乳品细菌浓度测量技术研究

摘要

乳品已经进入了每个普通家庭，成为人们补充营养物质的必要选择，在人们的生活中扮演着重要角色。世界权威机构将一个国家的人均乳品消费量作为衡量该国家人民生活水平的标准。然而，近年来乳品中毒事件屡有发生，严重危害了人们的身体健康。研究表明，导致乳品中毒的主要原因是乳品细菌浓度严重超标，直接影响了乳品质量。因此对乳品加工前细菌浓度的测量显得尤为重要。
　　目前中国传统的乳品细菌浓度测量技术主要有平板计数法、阻抗法和流式细胞仪计数法等。这些方法有的操作复杂，有的虽然操作简单，但是测量周期较长，有的则必须有专业的技术人员才能操作。国外的一些先进的乳品细菌浓度测量仪器虽然操作简单方便，测量速度快，但是价格昂贵，只有大型乳品企业才能拥有，小型企业还无法承担。
　　鉴于这种现状，本课题将色差法应用于乳品细菌浓度测量，该方法的原理是在不同细菌浓度的乳品中加入刃天青试剂后其颜色变化不同，通过STC89C52单片机与TCS230颜色传感器组成的颜色采集系统获取加入刃天青试剂前后乳品溶液的颜色变化信息，利用上位机进行数据分析建立乳品细菌浓度与颜色变化之间的关系模型。该方法具有操作方法简单，测量迅速，价格适中的优点，应用本方法为企业降低了成本。
　　在测量样品的颜色信息前，首先利用双极性脉冲电压法对样品的电导率进行测量以排除异常乳的影响。本文将RGB空间色差算法和CIEDE2000色差算法应用于乳品细菌浓度测量，完成了整个测量系统的结构设计，具体的实验数据分析和模型建立，证实了色差法用于乳品细菌浓度测量的可行性。通过实验表明CIEDE2000色差算法在乳品细菌浓度测量中得到的结果更加准确，误差最小。当细菌浓度大于30万/ml时，测量误差在11％以内，达到了本课题的设计要求，因此选择由该算法得到的数学模型作为乳品细菌浓度测量的关系式。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 课题研究的国内外背景及技术现状

1．3 论文研究的主要内容

1．4 本章小结

2 色差法应用于细菌浓度测量的原理和实现

2．1 乳品中的细菌介绍

2．2 刃天青试剂与细菌反应机理介绍

2．3 色差公式的应用

2．4 色差法在细菌浓度测量过程中的影响因素

2．5 乳品电导率检测

2．6 测量系统的总体设计

2．7 本章小结

3 乳品细菌浓度测量系统设计

3．1 基于双极性脉冲电压的电导率测量方法和原理

3．1．1 溶液电导率概述

3．1．2 电导率测量方法

3．2 TCS230颜色传感器简介

3．3 TCS230颜色传感器的检测原理

3．3．1 白平衡调整方法及颜色识别原理

3．3．2 TCS230颜色传感器基准光源的选择和实验光学系统设计

3．4 测量系统硬件设计

3．4．1 单片机最小系统设计

3．4．2 电导率测量模块设计

3．4．2 数据显示电路

3．4．3 颜色采集电路设计

3．4．4 USB供电电路和电压转换电路

3．4．5 USB转串口电路

3．5 测量系统软件设计

3．5．1 系统软件开发语言

3．5．2 数据采集系统软件总体设计方案

3．5．3 上位机应用软件设计

3．6 本章小结

4 乳品细菌关系模型的建立

4．1 基于空间点距离色差算法的关系模型分析与建立

4．1．1 模型分析与建立

4．1．2 关系模型选择

4．2 基于CIEDE2000色差算法的关系模型分析与建立

4．2．1 时间与色差数学模型的建立

4．2．2 测量模型的建立

4．3 本章小结

5 实验结果与分析

5．1 实验结果

5．1．1 乳品电导率测试

5．1．2 基于RGB空间色差算法的测量结果

5．1．3 基于CIEED2000空间色差算法的测量结果

5．2 总结分析

5．3 利用色差法的改进方案

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

声明