柱形不锈钢仓内部设有环形光源，所述圆柱形不锈钢仓底部与所述反应室顶部密封连接，所述反应室顶部开有通孔，所述通孔内设有色敏传感器放置板，用于放置色敏传感器；本专利技术采用环形光源，图像采集室内壁涂有黑色漫反射涂层，使得光源均匀的照在色敏材料上，使整个图像的的照度十分均匀，方便图像的进一步处理，并且保证色敏材料的初始图像的一致性；图像采集室和反应室均为不锈钢材质，避免了气体吸附和残留，确保实验的稳定性，降低了系统背景噪声影响；所述反应室侧面设有进气口，另一侧设有出气口，所述进气口分别通过进气管路与泵连接，所述出气口分别与出气管路连接，所述反应室底部与电加热控温系统相连，控制反应室温度为25℃恒温。反应室为自然挥发，待测样本与色敏传感器的距离近，待测样本挥发性气体浓度无稀释，系统死体积小，系统稳定性和重复性更好；所述进气口可旋转，易于将反应室中的残存水产品挥发性气体置换为洁净空气；所述电加热控温系统可将反应室温度控制为25℃恒温，使得检测不受温度影响在一些优选实施方式中，所述圆柱形不锈钢仓的内表面覆盖有黑色漫反射涂层。在一些优选实施方式中，反应室包括前侧盖板和主体部分，所述反应室顶部通过合页铰接于反应室主体部分上，所述前侧盖板外侧设有把手，所述前侧盖板与反应室主体部分接触的位置设有密封垫扣。在一些优选实施方式中，所述反应室采用不锈钢材质。在一些优选实施方式中，所述色敏传感器放置板通过贯通其两侧中部的转轴安装于所述通孔内部，所述色敏传感器放置板可绕转轴旋转360°，所述转轴一端延伸至反应室外并与旋转手柄相连。在一些优选实施方式中，所述通孔与所述色敏传感器放置板接触的位置设置有气密性密封胶圈。在一些优选实施方式中，所述反应室内侧位于所述进气口的位置均连接有布风盒，所述布风盒内设有离心式扰流扇叶，所述布风盒周侧及侧面均开设有通风孔。一种利用本专利技术装置检测水产品新鲜度的方法，其特征在于：按照下述步骤进行：(1)安装色敏传感器，操作旋转手柄使色敏传感器放置板朝向所述反应室内，将色敏传感器置于色敏传感器放置板上，操作旋转手柄使色敏传感器放置板朝向所述圆柱形不锈钢仓内，相机获取反应前色敏传感器的初始图像并传输给上位机，上位机进行图像处理获得初始颜色信息；(2)装入待测样本：向上提起所述前侧盖板，将盛有待测样本的容器放入所述反应室内；(3)样本信息的采集：电加热控温系统控制反应室的温度，待温度升至25℃并恒温5分钟后操作旋转手柄使色敏传感器放置板朝向所述反应室内，所述色敏传感器与待测样本的挥发性气体反应；(4)气味信息的获取：操作旋转手柄使色敏传感器放置板朝向所述圆柱形不锈钢仓内，相机获取反应后色敏传感器的图像并传输给上位机，上位机接收并处理相机采集的信号，代入校正模型输出待测水产品样本的新鲜度；(5)通风清洁：取出样本并通过进气口向反应室吹风，将残余样本气体除去。在一些优选实施方式中，步骤(1)中所述的色敏传感器的制备方法具体如下：将对水产品新鲜度特征挥发性气体敏感的色敏材料包括溴甲酚绿、中性红、甲基红、甲酚红、5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphinezinc(ZnTPP)、N-ZnTPP-12h、N-ZnTPP-24h、N-ZnTPP-48h、N-ZnTPP-72h，N-ZnTPP-12h、N-ZnTPP-24h、N-ZnTPP-48h、N-ZnTPP-72h是通过表面活性剂结合沉淀法自组装的纳米化ZnTPP(以N-ZnTPP表示)，四者的区别是静置时间不同，N-ZnTPP-12为静置12h，N-ZnTPP-24h为静置24h，N-ZnTPP-48h为静置48h，N-ZnTPP-72h为静置72h。将5种卟啉类化合物和4种pH指示剂分别溶于二氯甲烷溶剂中，浓度均为1mg/mL，通过微量点样毛细管将其印染在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上，在氮气环境下待溶剂挥发制成色敏材料传感器阵列。在一些优选实施方式中，所述通过表面活性剂结合沉淀法自组装的纳米化方法具体如下：(1)用10mLN,N-二甲基乙酰胺溶解10mg的ZnTPP，得到溶液A；(2)向溶液A中注入1mL聚乙二醇600，混合均匀，得到溶液B；(3)用移液枪匀速将200μL溶液B在2min内注入5mL50℃超纯水中，数显恒温磁力搅拌器搅拌速度为1000r/min，待搅拌10min后，将溶液体系置于避光处静置特定时间；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：包括上位机(1)、相机(2)、圆柱形不锈钢仓(4)、色敏传感器(22)、色敏传感器放置板(7)、反应室(9)、泵(11、12)、进气管路(13、14)、出气管路(19、20)、和电加热控温系统(21)；所述上位机(1)与相机(2)通过双向传输数据线连接，所述相机(2)的镜头向下设置于圆柱形不锈钢仓(4)顶部，所述圆柱形不锈钢仓(4)内部设有环形光源(3)，所述圆柱形不锈钢仓(4)底部与所述反应室(9)顶部密封连接，所述反应室(9)顶部开有通孔，所述通孔内设有色敏传感器放置板(7)，用于放置色敏传感器(22)；所述反应室(9)侧面设有进气口(15、16)，另一侧设有出气口(17、18)，所述进气口(15、16)分别通过进气管路(13、14)与泵(11、12)连接，所述出气口(17、18)分别与出气管路(19、20)连接，所述反应室(9)底部与电加热控温系统(21)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：包括上位机(1)、相机(2)、圆柱形不锈钢仓(4)、色敏传感器(22)、色敏传感器放置板(7)、反应室(9)、泵(11、12)、进气管路(13、14)、出气管路(19、20)、和电加热控温系统(21)；所述上位机(1)与相机(2)通过双向传输数据线连接，所述相机(2)的镜头向下设置于圆柱形不锈钢仓(4)顶部，所述圆柱形不锈钢仓(4)内部设有环形光源(3)，所述圆柱形不锈钢仓(4)底部与所述反应室(9)顶部密封连接，所述反应室(9)顶部开有通孔，所述通孔内设有色敏传感器放置板(7)，用于放置色敏传感器(22)；所述反应室(9)侧面设有进气口(15、16)，另一侧设有出气口(17、18)，所述进气口(15、16)分别通过进气管路(13、14)与泵(11、12)连接，所述出气口(17、18)分别与出气管路(19、20)连接，所述反应室(9)底部与电加热控温系统(21)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：所述圆柱形不锈钢仓(4)的内表面覆盖有黑色漫反射涂层(5)。3.根据权利要求1所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：反应室(9)包括前侧盖板(23)和主体部分，所述反应室(9)顶部通过合页铰接于反应室主体部分上，所述前侧盖板(23)外侧设有把手，所述前侧盖板(23)与反应室(9)主体部分接触的位置设有密封垫扣(10)。4.根据权利要求1所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：所述反应室(9)采用不锈钢材质。5.根据权利要求1所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：所述色敏传感器放置板(7)通过贯通其两侧中部的转轴(6)安装于所述通孔内部，所述色敏传感器放置板(7)可绕转轴(6)旋转360°，所述转轴(6)一端延伸至反应室(9)外并与旋转手柄(8)相连。6.根据权利要求5所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：所述通孔与所述色敏传感器放置板(7)接触的位置设置有气密性密封胶圈。7.根据权利要求1所述的一种基于可视嗅觉指纹技术的水产品新鲜度检测装置，其特征在于：所述反应室(9)内侧位于所述进气口(15、16)的位置均连接有布风盒(24)，所述布风盒(24)内设有离心式扰流扇叶(241)，所述布风盒(24)周侧及侧面均开设有通风孔(242)。8.一种利用本发明装置检测水产品新鲜度的方法，其特征在于：按照下述步骤进行：(1)安装色敏传感器(22)，操作旋转手柄(8)使色敏传感器放置板(7)朝向所述反应室(9)内，将色敏传感器(22)置于色敏传感器放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：管彬彬，陈彬，程晓宏，杨俊，周楠，蒋林惠，陈煜，
申请(专利权)人：南通市食品药品监督检验中心，
类型：发明
国别省市：江苏,32