[发明专利]基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置

权利要求书

1.基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法，其特征在于，光源发出的紫外/可见光通过准直镜传递至装有用去离子水稀释100倍的牛乳的比色皿中并与牛乳相互作用，光谱检测模块接收到透射光信号并将其转换为数字信号然后传递给运算控制模块，运算控制模块计算出牛乳的脂肪、蛋白质、乳糖、总固形物含量并通过显示器反馈给用户，电源模块为所述基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析装置供电；

所述基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法包括以下步骤：

（1）样本准备：取牛乳样本1 mL，倒入盛有100 mL去离子水的烧杯中，充分搅拌均匀，得到稀释牛乳样本；

（2）设置参考光谱：通电预热所述基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析装置20分钟，关闭光源（4），采集并保存暗光谱T_d，打开光源，将盛有去离子水的比色皿（3）放入所述比色皿支架（6）中，采集并保存参考光谱T_w；

（3）采集待测牛乳样本的紫外/可见吸光度光谱：将稀释牛乳样本加入所述比色皿（3）中，将所述比色皿（3）放入所述比色皿支架（6）中，采集并计算待测牛乳样本的透射光谱T_s并计算出待测牛乳样本的紫外/可见吸光度光谱A；

所述牛乳紫外/可见吸光度光谱A的计算方法为：A=log（（T_w-T_d）/(T_s -T_d);

所述牛乳紫外/可见吸光度光谱A的波长范围为183-650 nm；

（4）分析待测牛乳样本乳成分：用偏最小二乘回归算法计算出牛乳的脂肪、蛋白质、乳糖、总固形物含量；

所述偏最小二乘回归算法计算公式为：

Y=B·A+c

式中Y是算法的输出值，是一个四维矩阵，每一维依次是待测牛乳样本的脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量，B是系数矩阵，A是待测牛乳样本的紫外/可见吸光度光谱矩阵，c是常数项；

算法中系数矩阵B和常数项c的确定方法包括以下步骤：

a.样本准备，取乳成分含量分布范围较广的牛乳样本大于100个，每个样本取1 mL，倒入盛有100 mL去离子水的烧杯中，充分搅拌均匀，得到稀释牛乳样本；

b.数据采集：用所述基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析装置采集每个牛乳样本的紫外/可见吸光度光谱，用标准方法分别测出每个牛乳样本的脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量真实值；

c.确定模型参数B和c：以牛乳样本的紫外/可见吸光度光谱和用标准方法测得的脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量真实值为输入量，用偏最小二乘回归算法计算出系数矩阵B和常数项c；

（5）显示计算结果。