基于多波长的牛奶成分检测方法的研究

摘要

随着牛奶消费量的不断增加，牛奶成分的检测方法日益受到人们的广泛关注。常用的牛奶成分检测方法有化学分析法、超声波检测法和近红外光谱分析法。近年来，超声波检测法和光谱分析法在牛奶成分检测领域取得了一定的进展。但是，这些方法不同程度上存在检测成本高、操作复杂的不足，急需一种成本低，操作简单的牛奶成分检测方法。鉴于此，本文提出一种能够方便快速检测牛奶成分的多波长检测法。通过对牛奶透射后的多个波长单色光进行光强检测，计算各单色光的吸光度，得到牛奶成分的多波长光谱信息，再通过多波长光谱信息与牛奶成分化学信息之间的多波长关联模型实现牛奶成分的检测。 在牛奶组成成分的相关性质的充分研究的基础上，论述分子振动理论、郎伯-比尔定律等多波长检测的基础理论；分析偏最小二乘法和多元线性回归的建模理论。针对近红外光谱分析方法中光谱仪器价格昂贵、光谱信息提取复杂的问题，通过研究多个单色光的波长值和单色光的数量的合理选取，采集牛奶成分的多波长检测的光谱信息；利用多元线性回归分析的数学模型，对牛奶成分的多波长关联模型进行推导。在牛奶成分的多波长光谱信息的采集和多波长关联模型的推导两方面对牛奶成分的多波长检测原理进行了深入的研究。 最后对牛奶成分的多波长检测法进行实验验证。通过制取标准的牛奶样品，采用多波长检测的方法，获得了标准牛奶样品的多波长光谱信息，建立牛奶中蛋白质、脂肪成分的多波长关联模型，完成对蛋白质、脂肪成分的检测，验证了多波长检测法对于牛奶成分检测是有效果可行的。对检测结果的准确性进行了分析，通过实验样品数量的增加及多波长模型的优化可进一步完善牛奶成分的多波长检测方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 牛奶成分的检测方法及研究现状

1.2.1 化学分析法

1.2.2 超声波检测法

1.2.3 近红外光谱分析法

1.3 主要研究内容

第2章 牛奶成分相关性质及检测理论的研究

2.1 引言

2.2 牛奶组成成分

2.3 牛奶的物理化学性质

2.3.1 水的分类

2.3.2 蛋白质的性质

2.3.3 脂肪的性质

2.4 牛奶的光学特性

2.4.1 浑浊介质的光学参数

2.4.2 牛奶主要成分的光学特性

2.5 分子的光散射相关理论

2.5.1 分子振动理论

2.5.2 朗伯-比尔定律

2.6 小结

第3章 牛奶成分多波长检测法可行性研究

3.1 引言

3.2 近红外光谱技术的原理分析

3.2.1 近红外光谱的采集方式

3.2.2 近红外光谱校正模型的建模方法

3.3 近红外光谱定量分析牛奶成分存在的问题

3.4 多波长检测牛奶成分的可行性论证

3.5 多波长检测法的研究方案

3.5 小结

第4章 牛奶成分的多波长检测法

4.1 引言

4.2 牛奶成分的多波长检测原理

4.3 多波长光谱信息的采集

4.3.1 单色光波长值及数量的选取

4.3.2 多波长光谱信息的采集

4.4 多波长关联模型的建立

4.5.1 偏最小二乘法

4.5.2 多元线性回归分析

4.5.3 建模方法的选择

4.5.4 多波长关联模型的推导

4.5 小结

第5章 多波长检测法的实验验证

5.1 引言

5.2 实验样品的制取

5.3 牛奶成分的多波长检测法中异常数据的剔除方法

5.4 多波长关联模型回归参数的确定

5.5 实验结果与分析

5.6 小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文和参加科研情况

致 谢