基于介电特性的食用油品质检测技术及其仪器开发

摘要

食用油在高温加热时随着时间的变化在口感、气味等方面会发生一系列的变化，主要原因是食用油中的某些物质发生了变化，这些变化影响了物质热性和电物性的变化，因此，可以利用介电参数来构建食用油的品质成分，通过研究和认识食用油介电特性来对食用油的成分、组织、状态等品质进行分析和监控。
　　 本实验通过利用平行平板电容测定了大豆油、菜籽油和调和油三种食用油在高温长时间反复加热过程中几个介电特征参数的变化情况，并分析各参数与品质指标的相关性，得出以下结论：电压1V电流1mA下，大豆油、菜籽油和调和油在100Hz～5MHz频率范围内，通过统计分析确定了频率F=800kHz为最佳测定频率点。经过相关性的分析得出，在频率F=800kHz时三种食用油的酸价(AV)、过氧化值(POV)、碘值(Ⅳ)、皂化值(IS)、色差与介电参数阻抗(Z)、电容(Cs)、电感(Ls)、电纳(B)之间的相关性都较好。利用介电特性的变化来反映食用油的品质在理论上是可行的。
　　 从三种食用油品质变化与介电参数相关性研究的实验结果中选取数据，输入数学建模MATLAB软件中，对各组数据建立矩阵库，利用软件对各种油的不同参数进行线性求解，得出这三种食用油物理参数的线性方程，构建出介电参数和理化指标相关性的数学模型，最后以此数学模型为理论依据，推导出了三种食用油品质检测仪器的数学模型，经过拟合误差分析验证了数学模型的正确性，为食用油品质检测仪的开发提供了强有力的理论基础。以大豆油为例，检测仪器建立的数学方程如下：
　　 采用AT89S52单片机（微控制器）作为控制系统，外加电容测量电路及转换电路，还有液晶显示电路等电子元件来设计构建检测仪器，通过设计出的仪器可以快速测出油脂的酸价、过氧化值、碘值和皂化值，从而能快速得知其食用油的品质情况。通过测试大量数据验证了检测仪的精确度。为食用油品质检测提供了更方便快速的方法。

目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

1.1 食用油及其品质变化

1.2 食用油品质的检测技术现状

1.2.1 油脂酸值的测定

1.2.2 油脂过氧化值的测定

1.2.3 油脂色泽的测定

1.2.4 食用油脂中掺入异种食用油脂的检测

1.3 介电特性及其在农产品品质检测中的应用

1.3.1 介电特性

1.3.2 介电参数

1.3.3 基于介电特性的农产品品质检测技术的研究现状

1.4 基于介电特性的食用油品质检测仪的技术原理

1.5 本论文的研究目的及意义

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

2.2 植物油介电特性测量装置

2.3 实验方法

2.3.1 测定频率对植物油介电参数的影响

2.3.2 植物油介电特性参数的测定方法

2.3.3 植物油经高温加热贮藏期间品质指标的测定

2.4 三种食用油理化指标与介电参数相关性模型的建立

2.5 数据处理

3 三种食用油检测仪器的设计与开发

3.1 仪器简介及原理

3.2 具体设计

3.2.1 硬件设计

3.2.2 软件设计

4 结果与分析

4.1 测量频率的选择

4.2 植物油高温多次加热过程中品质指标与介电特性的关系

4.2.1 三种食用油高温多次加热过程中品质指标的变化

4.2.2 三种食用油高温多次加热过程中介电参数的变化

4.2.3 三种食用油在高温多次加热过程中品质指标与介电参数的相关性分析

4.3 基于介电特性的食用油品质检测系统数学模型

4.3.1． 建立数学模型的理论分析

4.3.2 数学模型的推导

4.4 食用油品质检测仪器的数学模型

4.4.1 食用油品质检测仪器数学模型的建立

4.4.2 线性拟合误差分析

4.5 三种食用油检测仪器的开发与设计

4.5.1 仪器照片（见附图）

4.5.2． 实际测量误差分析

4 讨论与结论

5 展望

参考文献

附图:

致谢