第-一-章-食品无损检测：绪论ppt课件.ppt

食品无损检测食品无损检测潘磊庆潘磊庆 南京农业大学食品科技学院南京农业大学食品科技学院 E-mail: pan_Tel : 025- 8439 9016 138 5179 43012022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院2食品无损检测食品无损检测作作 者：者： 陈斌陈斌 ISBN： 750255175 出版社：出版社：化学工业出版社化学工业出版社出版日期：出版日期：2004-3-1 定定 价：价：25.00元元 作作 者：应义斌者：应义斌 韩东海韩东海 主主 编编出版社：出版社： 化学工业出版社化学工业出版社 出版日期：出版日期：2005 年年5月月定定 价：价：40.00元元作者：邹小波作者：邹小波/赵杰文赵杰文 出版社：轻工业出版社出版社：轻工业出版社 出版日期：出版日期：2008-1-1 市场价：市场价：35.00 第一章 绪论本章要点：本章要点：了解了解 1. 1. 常用的无损检测技术；常用的无损检测技术； 2. 2. 无损检测技术的应用。无损检测技术的应用。掌握掌握 1. 1. 食品、农产品、品质的概念；食品、农产品、品质的概念； 2. 2. 无损检测的定义和原理；无损检测的定义和原理； 3. 3. 无损检测一般步骤。无损检测一般步骤。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院4 一一 农产品农产品 / 食品食品 / 品质品质 农产品农产品: : 一般是指从农业生产中获得的产品，如谷物、一般是指从农业生产中获得的产品，如谷物、水果、蔬水果、蔬 菜、肉、蛋、奶、水产品等菜、肉、蛋、奶、水产品等初级产品初级产品；2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院52022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院6 食品食品: : 指指经过一次加工经过一次加工的各种食用油、糖类、奶粉、蛋粉、的各种食用油、糖类、奶粉、蛋粉、 面粉等，以及加工成半成品和成品的面条、面包、馒头、面粉等，以及加工成半成品和成品的面条、面包、馒头、 糕点、豆腐、果汁、果酱、粥饭等。糕点、豆腐、果汁、果酱、粥饭等。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院72022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院8 食品与农产品的食品与农产品的品质品质有三个方面的内容：有三个方面的内容： 一是反映物体外表特征的一是反映物体外表特征的外部品质外部品质； （表面颜色、表面光泽、表面平整度、物体的外表形状以及尺寸表面颜色、表面光泽、表面平整度、物体的外表形状以及尺寸大小等内容大小等内容 ） 二是反映物体基本二是反映物体基本物理性质物理性质的品质；的品质； （质量、密度、弹性、硬度和黏度等内容质量、密度、弹性、硬度和黏度等内容 ） 是反映物体内部特征的是反映物体内部特征的内部品质内部品质。 （安全性、成熟度、新鲜度、营养成分的组成、味觉、口感、病安全性、成熟度、新鲜度、营养成分的组成、味觉、口感、病虫害的检测等内容虫害的检测等内容 ）2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院9苹果苹果2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院10二、无损检测简介二、无损检测简介 无损检测无损检测: : （非破坏性检测）在非破坏性检测）在不破坏不破坏待测物原来的状态、化学待测物原来的状态、化学 性质等前提下，为了性质等前提下，为了获取获取与待测物的与待测物的品质有关品质有关的内的内 容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方 法。法。 2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院11 优点：优点： 与与现行的理化分析法不同，无损检测的方法无需大量的试剂现行的理化分析法不同，无损检测的方法无需大量的试剂、 溶剂溶剂等等化学药品化学药品，不会造成环境污染。，不会造成环境污染。 无损检测无损检测的方法不需要分析的的方法不需要分析的前处理工作前处理工作，试样制作简单，试样制作简单， 可可迅速分析，且分析精度高。迅速分析，且分析精度高。 无损检测无损检测的方法因能的方法因能即时检测即时检测，适用于在线检测，适用于在线检测( (即在即在流水线流水线 上上检测检测) )。 无损检测无损检测的方法可以在的方法可以在单元操作单元操作下获得下获得多个信息多个信息。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院12缺点：缺点： （1 1）初次投入初次投入的成本比较高，适合规模化生产；的成本比较高，适合规模化生产； （2 2）对产品中的）对产品中的微量成分微量成分的检测比较困难。的检测比较困难。 （农药、兽药残留等）（农药、兽药残留等）2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院13应用形式：应用形式： 一、一、生产过程生产过程质量控制中的无损检测。质量控制中的无损检测。 它可以它可以剔除剔除每道生产工序中的每道生产工序中的不合格不合格产品，并把检测结果反产品，并把检测结果反 馈到生产工艺中去，指导和改进生产，监督产品的质量。馈到生产工艺中去，指导和改进生产，监督产品的质量。 二、用于二、用于成品成品的的质量控制。质量控制。 它主要是检验产品它主要是检验产品是否符合是否符合国家或行业的质量国家或行业的质量标准标准，保证食，保证食 品与农产品的安全性。品与农产品的安全性。 三、产品三、产品流通和贮藏流通和贮藏过程中的过程中的品质监测。品质监测。 规定的保质期、保存期中的规定的保质期、保存期中的品质监控品质监控，同时也为及时发现伪，同时也为及时发现伪 劣产品劣产品，打击制假和不合格产品提供，打击制假和不合格产品提供科学的依据科学的依据。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院14三、无损检测原理三、无损检测原理 原理：原理：从外部给待测物一个激励能量，待测物受激励能量影响从外部给待测物一个激励能量，待测物受激励能量影响 时，从输入和输出的关系可获得待测物的物理化学特性。时，从输入和输出的关系可获得待测物的物理化学特性。待待测测物物信信号号放放大大器器信号信号检测检测处理处理待测物待测物物理物理化学化学特性特性反馈信息反馈信息2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院15无损检测方法： 射线射线检测检测电学和电磁电学和电磁检测检测计算机计算机图像处理图像处理声声和和超声超声检测检测光学光学方法检测方法检测力学方法力学方法检测检测2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院16四、常用无损检测技术四、常用无损检测技术 (1)(1)力学方法力学方法 利用食品与农产品的利用食品与农产品的力学特性力学特性( (如振动频率、振动的如振动频率、振动的吸吸 收、硬度、弹性等特性收、硬度、弹性等特性) )进行检测的方法。进行检测的方法。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院17 声波透射法：声波透射法：测定测定牛乳牛乳中中脂肪脂肪含量及大豆的含量及大豆的水分水分； 超声波超声波：检查：检查家禽的肉质、家禽的肉质、脂肪层厚度脂肪层厚度、里脊肉断面等、里脊肉断面等；（物体物体 中密度有差异处的反射波）中密度有差异处的反射波） 激激振振法：法：测定测定苹果、西瓜等的苹果、西瓜等的成熟度和内部缺陷成熟度和内部缺陷，以及测定蛋，以及测定蛋和和 罐头罐头食品的食品的新鲜度新鲜度等。等。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院18(2)(2)光学方法光学方法 利用利用紫外光、可见光、红外光紫外光、可见光、红外光等光线和物体的相互作用而产等光线和物体的相互作用而产生的生的透射、反射和吸收透射、反射和吸收等现象进行检测的方法。等现象进行检测的方法。 光和待测物相互作用过程中，从紫外光到可见光范围内的光光和待测物相互作用过程中，从紫外光到可见光范围内的光线能使组成食品与农产品物质的线能使组成食品与农产品物质的电子产生激励电子产生激励； 2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院19 紫外光：紫外光：作激励光源照射食品与农产品表面获得作激励光源照射食品与农产品表面获得荧光辐射荧光辐射，根据，根据 荧光的强度荧光的强度可以判别食品与农产品上附着的微生物的可以判别食品与农产品上附着的微生物的代代 谢物谢物( (主要是霉菌主要是霉菌) )。如。如花生类干果花生类干果上附着的微生物及其上附着的微生物及其 代谢物代谢物( (如黄曲霉素会发出荧光如黄曲霉素会发出荧光) )。 近红外线：近红外线：测定食品与农产品的成分含量，可在测定食品与农产品的成分含量，可在40s40s内实时测定内实时测定 水分、碳水化合物、蛋白质、脂肪等水分、碳水化合物、蛋白质、脂肪等9 9种食品的种食品的主要主要 成分成分。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院20 (3) (3)电磁学方法电磁学方法 电磁法分为电磁法分为主动特性法主动特性法和和被动特性法被动特性法两种。两种。 主动特性法：主动特性法：是利用待测物是利用待测物自身所具有自身所具有的某种电磁特性的某种电磁特性( (如生如生 物电等物电等) )的测量方法；的测量方法； 被动特性法：被动特性法：是将待测物置于电磁场内，利用其是将待测物置于电磁场内，利用其受电磁影响受电磁影响 后反过来对外部环境施加影响的特性的测量方后反过来对外部环境施加影响的特性的测量方 法。例如核磁共振法。例如核磁共振(NMR)(NMR)和电子自旋共振和电子自旋共振(ESR)(ESR) 等。等。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院21 (4)(4)放射线法放射线法 X X射线、射线、 射线射线：一样具有透射、反射和漫射等性质。：一样具有透射、反射和漫射等性质。 X X射线主要用于：射线主要用于：测定物体的密度差、判别内部缺陷和异物检测定物体的密度差、判别内部缺陷和异物检出。出。 判定球形瓜果类食品中的判定球形瓜果类食品中的空洞空洞( (例如西瓜的空洞例如西瓜的空洞) )； 判定生菜的判定生菜的结球度结球度； 测定已损伤苹果及柑橘类水果的测定已损伤苹果及柑橘类水果的内部品质内部品质；2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院22五、无损检测的步骤五、无损检测的步骤建立物理信号和食品与农产品品质指标的一般步骤如下。建立物理信号和食品与农产品品质指标的一般步骤如下。 选择合理的选择合理的检测系统检测系统和检测系统的和检测系统的参数设定参数设定。 收集包括可能出现的收集包括可能出现的所有状态的样本所有状态的样本，一般需要量在，一般需要量在50508080个个左右，其中一部分用作左右，其中一部分用作定标方程定标方程的的建立建立，另一部分用作对定标方程，另一部分用作对定标方程的的检验检验。 按按统一的检测方法统一的检测方法对全部样本进行对全部样本进行物理信息物理信息的测定。的测定。 按国家标准或行业标准用法定的按国家标准或行业标准用法定的化学方法化学方法测量全部样本的待测量全部样本的待测测成分成分的含量。的含量。 运用运用化学计量学方法化学计量学方法建立定标样本化学测量值与物理检测数据建立定标样本化学测量值与物理检测数据之间的之间的定标方程定标方程； 将将预测样本预测样本的的物理检测数据物理检测数据代人定标方程计算出代人定标方程计算出待测成分的理待测成分的理论计算值论计算值。 进行预测样本的进行预测样本的预测计算值预测计算值与与化学测量值化学测量值之间的之间的误差误差计算与分计算与分析，若析，若误差不能达到预定的要求误差不能达到预定的要求，则需要，则需要改变定标方程改变定标方程的建立的建立 方法，方法，返回到第步重新建立定标方程。返回到第步重新建立定标方程。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院232022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院24物理检测参数与物料的待测成分之间建立关联的步骤和联系2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院25六、过程检测五个发展阶段六、过程检测五个发展阶段分析化学的发展过程分为分析化学的发展过程分为五五个阶段：个阶段： 离线检测离线检测(off-line)(off-line)、 现场检测现场检测(at-line)(at-line)、 侧线在线检测侧线在线检测(on-line)(on-line)、 定位实时在线检测定位实时在线检测( (in-line)in-line) 非接触性检测非接触性检测(noninvasive)(noninvasive)。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院26七、无损检测应用实例 加拿大加拿大/ /输出小麦输出小麦/ /小麦的小麦的蛋白质蛋白质含量含量/ /每年的样品约为每年的样品约为6060万万: : 80 809090采用采用近红外无损检测近红外无损检测法法传统的凯氏传统的凯氏(Keldal)(Keldal)定定氮法；每年可节约氮法；每年可节约5050万美元检测费用。万美元检测费用。 米的食味主要因素米的食味主要因素/ /蛋白质、水分、淀粉蛋白质、水分、淀粉等等 日本北海道农业试验场需要改良水稻的品种，由于季节性限日本北海道农业试验场需要改良水稻的品种，由于季节性限制，要求半年内检查万个样品制，要求半年内检查万个样品效率高效率高9090倍的倍的近红外法近红外法，成功，成功地解决了困难。地解决了困难。 2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院27 光学无损检测和计算机图像处理光学无损检测和计算机图像处理 青果物色彩分级机青果物色彩分级机： 分级的判定项目有成熟度、果皮色、受伤、变色果、果表面凹分级的判定项目有成熟度、果皮色、受伤、变色果、果表面凹凸、二维图像、尺寸等。凸、二维图像、尺寸等。 1986/ 1986/日本：该机每小时选果日本：该机每小时选果6500065000只，相当于每天分选黄岩蜜只，相当于每天分选黄岩蜜橘橘6060吨，而且由于分选工序少，可大大减少水果的碰撞损伤。吨，而且由于分选工序少，可大大减少水果的碰撞损伤。 米粒色选机米粒色选机： 日本日本/ /稻米稻米挑出霉变米粒和未成熟米粒及其他杂质。挑出霉变米粒和未成熟米粒及其他杂质。2022年7月26日星期二南京农业大学食品科技学院28