食品品質無損檢測新技術2023/1/122第一章概述一、課程介紹二、品質的定義與內涵三、無損檢測的特點四、無損檢測的方法五、過程檢測的5個發展階段六、無損檢測的發展與展望2023/1/123主要目錄第一章概述第二章利用電特性的檢測技術第三章利用力學特性的檢測技術第四章利用光學特性的檢測技術第五章利用其他特性的檢測技術第六章化學計量學基本內容與方法2023/1/124第一章概述課程的特點：《無損檢測新技術》是一門涉及物理、化學、電子、光學、計算機、現代儀器分析和應用數學等多學科的綜合技術，因此學習本課程時需要的相關理論比較多。課程的重點：以幾種常用的無損檢測新技術為例，介紹無損檢測的基本原理和方法。課程的目的：立足應用，盡量簡單，初步掌握該技術的有關基礎知識，為進一步學習打下基礎。

一、課程介紹2023/1/125第一章概述二、品質的定義與內涵１.品質的定義： 反映某一物體的某些性質的一個模糊概念。２.品質的分類： 反映物體外表特征的外表品質 反映物體基本物理性質的品質 反映物體內部特征的內部品質2023/1/126第一章概述二、品質的定義與內涵外表品質2023/1/127第一章概述二、品質的定義與內涵外表品質2023/1/128第一章概述二、品質的定義與內涵外表品質2023/1/129第一章概述二、品質的定義與內涵外表品質2023/1/1210第一章概述三、無損檢測的特點1.無須大量的試劑、溶媒等，可減少經費，無環境污染。2.不需要前處理，試料制作簡單，可迅速分析，分析精度高。測試技術簡單，不需要特別熟練的技術。適合各種環境中工作。3.能即時檢測，適用于在線檢測(即在流水線上檢測)。可對產品全數檢查，使品質管理更加合理化，而且為生產過程的自動化創造了條件。4.同一檢體可反復使用。適合對檢體的跟蹤連續測定，例如食品貯藏試驗，可消除檢體間的個體差異，對同一檢體連續多次測定。5.可以在單元操作下獲得多個信息。因而能測得有關食品的綜合信息，如品質特性等。2023/1/1211第一章概述四、無損檢測的方法工作原理圖對象物信號放大器

信號檢測及處理對象物理化學特性輸入能輸出能信號圖1.1

無損檢測方法原理圖按使用的能量分類，無損檢測法有光學方法、放射線法、 電磁法、力學方法及其它方法

2023/1/1212第一章概述四、無損檢測的方法工作步驟1.檢測系統的參數合理選擇；2.收集樣本，一般在50～80個左右，一部分用作定標方程的建立,另一部分用作對定標方程的檢驗；3.對樣本進行物理檢測；4.按標準對樣本進行經典的化學法測量待測指標的含量；5.運用化學計量學建立化學值與物理量間的定標方程；6.將預測樣本的數據代入定標方程算出理論化學值；7.誤差分析，若誤差太大，改變方法，返回到第(5)。2023/1/1213第一章概述四、無損檢測的方法工作關系圖已知含量未知含量關聯模型定標樣品待測樣品化學計量學方法2023/1/1214第一章概述四、無損檢測的方法

利用紫外、可見、紅外等光線和物體的相互作用而產生的吸收和反射等現象。利用紫外光作激勵光源照射食品獲得食品上的輻射熒光，根據熒光的強度可以判別食品上附著的微生物的代謝物；檢出蛋品中霉菌；利用熒光檢測花生類干果上附著的微生物及其代謝物如黃曲霉素。光學方法2023/1/1215第一章概述四、無損檢測的方法Χ、β、Υ等放射線（波長為0.01～10nm）和光一樣具有透射、反射和漫射等性質。Χ、β線主要用于測定物體的密度差、判別內部缺陷和異物檢出。如：判定球形瓜果類食品中的空洞（例如西瓜的空洞）、生菜的結球度判定、已損傷蘋果及柑橘類水果的內部品質測定、罐頭裝填量測定等。用Υ線的透過性測定肉糜中脂肪含量，其測定精度與例行的化學分析法比較，其標準偏差在1%以內，而測定時間僅為5～10s。其中軟Χ射線近來在國內非常受到重視。放射線方法2023/1/1216第一章概述四、無損檢測的方法利用音波和振動可測出食品的品質（硬度、粘度等），檢查對象物內部的組織狀態。利用音波傳播速度的音波透射法測定牛乳中脂肪含量及大豆的水分；用超聲波在物體中密度有差異處的反射波測定法，檢查家禽的肉質、脂肪層厚、里脊肉斷面等；利用激振法或打擊反響音法測定蘋果、西瓜等的成熟度及內部缺陷測定蛋和罐頭食品的新鮮度等。

力學方法方法2023/1/1217第一章概述四、無損檢測的方法電磁法分為主動特性法和被動特性法兩種。主動特性法是利用被測對象自身所具有的某種電磁特性，如生物電等的測量方法；被動特性法是將對象物置于電磁場內，受電磁影響后反過來對外部環境施加影響的特性的測量方法，如：介電常數、核磁共振（NMR）和電子旋轉共振（ESR）等方法。例如：利用食品含水率與其本身電阻、介電常數的相關性，如交流電阻式、直流電阻式、高頻電阻式、高頻電容式等檢測方式。電磁方法2023/1/1218第一章概述四、無損檢測的方法由于食品的氧化等反應過程中會產生光電子，新鮮果品發出的光電子與其活性之間具有較大的相關性，所以，用光電子計數器直接統計光電子數，可以測定食品的氧化過程以及果品的新鮮度。其他如氣相色譜儀、液體色譜分離法用于測定、分析食品成分已較為普遍了。現在也有人從事利用生物傳感器判定果品鮮度和成熟度研究的。化學發光法及其他方法第一章概述四、無損檢測的方法圖解-1

第一章概述四、無損檢測的方法圖解-2

第一章概述四、無損檢測的方法圖解-3

第一章概述四、無損檢測的方法圖解-4

2023/1/1223第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段五、過程檢測的5個發展階段有人將過程分析化學的發展過程分為5個階段，（1）離線檢測（off-line）；（2）現場檢測（at-line）；（3）側線在線檢測（on-line）；（4）定位實時在線檢測（in-line）；（5）非接觸性檢測（noninvasive

）。

2023/1/1224第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段（1）離線檢測

由人工從確定的采樣點取樣，送中心實驗室，按確定的方法進行檢測的過程。原料、中間產品及成品檢測中仍占絕大多數。優點：檢測分析過程嚴格執行標準，數據可靠，可以找專家或通過其它方法對照驗證。問題：1.報告結果不及時，報告結果時間與取樣時間間隔較長，有時嚴重滯后于生產過程；2.對穩定性差的樣品檢測分析結果可能不準確；3.在許多情況下，人工采樣是不允許或不可能的，因為采樣地點危險或采樣可能導致流程的改變或產品的破壞。

2023/1/1225第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段（2）現場檢測

現場檢測與離線檢測的差別是將分析儀器安裝在生產線附近，由人工從生產線上取下樣品后立即測定。現場分析儀器與實驗室中使用的儀器相比，抗環境干擾的能力必須大大增強，現場檢測可以縮短從取樣到檢測的時間，提高了對生產過程的指導性。現場分析儀器大多為一些專項指標所設計，相對比較簡單，操作也比較容易。

2023/1/1226第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段（3）側線在線檢測

從反應裝置或管線通過側線將樣品引出，再通過自動取樣系統將樣品引入儀器進行測量的過程。側線在線檢測有兩種類型：間歇取樣和連續取樣。消除了人工取樣的過程，這對惡劣、危險環境中無法人工取樣的生產過程是非常重要的。與離線和現場檢測相比，在線檢測進一步提高了分析數據的反饋速度，解決了生產裝置閉路控制中的樣品分析問題，同時也避免了樣品脫離反應器或裝置可能導致的樣品變異問題。這類在線檢測的缺點是需要將樣品由取樣部位通過側線引出，并使樣品的溫度、壓力適應分析儀器的需要。

2023/1/12272023/1/1228第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段（4）定位實時在線檢測鑒于側線在線檢測的缺陷，過程檢測又向定位實時在線檢測的方向發展。定位實時在線檢測就是將適當的傳感器或測樣探頭直接插入確定的測樣部位測量所需要的組成或性質數據。由于不再存在樣品的運送或側線傳輸問題，定位檢測可以真正意義上實時檢測,但傳感器或測樣探頭能否抵御測樣環境中各種因素的影響，對具體的檢測過程是值得考慮的問題。

2023/1/1229第一章概述五、過程檢測的的5個發展階段（5）非接觸性檢測非接觸性檢測也許是分析化學及過程檢測分析發展的最高境界。在非接觸性檢測中，儀器不需要接觸和破壞樣品，通過例如光的探測器或微波遙感等方法，即可獲得樣品的有關信息而實現過程控制,光譜在過程檢測中的許多應用大都屬于這類檢測。如在漫反射和透射檢測中光作用于樣品，然后將光所攜帶的樣品信息由探測器檢測，從檢測的光信號中提取樣品的組成或性質信息。

2023/1/1230第一章概述六、無損檢測的發展與展望所謂無損檢測，按其字義講，就是不破壞對象物原來的狀態，為了獲取與對象物的品質有關的內容、性質和成分等物理化學情報所采用的檢查方法。隨著電子工業的飛躍發展，以及各種高精度的傳感器、探測器和高速度的計算機在農產品加工機械和食品加工工業上愈來愈多的應用，徹底對食品進行品質檢測已從需要變成可能。生產的高度自動化、高效率化也要求用全數檢測代替以往的用樣本抽樣檢查的品質管理統計方法，無損檢測法為上述要求提供了充分的可能性。2023/1/1231第一章概述六、無損檢測的發展與展望無損檢測技術應用于農產品和食品加工工業是近30年的事，是高新技術的電子計算機技術和應用物理技術以及農業科學和食品科學相結合的新興的交叉科學，伴隨著各種高精度的光、電、磁、聲、力學等傳感器的研制開發，無損檢測技術在技術發達國家已得到愈來愈廣泛的應用。我國的食品和農產品加工工業從工藝到管理都相當落后，要改變這種面貌，應該全面考慮技術改造和提高技術管理水平的，逐步將高技術應用到這些行業中去。為此，無損檢測技術的研究和應用無疑是高等院校和科研部門、生產廠家必須考慮的問題。

2023/1/1232第一章概述六、無損檢測的發展與展望

加拿大在輸出小麥時主要檢測小麥的蛋白質含量并進行打分，每年檢測為60萬個，現在有80～90%采用近紅外無損檢測法代替傳統的凱氏定氮法，每年可節約50萬美元檢測費用。

米的食味的主要因素是蛋白質含量。日本北海道農業試驗場需要改良水稻的品種，由于季節性限制，要求半年內檢查萬個檢體，但傳統的凱氏定氮法一年只能檢查2千個檢體，用了效率高90倍的近紅外法，成功地解決了困難。

脫脂大豆粉生產時，每隔4h從生產線上取樣分析蛋白質含量。不能準確地控制制造條件和確定事故發生的時間，為了保證產品質量，在工藝管理上不得不設定比產品嚴格得多的數值，這是一種不合理的品質管理方法。而用無損檢測法可以很快測定多