一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备及其应用制造技术

本发明专利技术属于品质在线监控技术领域，涉及一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备及其应用；制备方法为：对螃蟹进行分级判别，以螃蟹的等级判别结果与产地信息生成二维码；然后通过3D打印技术结合电化学控制程序进行打印，其中彩色码元部位为凹部，白色码元为凸部，得到立体三维码，其右上角301、左上角302、左下角303作为定位区域，填充油墨；其余凹部部位作为检测区域，填充智能包装材料；以智能包装材料在整个螃蟹储藏期间的颜色变化信息，获取差值图谱后与螃蟹新鲜度信息分别建立定性和定量模型，进而设计App；通过App可以检测未知样品的等级信息；本发明专利技术提高了三维码的稳定性，实现整个螃蟹冷链运输过程中的实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备及其应用
本专利技术属于品质在线监控
，具体涉及一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备及其应用。
技术介绍
螃蟹营养丰富，以蛋白质含量高，脂肪含量低深受人们喜爱。但在加工和储藏过程中因其自身携带的微生物和酶会促使螃蟹发生腐败变质，影响其品质安全，损害消费者的身体健康。螃蟹新鲜度常用的检验方法一般分为感官检验、物理检验、化学检验和微生物检验等。但是，这些传统测定方法存在着主观性大、耗时长、操作程序复杂、需要专业的人员、对产品有破坏性等缺点。因此，开发一些快速无损检测技术，具有较大的应用前景。其中指示型智能包装材料的研发可以实现食品在生产到消费整个流通环节中品质的监控，是一种监测食品内部主要成分是否发生变化的有效手段。因此本研究开发一种可溯源性三维码用于监控螃蟹在整个冷链运输过程中的品质变化信息。目前市场上存在的二维码在物流跟踪、溯源等方面功能性较低,识别能力较弱，容易被修改替换。近而使得不法商家对其信息进行篡改，违法盗用后提高劣质商品的价值，从中谋取暴力。且二维码难以实现对食品品质信息的在线判别分析。三维码的设计是在二维码的基础上加入矩阵单元渲染颜色作为新的一维，构成了由彩色条码图案组成的三维码。且每一个彩色三维码既包含了二维码携带的溯源信息，又因其通过3D打印技术增加颜色维度，复制难度高，防伪能力强。三维码中增加的第三维颜色维度是通过使用智能包装材料，其能够与食品腐败气体发生反应，导致其颜色变化，从而能够指示其新鲜度，加入这一维使得三维码技术既能溯源，又能指示食品品质变化，是实现螃蟹新鲜度等级判断的关键。现有的三维码的技术中，专利“拉曼三维码的生成方法及识别方法”(201610067273.7)公开了一种在打印二维码之前或之后的二维平面矩阵中打印第三维度拉曼物质阵列，使得所述第三维度拉曼物质阵列与二维码重合形成一种拉曼三维码；但该技术所生成的拉曼三维码在识别过程中需要使用复杂的激光光源获取拉曼信号，操作繁琐，不适用于冷链运输的实时监测。专利“一种智能指示三维码及其对食品质量监控的方法”(201810269922.0)公开了一种智能指示三维码，通过将不同类型的指示剂作为三维码的第三维信息应用于食品检测，但其采用的指示剂主要是化学合成染料，用作食品包装具有安全隐患。其pH指示剂使用单独的花青素稳定性差(受光照、温度、氧气等外界环境的干扰)，不适应于长链的运输。本专利技术是通过制备一种智能包装材料代替独立的花青素。因此有必要专利技术一种新型、便捷、稳定的绿色三维码并应用于食品的质量检测。
技术实现思路
针对现有技术的溯源困难、难以实现在线实时监测问题，本专利技术旨在解决所述问题之一，公开一种螃蟹新鲜度指示的可溯源性三维码设计；在可溯源性二维码基础上，利用3D打印技术添加智能包装材料形成三维码，最终可以实现从终端设备扫描三维码获取螃蟹的溯源信息和新鲜度指标质量信息。本专利技术提供一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，具体实施步骤如下：步骤一、根据螃蟹自动分级设备与系统实现对不同等级的螃蟹进行判别，以螃蟹的等级判别结果与产地信息生成对应二维码后建立螃蟹二维码溯源原始档案，并上传到指定云端设备，存入相应的数据库；步骤二、通过3D打印技术结合电化学控制程序在玻璃纸薄块中打印出步骤一所述二维码；二维码的数据层是由21个码元组成，所述码元分为白色码元和彩色码元，扫描白色码元时代表二进制的0，彩色码元代表二进制的1；所述彩色码元部位以凹部部位的形式显现；白色码元以凸部部位的形式显现，从而形成立体三维码；将立体三维码的凹部部位中的右上角301、左上角302、左下角303作为定位区域；采用3D打印技术将普通的黑色易干油墨填充到定位区域；定位区域之外的凹部部位作为检测区域；将智能包装材料填充到检测区域，然后置于烘箱烘干；得到螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码。优选的，步骤一中所述螃蟹自动分级设备与系统是一种能根据螃蟹重量、雌雄、成熟度对螃蟹多指标分级的装置与系统。优选的，步骤一中所述二维码经智能终端设备扫描后，生成相应的以时间为名称的网页(web)形式储存；在web界面中螃蟹的属性值以链接形式供智能终端设备查看及调用。优选的，步骤二中所述凹部部位的厚度为1-2mm。优选的，步骤二中所述定位区域填充厚度为1-2mm；所述检测区域填充厚度为1-2mm；烘箱的温度为30～40℃，时间为30～40h。优选的，步骤二中所述智能包装材料为以天然花青素为指示剂，高分子材料为基底层的智能包装材料；所述高分子材料包括壳聚糖、淀粉、聚乙烯醇或琼脂。性能测试：智能指示三维码的灵敏度和稳定性测试；1)灵敏度测试：通过将螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码指示一定浓度的三甲胺，获取不同反应时间下三维码的颜色变化；2)稳定性测试：将三维码单独放置于4℃环境下16天检测其颜色变化。本专利技术还提供一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的应用，具体实施步骤如下：(1)建立智能包装材料与螃蟹新鲜度定性定量模型螃蟹储藏过程中因腐败变质产生的气体会改变三维码中智能包装材料的颜色，因此需要将获取的智能包装材料颜色信息与螃蟹新鲜度建立模型关系，从而通过智能包装材料颜色变化获取螃蟹质量信息。将螃蟹与智能包装材料共同存放，实时获取智能包装材料随着螃蟹新鲜度改变而产生的颜色变化信息，并按照GB5009.228-2016规定的半微量凯氏定氮法测定螃蟹的挥发性盐基氮(TVB-N)值。提取智能包装材料在整个螃蟹储藏期间的颜色信息，获取差值图谱后与螃蟹新鲜度信息分别建立定性和定量模型；(2)智能设备APP的设计：选取步骤(1)的最佳定性模型和定量模型通过计算机程序编写语言嵌入到APP程序编写，程序的编写包括白色码元和彩色码元的识别、码元的解码、以及信息的还原、与三维码的识别步骤；(3)螃蟹状态信息的获取：三维码与螃蟹共同存放，在需要获取螃蟹等级信息时，通过所设计的APP获取三维码图像，通过定位区域指示三维码的位置；然后提取检测区域中的颜色信息发送给云端服务器，服务器接收终端发送的检测区颜色信息后，调取螃蟹溯源信息，然后将信息储存为web文件后发送给智能终端设备。优选的，步骤(1)中所述定性模型主要通过线性判别分析(LDA)、(K-近邻算法)KNN、最小二乘支持向量机(LS-SVM)将螃蟹分为三类：新鲜、次新鲜、腐败三个等级标准，选取模型识别率最高的为最佳模型。优选的，步骤(1)中所述定量模型是通过反向区间偏最小二乘筛选法(Bi-PLS)、联合区间偏最小二乘筛选法(Si-PLS)、反向传播人工神经网络(BP-ANN)模型建立不同储存天数下螃蟹的挥发性盐基氮含量与智能包装材料的差值图谱的相关关系，选取相关系数大，均方差误差小的为最佳模型。所述智能包装材料的制备步骤如下：步骤一，指示层的制备：选择富含花青素的果蔬、谷物或花卉，烘干研磨，经筛网过滤得到粉末，加入乙醇溶液，混合后置于恒温水浴锅中一段时间，然后经中速过滤纸过滤得到的上层清液，即为花青素醇溶液；再通过旋转蒸发仪旋转蒸发，得到花青素浓缩液，最后将其置于-60～-20℃的冰箱里预冻6-12h后，真空冻干成粉；通过pH示差法测定花青素的含量。所述果蔬、谷物或花卉包括玫瑰茄、黑豆、黑枸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：步骤一、根据螃蟹自动分级设备与系统实现对不同等级的螃蟹进行判别，以螃蟹的判别结果与产地信息生成对应的二维码，然后建立螃蟹二维码溯源原始档案，上传到指定云端设备，存入相应的数据库；步骤二、通过3D打印结合电化学控制程序在玻璃纸薄块中打印出步骤一生成的二维码；二维码的数据层是由21个码元组成，所述码元分为白色码元和彩色码元，扫描白色码元时代表二进制的0，彩色码元代表二进制的1；所述彩色码元部位以凹部部位的形式显现；白色码元以凸部部位的形式显现，从而形成立体三维码；将立体三维码的凹部部位中的右上角(301)、左上角(302)、左下角(303)作为定位区域；采用3D打印技术将普通的黑色易干油墨填充到定位区域；定位区域之外的凹部部位作为检测区域；将智能包装材料填充到检测区域，然后置于烘箱烘干，得到螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码。

【技术特征摘要】
1.一种螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：步骤一、根据螃蟹自动分级设备与系统实现对不同等级的螃蟹进行判别，以螃蟹的判别结果与产地信息生成对应的二维码，然后建立螃蟹二维码溯源原始档案，上传到指定云端设备，存入相应的数据库；步骤二、通过3D打印结合电化学控制程序在玻璃纸薄块中打印出步骤一生成的二维码；二维码的数据层是由21个码元组成，所述码元分为白色码元和彩色码元，扫描白色码元时代表二进制的0，彩色码元代表二进制的1；所述彩色码元部位以凹部部位的形式显现；白色码元以凸部部位的形式显现，从而形成立体三维码；将立体三维码的凹部部位中的右上角(301)、左上角(302)、左下角(303)作为定位区域；采用3D打印技术将普通的黑色易干油墨填充到定位区域；定位区域之外的凹部部位作为检测区域；将智能包装材料填充到检测区域，然后置于烘箱烘干，得到螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码。2.根据权利要求1所述的螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，步骤一中所述螃蟹自动分级设备与系统是一种能根据螃蟹重量、雌雄、成熟度对螃蟹多指标分级的装置与系统。3.根据权利要求1所述的螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，步骤一中所述二维码经智能终端设备扫描后，生成相应的以时间为名称的web形式储存。4.根据权利要求1所述的螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，步骤二中所述凹部部位的厚度为1-2mm；步骤二中所述定位区域填充厚度为1-2mm；所述检测区域填充厚度为1-2mm。5.根据权利要求1所述的螃蟹新鲜度等级判别的可溯源性三维码的制备方法，其特征在于，步骤二中所述烘箱的温度为30～40℃，时间为30～40h。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊俊，石海军，黄晓玮，李志华，邹小波，石吉勇，史永强，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32