[发明专利]提高牛奶质量超声检测精度的方法及检测仪器

说明书

技术领域

本发明属于牛奶质量检测技术领域，特别涉及牛奶质量超声检测中减小温度影响和提高模型预测精度的提高牛奶质量超声检测精度的方法和基于此方法的牛奶质量超声检测仪器。

技术背景

牛奶及奶制品是我们日常生活中必需的营养食品，其质量优劣直接关系到消费者的健康。为保证牛奶及奶制品的质量，从奶牛的科学饲养、原料奶的收购、牛奶及奶制品加工过程质量控制到成品牛奶的合格检验整个过程，都需要对牛奶质量进行检验。对牛奶质量检测的核心内容是对牛奶主要成分含量的测量。传统的牛奶质量检测大都采用化学分析方法，如牛奶中的脂肪测量通常采用巴布考克法，蛋白质含量的测量采用凯氏定氮法，乳糖含量的测量采用碘量法。化学分析方法操作复杂、技术要求高、需要化学试剂、测试时间长，而且测试精度受人为因素和环境因素影响大，越来越不能满足实际检测的需要，特别是在线检测的需要。近些年来，在乳成分分析领域里得到较快发展的红外光谱检测方法，因样品无需预处理，且不被破坏，消耗量少；无需化学试剂，不造成污染；分析速度快等优点得到权威机构的认可。但由于价格昂贵，一次性投入大，制约其广泛应用。应用超声波技术对牛奶质量进行检测是目前值得推广的新方法。该方法除具有红外光谱检测法的优点外，还具有成本低、能同时无损测量多种成分、可以测试不透明液体等优点，是一种真正的绿色检测技术。但现有的基于超声波原理的牛奶质量检测仪器采取的是将牛奶加热到一定温度，并保持恒温，在恒温状态下测量超声参量。因控温精度难以达到很高精度，所以超声参量的测量受温度的影响很大。另外现有的超声牛奶质量检测仪采用的是用一个温度下的超声参量建立的模型，超声参量数少于被测牛奶成分数，多成分含量的测量借助了经验公式，因而对牛奶质量的检测精度还不能满足工程测量的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种牛奶质量超声检测中减小温度影响和提高模型预测精度的牛奶质量超声检测方法及检测仪器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高牛奶质量超声检测精度的方法，对牛奶超声参量测量是在对牛奶加热过程中进行的，牛奶超声参量与牛奶主要成分浓度间的关联校正模型是用牛奶多个温度点处的超声参量建立的，未知浓度牛奶的各成分浓度是用与建模相同温度下测量得到的超声参量代入校正模型进行计算得到的。

测量的超声参量为超声声速和超声衰减系数。

加热过程是从20℃到40℃，牛奶温度从低到高加热，并在加热过程中进行超声参量的测量。

在测量超声参量的同时测量牛奶的温度。

用于建模的超声参量为从20℃到40℃间牛奶两个或两个以上温度点处的超声参量。

关联校正模型为从20℃到40℃间牛奶两个或两个以上温度点处的声速和衰减系数的偏最小二乘2型PLS2算法建立的多元线性回归模型。

一种提高牛奶质量超声检测精度的测试仪器，包括：由多功能微处理器组成的主控模块、超声发射电路模块、超声接收电路模块、超声接收和发射探头、样品池、温度测试电路模块、牛奶加热温度调节模块、自动进样/清洗模块；主控模块分别与超声发射电路模块、超声接收电路模块、温度测试电路模块、牛奶加热温度调节模块、自动进样/清洗模块相连；超声发射电路模块连接超声发射探头、超声接收电路模块超声接收探头；主控模块产生的进样信号发送到自动进样/清洗模块，主控模块产生的加热信号发送到牛奶加热温度调节模块，温度测试电路模块检测到的温度信号发送到主控模块，主控模块产生的控制信号发送到超声发射电路模块，超声接收电路模块接收的信号传送到主控模块，主控模块在测量结束时产生的停止加热信号传送到牛奶加热温度调节模块，主控模块计算得到的声速、衰减系数传送到存储器储存，主控模块通过输出显示装置、打印装置及用于连接计算机的串口进行输出。

所述主控模块计算得到的声速、衰减系数，是所述主控模块计算得到的声速、衰减系数，是所述主控模块在加热控制模块从20℃到40℃加热过程中到达20℃到40℃间预设的温度点进行的；所述主控模块根据下列脂肪浓度和蛋白质浓度的预测模型计算得到测试结果：