基本信息
- 项目名称：
- 基于电子舌的榨菜盐分快速测定装置研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本装置基于电子舌技术对榨菜半成品的盐分进行间接测定，免去国标法检测的不便，提高了检测的效率，为榨菜行业盐分测定提供一种快速、准确的测定方法。 装置的构建经过前期电极选择、国标法验证从而确定电极。利用电极进行信号采集，数模转换以及单片机处理，从而构建电子舌装置。该装置具有无损检测、快速检测、在线检测的特点，且液晶显示，直观显示盐分含量。
- 详细介绍：
- 电子舌技术是20世纪80年代中期发展起来的一种集结分析、识别液体味道一体化的新型检测手段，它主要由采样装置、传感器阵列和模式识别系统组成。现已被广泛应用于食品、医药、化妆品、化工、环境监测等领域，但该项技术在榨菜盐分快速检测方面却未见报道。目前，榨菜盐分测定方法自动化程度不高，测定结果速度慢且滞后于生产，不能满足在线智能检测的新要求，传统测定方法存在的缺陷已经成为遏制企业发展的瓶颈。现今各榨菜企业亟需3min内在线测定榨菜盐分含量的技术，而研制这种榨菜盐分在线快速测定装置，为榨菜行业盐分测定提供一种新型的快速测定方法，既可改进现有的榨菜生产工艺，也可使整个生产流程更加自动化，缩短榨菜生产的时间，降低生产成本，具有重大的现实意义和经济效益。 本装置的构建首先经过前期选择电极寻找电信号与脱盐液盐分含量的相关性，通过国标法验证从而确定电极。由于具体需要选取能够测定较高浓度的DJS-10C型电导电极和701复合钠离子电极，能够感应的浓度范围较大，满足榨菜脱盐液盐分含量较高的要求。在信号采集方面先给电极串联一个适当的电阻，电阻（因为精度的需要，电阻值要远小于溶液变化的阻值）与电极加上适当的电压，然后取得电阻两端的电压，经运放器运算放大电路，把电压值放大，将放大后的电压送入AD转换器，实现将模拟信号转换成数字信号；最后把转换后的数字信号送入单片机处理。单片机处理过程是首先从AD中取得数据之后，用已知溶液浓度定标，绘制表格，然后将未知浓度测量的数据与表中数据对比，以此得到溶液浓度，最后单片机将处理的结果送到1602液晶显示器显示直观反映出榨菜脱盐液的盐分含量。 本装置提高了检测效率，实现在线无损检测，适应企业的发展需要，改变了传统的检测模式，为相关领域的发展创新提供可行性依据。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计的目的 榨菜是中国的特色蔬菜，主要分布在我国的浙江、重庆等地。目前，榨菜脱盐液盐分测定方法为国标法，检测自动化程度不高，测定速度慢且滞后于生产。 本作品拟使用电子舌技术研制出一种榨菜盐分快速测定的装置，为榨菜行业盐分测定提供一种快速、准确的测定方法。 2.基本思路主要分为三个步骤： （1）确定榨菜盐分浓度与电极信号的关系：确定标准氯化钠溶液与其电信号的关系，绘制盐浓度标准曲线，测定榨菜脱盐液电信号，预测榨菜盐分含量，国标法验证； （2）构建电子舌装置：电极选取、信号采集、模数转换、单片机处理、装置构建、标准盐溶液测定、相关性分析、国标法验证显示数据； （3）榨菜半成品含盐量的测定：电子舌测定榨菜脱盐液盐分、确定榨菜成品盐分含量、国标法验证、生产线验证。 3.创新点 （1）无损检测：不破坏榨菜原来的物理状态和化学性质； （2）快速检测：电极传感阵列的响应时间非常迅速，测定时间短 （3）在线检测：为榨菜行业已实现的在线生产提供在线检测，实时检测榨菜盐分含量； （4）查新结果显示，目前国内尚无类似的检测装置。 4.技术关键 （1）建立标准曲线：测定大量标准盐溶液的电信号，构建模拟数据集，基于模拟数据绘制标准曲线。 （2）灵敏度的控制：筛选多种电极，消除盐分中干扰离子，使测定更精确。 5.主要技术指标 （1）榨菜盐分检测的精确度：0.01% （2）榨菜盐分检测的适用范围：0-10% （3）样品检测时间：3分钟内
科学性、先进性
- （1）灵敏度高。本装置选择了上海雷磁DJS-10C型电导电极和上海越磁701型复合钠离子电极，综合考虑榨菜盐分的干扰离子，提高检测的灵敏度和精确性； （2）盐分浓度直观显示。该装置使用了液晶显示，可直观显示盐分浓度，数据可重现性好，方便了生产检测。 （3）生产检测流程简化。改变了现榨菜行业使用国标法测定盐分含量的不便，能够实现在线检测，为今后的自动化榨菜品质控制提供了条件。 （4）生产检测时间缩短。根据调研，现在榨菜企业亟需快速测量榨菜盐分的技术。该装置可以实现3分钟内榨菜盐分的测定，为榨菜行业生产提供了方便。 （5）无损检测。该装置利用间接的方法测定出榨菜成品的盐分含量，无需破坏榨菜原有物理状态和化学性质，实现了无损检测。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2010年12月获第十二届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛校级一等奖。
作品所处阶段
- 本作品目前处于实验室调试阶段。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术特点和优势 （1）直观显示结果，简化检测流程； （2）缩短检测时间，提高生产效率； （3）操作简便，易于使用； （4）适用性强，成本低，易于推广。 2.适应范围 该装置主要针对榨菜行业中榨菜半成品的盐分含量进行测定，适用于各大中型榨菜企业生产线。本装置实现在线检测，缩短检测时间，实现自动化控制，提高生产效率。可将该装置运用于酱腌菜等其他产品检测领域，依据其在线和无损检测的优势相信会有更加广阔的应用前景，当然这还需要大量实验的验证和支持。 3.市场分析和经济效益预测 （1）市场分析目前，我市现有榨菜加工企业近120家，年产量在3000吨以上企业30余家。有初加工大户2万余户，其中生产规模在100吨以上的加工大户近1000户。 （2）经济效益分析根据了解，去年涪陵地区榨菜总产量129.1万吨，全年产销成品榨菜37万吨。以每吨榨菜检测一次盐分含量计，国标法测定榨菜盐分含量时间约40分钟，装置测定需3分钟，节省37分钟，根据以上数据得出年结余工资为170万余元。
同类课题研究水平概述
- 1.盐分的常规测定方法 目前，榨菜盐分测定方法是传统的国标（AgNO3滴定）方法，这种方法的优点在于测定时精密度达到±0．0003％，精确度达到0．0001％以上。但缺点为该方法对操作人员的技术要求很高，操作水平的高低直接关系到测定结果的准确度。滴定法的优点为该法具有较强的适用范围，测定结果也较可靠。缺点为操作较繁琐，若使用自动电位滴定仪，仪器价格也较高。 2.电子舌在食品检测中的应用现状 国内电子舌应用的研究较少，主要集中在茶叶品质鉴别和饮料识别等方面，国外的研究主要是针对于酒类品质的鉴定和年份确定、乳品加工过程主温度和时间的控制以及微生物的检测方面。浙江工商大学的牛海霞以多频脉冲电子舌为研究手段,以有机磷类农药与拟除虫菊酯类农药作为研究对象, 根据电子舌具有检测速度快、样品前处理简单等优点初步探索多频脉冲电子舌在农药检测中的应用。浙江大学的吝涛将痕量重金属现场自动检测电子舌仪器和便携式可燃性气体检测电子鼻的硬件和软件进行设计与实现。目前，国内外关于电子舌在榨菜品质控制方面的应用研究尚属空白。 3. 无损检测技术的应用现状 无损检测技术在食品加工领域，如材料的选购、加工过程中品质的变化、流通环节的质量变化等过程中都起到保证食品质量与安全的监督作用，在节约能源和原材料资源、降低生产成本、提高成品率和劳动生产率方面也起到积极的促进作用。屠振华、籍保平等使用CCD近红外光谱仪采集芒果的漫反射光谱信息，并应用近红外定量分析技术开展了芒果内部品质的检测研究；浙江大学的李晓丽对基于机器视觉及光谱技术的茶叶品质无损检测方法进行了研究。尚未查阅到在榨菜行业中应用的相关研究内容。 4.国内外盐分测定仪研制的进展 近年来，市场上也有一些盐度计的出现，此类盐度计的原理是光线从一种介质进入另一种介质时会产生折射现象。利用盐溶液中可溶性物质含量与折光率在普通环境下成正比例，可以测定出盐溶液的折光率，这样盐度计/折射仪就求算出盐的浓度，是折射仪（折光仪）的细分型。此类盐度计存在适用浓度范围受限、精度不够、操作不适用于在线生产等问题。北京中西远大科技有限公司提供的钠离子浓度计测定Na＋浓度范围是23g /L～ 0.023μg/L，适用范围为pH≥12，不适合于榨菜等食品的盐度检测。汪新新等研制了海水电导盐度计，但是测定的浓度过高且专性不强。
