[发明专利]一种食用菌干燥状态在线评估方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种食用菌干燥状态在线评估方法及系统，该方法包括：在线获取待测食用菌在干燥过程中的核磁信号图，以及与核磁信号图对应的体表红外分布图，核磁信号图和体表红外分布图构成状态辨识特征图；将状态辨识特征图输入至干燥状态分析模型，获取干燥状态分析模型输出的干燥状态分析结果；其中，干燥状态分析模型是基于状态辨识特征矩阵样本以及与状态辨识特征矩阵样本对应的干燥状态分析结果标签训练后得到的。本发明实施例提供的食用菌干燥状态在线评估方法及系统，综合利用核磁成像和热红外监测技术直接对食用菌进行在线干燥监控，结合深度卷积神经网络分析，在保证产品完整性的同时，提高了检测的效率和精度。

技术领域

本发明涉及农产品加工技术领域，尤其涉及一种食用菌干燥状态在线评估方法及系统。

背景技术

食用菌由于营养价值丰富，富含蛋白质、氨基酸、膳食纤维、矿物质、维生素以及香菇多糖和各种活性因子，深受消费者的喜爱。比如素有“菇中之王”美称的香菇，是世界第二大食用菌。鲜香菇质地细嫩，含水率高达80%（湿基）以上，采收后鲜度迅速下降，从而会引起开伞、菌褶褐变、菇体萎缩等问题，影响风味和商品价值。但食用菌不易贮存，若将其干燥则附加值倍增。

热风干燥（hot air drying，简称HAD）是以热空气为干燥介质，利用煤、石油、天然气等热源提供热量，热空气经风机进入干燥室内，物料表面的水分受热汽化而扩散至周围空气中，干燥期间传质、传热同时进行。因投资较低、操作方便、易于控制，仍是目前香菇干燥的最常用方法之一。

热风干燥过程中往往由于温度过高或干燥时间较长，可引起物料色泽劣变、营养成分降解，甚至产生焦糊现象。针对此类问题，需要对干燥过程中进行监测，通常有直接和间接监测。

间接监测是利用监测干燥室内温度、湿度、热风速度等建立模型后预测干燥状态。例如：通过建立不同风温、风速、装载量及放置方式对食用菌干燥品质的影响，得到食用菌热泵干燥特性曲线，并通过SPSS软件对实验数据进行拟合，建立食用菌热泵干燥动力学模型。但间接检测所使用的模型预测法的测量结果，根据具体工况必然存在很大误差，不同食用菌干燥模型在指导其它食用菌、甚至同一品种的食用菌的实际生产上具有很大局限性。

直接监测就观测物料本身，而常用包括含水率检测法以及磁共振成像技术。其中，含水率检测法就是对物料内部水分变化的监测，传统方法如称重法、电阻法、电容法、介电法、微波法、中子法等仅能测出物料的整体含水率。虽然磁共振成像技术是一种比较理想的测量干燥过程物料内部水分的方法，但均是是离线取样式检测，在食用菌干燥过程中，通过取样放入核磁设备中进行检测，无法实时在线监测干燥过程中水分的变化。

同时，关于在线式检测方面，例如：江南大学自主研发设计的微波真空干燥机，通过设计可以上下移动的玻璃管作为干燥仓，在干燥阶段，设置于微波干燥室中的干燥仓，在检测时，通过拉杆移动到LF-NMR/MRI分析系统的线圈中，同时保证整个过程中真空度和物料量不变，温度波动在可控范围。但在干燥过程中，仅仅对水分扩散监测是不够的。会因物料自身特性而无法保证各部分的干燥均匀性，比如：香菇菌盖和菌柄干燥速率不同，菌柄干燥时间较长，产生焦糊现象，需根据香菇物料特性（如菌柄与菌盖的干燥差异等），同时监测体表温度分布。

综上所述，现有技术中对于菌类在线检测的方法存在检测手段单一、检测精度差，检测效率低的不足。

发明内容

本发明实施例提供一种食用菌干燥状态在线评估方法及系统，用以解决现有技术中对于使食用菌检测的识别率低、检测手段单一的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种食用菌干燥状态在线评估方法，包括：在线获取待测食用菌在干燥过程中的核磁信号图，以及与核磁信号图对应的体表红外分布图，核磁信号图和体表红外分布图构成状态辨识特征图；将状态辨识特征图输入至干燥状态分析模型，获取干燥状态分析模型输出的干燥状态分析结果；其中，干燥状态分析模型是基于状态辨识特征矩阵样本以及与状态辨识特征矩阵样本对应的干燥状态分析结果标签训练后得到的。