專利名稱：一種基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，屬于烘焙食品質(zhì)量檢測(cè)裝置的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的企業(yè)里，要判定烘焙食品品質(zhì)的優(yōu)劣性，一般通過理化檢測(cè)和感官檢測(cè)等方式進(jìn)行判斷。一般化學(xué)檢測(cè)只是單一地通過化驗(yàn)產(chǎn)品的酸價(jià)、過氧化值、微生物等指標(biāo)，一定程度上制約了生產(chǎn)的發(fā)展。然而，基于人體感官的經(jīng)驗(yàn)鑒 別法不可避免地要受到生理、經(jīng)驗(yàn)、情緒、環(huán)境等因素影響，其主觀性強(qiáng)，重復(fù)性差，準(zhǔn)確度低，難以形成標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的烘焙食品檢測(cè)儀器和檢測(cè)方法已滿足不了日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)要求和人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?。隨著客觀需要和現(xiàn)代認(rèn)識(shí)論的影響，食品研究者們逐漸考慮利用現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)分析不同烘焙食品的整體特征以提高鑒別的準(zhǔn)確性，近年來重新受到關(guān)注的烘焙食品指紋圖譜分析的概念的出現(xiàn)即植根于此，而普遍適用性是構(gòu)建指紋圖譜實(shí)踐的重心?，F(xiàn)在常用烘焙食品指紋圖譜構(gòu)造方主要有色譜和波譜法，色譜法常用的方法又分為薄層色譜法(TLC)指紋圖譜、氣相色譜法(GC)指紋圖譜、高效液相色譜法(IIPLC)指紋圖譜、電泳法(CE)指紋圖譜、高效毛細(xì)管電泳色譜(IIPCE)指紋圖譜；波譜法常用的方法分為紅外光譜法(IR)指紋圖譜、串聯(lián)質(zhì)譜法(MS/MS)指紋圖譜、核磁共振波譜法(NMR)指紋圖譜、X射線衍射法(XRD)指紋圖譜。以上烘焙食品指紋圖譜構(gòu)建方法都試圖從整體對(duì)烘焙食品進(jìn)行檢測(cè)分析從而評(píng)價(jià)烘焙食品的質(zhì)量，但使用都有著自身的局限性，如色譜法需要較長的樣品前處理時(shí)間，且儀器操作復(fù)雜，分析時(shí)間長，而且很難將獲得的數(shù)據(jù)和材料的氣味直接聯(lián)系起來。波譜法不但儀器造價(jià)昂貴，而且數(shù)據(jù)挖掘工作有待發(fā)展，目前難以推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，包括有自動(dòng)進(jìn)樣器、金屬氧化氣體傳感器陣列、微弱信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)、顯示裝置，其中自動(dòng)進(jìn)樣器的輸出端與金屬氧化氣體傳感器陣列的信號(hào)輸入端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列的信號(hào)輸出端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸出端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)的信號(hào)輸出端與顯示裝置連接。上述自動(dòng)進(jìn)樣器是能實(shí)現(xiàn)烘焙食品樣品氣味信息的連續(xù)采樣的進(jìn)樣器。上述金屬氧化氣體傳感器陣列為能模擬人類嗅覺細(xì)胞、實(shí)現(xiàn)人體鼻腔嗅的功能的導(dǎo)電聚合物氣味傳感器陣列。上述金屬氧化氣體傳感器陣列為采用32個(gè)同一類族集成陣列導(dǎo)電聚合物傳感器。上述信號(hào)調(diào)理電路包括信號(hào)放大電路及信號(hào)濾波電路，信號(hào)放大電路的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸入端與信號(hào)放大電路的信號(hào)輸出端，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端連接。上述顯示裝置為顯示屏，或顯示器。上述顯示屏為液晶顯示屏或LED顯示屏,顯示器為液晶顯示器或LED顯示器。本實(shí)用新型由于采用包括有自動(dòng)進(jìn)樣器、金屬氧化氣體傳感器陣列、微弱信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)、顯示裝置的結(jié)構(gòu)，自動(dòng)進(jìn)樣器能實(shí)現(xiàn)烘焙食 品樣品氣味信息的連續(xù)采樣，金屬氧化氣體傳感器陣列在檢測(cè)到氣味后，其信號(hào)再經(jīng)過微弱信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)放大及信號(hào)濾波，以達(dá)到一定的摸擬信號(hào)電壓/電流，此模擬信號(hào)再輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)所須的數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)在獲得陣列傳感器的響應(yīng)值后，將某種樣品或某種氣味的響應(yīng)數(shù)據(jù)形成一種氣味指紋圖譜，同時(shí)，使用加權(quán)法把陣列傳感器的響應(yīng)值歸一化，歸一化的數(shù)據(jù)然后進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置。

圖I是本實(shí)用新型的原理圖；圖2是本實(shí)用新型與人體嗅覺系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的示意圖；圖3是本實(shí)用新型烘焙食品氣味樣品產(chǎn)生的原理框圖；圖4是本實(shí)用新型初始?xì)馕吨讣y圖譜建立的原理圖；圖5是本實(shí)用新型初始?xì)馕吨讣y圖譜標(biāo)準(zhǔn)化的原理圖；圖6是本實(shí)用新型氣味指紋圖譜應(yīng)用的原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型的原理圖如圖I所示，本實(shí)用新型的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，包括有自動(dòng)進(jìn)樣器I、金屬氧化氣體傳感器陣列2、微弱信號(hào)調(diào)理電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5、顯示裝置6，其中自動(dòng)進(jìn)樣器I的輸出端與金屬氧化氣體傳感器陣列2的信號(hào)輸入端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路3的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列2的信號(hào)輸出端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路3的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4的信號(hào)輸入端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4的信號(hào)輸出端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5的信號(hào)輸出端與顯示裝置6連接。本實(shí)施例中，上述自動(dòng)進(jìn)樣器I是能實(shí)現(xiàn)烘焙食品樣品氣味信息的連續(xù)采樣的進(jìn)樣器。本實(shí)施例中，上述信號(hào)調(diào)理電路3包括信號(hào)放大電路及信號(hào)濾波電路，信號(hào)放大電路的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列2的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸入端與信號(hào)放大電路的信號(hào)輸出端，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4的信號(hào)輸入端連接。上述顯示裝置6為顯示屏，或顯示器。上述顯示屏為液晶顯示屏或LED顯示屏，顯示器為液晶顯示器或LED顯示器。本實(shí)施例中，上述顯示裝置6為液晶顯示屏。上述金屬氧化氣體傳感器陣列2為導(dǎo)電聚合物氣味傳感器陣列，導(dǎo)電聚合物氣味傳感器陣列是仿生嗅覺方法獲取氣味信息的關(guān)鍵部件，其能模擬人類嗅覺細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)人體鼻腔“嗅”的功能，檢測(cè)得到的不是被測(cè)樣品中某種或幾種成分的定性或定量的結(jié)果，而是樣品中揮發(fā)性成分氣味的整體信息，稱為“氣味指紋信息”。傳感器陣列采用數(shù)十個(gè)同一類族集成陣列導(dǎo)電聚合物傳感器，其是非專一性傳感器，本實(shí)施例中，上述金屬氧化氣體傳感器陣列2采用為32個(gè)同一類族集成陣列導(dǎo)電聚合物傳感器，它對(duì)于許多引起人鼻響應(yīng)的分子有較高的靈敏度。它們不但具有不同敏感特性，而且在氣味信號(hào)同步作用下，其輸出具有更好的電關(guān)聯(lián)特性，使它們能更充分摸擬人鼻的 功能。每個(gè)傳感器有一對(duì)電接觸。點(diǎn)與一個(gè)復(fù)合膜相連，傳感器的膜是由一種非導(dǎo)電聚合物和導(dǎo)電炭粒組成的復(fù)合材料，當(dāng)膜吸收被測(cè)物揮發(fā)性氣體并溶漲時(shí)，膜上的導(dǎo)電通道被切斷，復(fù)合膜的電阻發(fā)生變化。接觸點(diǎn)之間的電阻變化被用作傳感器的輸出。由于在陣列中的每一個(gè)傳感器都有一個(gè)獨(dú)特的聚合物，因此，每一個(gè)氣體混合物都有一個(gè)可重現(xiàn)的“嗅覺紋”。用導(dǎo)電聚合物傳感器陣列在檢測(cè)到氣味后，其信號(hào)再經(jīng)過微弱信號(hào)調(diào)理電路3進(jìn)行信號(hào)放大及信號(hào)濾波，以達(dá)到一定的摸擬信號(hào)電壓/電流，此模擬信號(hào)再輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5所須的數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5在獲得陣列傳感器的響應(yīng)值后，將某種樣品(或某種氣味)的響應(yīng)數(shù)據(jù)形成一種圖形，稱為“嗅覺紋”的氣味指紋圖譜，同時(shí)，使用加權(quán)法把陣列傳感器的響應(yīng)值歸一化，歸一化的數(shù)據(jù)然后進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)5對(duì)“嗅覺紋”進(jìn)行數(shù)據(jù)信息識(shí)別，仿生嗅覺方法采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別程序進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，模擬人腦的神經(jīng)處理中樞，形成學(xué)習(xí)模式并對(duì)氣味數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，將已獲得的待識(shí)別氣味的特征分類與數(shù)據(jù)庫中已知?dú)馕短卣餍畔⒈容^，得出最后識(shí)別結(jié)果。本實(shí)用新型基于仿生嗅覺的烘焙食品氣味檢測(cè)原理與人體嗅覺系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的示意圖如圖2所示，生理學(xué)研究指出，人對(duì)物質(zhì)氣味的感覺歸結(jié)于人的感官鼻子和物質(zhì)中的有機(jī)化學(xué)成分之間的相互作用動(dòng)物的嗅覺系統(tǒng)是由嗅覺細(xì)胞感受物質(zhì)氣味成分，并通過大腦作用而獲得對(duì)物質(zhì)的識(shí)別和判斷，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)采用仿生嗅覺系統(tǒng)裝貶，在信號(hào)檢測(cè)上，采用集成陣列式傳感器模擬人的嗅覺細(xì)胞來敏感烘焙食品中所包含的各種不同揮發(fā)性成分的氣味特征，從而獲得所有成分作用的?？傮w效應(yīng)(如同人的鼻子功能)；在信號(hào)處理上，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別技術(shù)模擬人的大腦神經(jīng)處理中樞功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味信號(hào)學(xué)習(xí)、分析、關(guān)聯(lián)和評(píng)判(如廈人腦的學(xué)習(xí)、思維和分析)，從而得出所“嗅”到的烘焙食品氣味信息的最終氣味模式。在人的嗅覺感受過程中，此氣味模式是使人感覺到這是一種烘焙食品的氣味，而仿生嗅覺技術(shù)會(huì)將此氣味模式定義存儲(chǔ)起來，并且其氣味模式與人的鼻子嗅到的氣味感覺相對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)的，具有仿生的特點(diǎn)。樣品采集是基于仿生嗅覺的烘焙食品氣味指紋圖譜構(gòu)建與鑒別方法的最初也是最關(guān)鍵的步驟，由于不可能對(duì)一個(gè)烘焙食品的所有樣本進(jìn)行試驗(yàn)，所以要收集有代表性的供試品，這才能保證供試品的代表性和均一性?；诤姹菏称放c產(chǎn)地批次相有一定的相關(guān)性，取樣烘焙食品十批以上，以便樣本的數(shù)和量有足夠的代表性。購買的烘焙食品要標(biāo)記好供試品來源，以便于生產(chǎn)原料的采購選擇和測(cè)試數(shù)據(jù)的可追溯，使之形成的氣味指紋圖譜有得查證。將10批樣品按照試驗(yàn)、測(cè)試等分類關(guān)作好記錄。在本實(shí)驗(yàn)室用碎屑機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行粉碎，加工成粉末狀態(tài)，最后形成仿生嗅覺裝置所須要的氣味試驗(yàn)品。烘焙食品樣品的氣味試驗(yàn)品準(zhǔn)備好后，進(jìn)入到仿生嗅覺方法的氣味指紋圖譜構(gòu)建的初級(jí)階段?；诜律嵊X烘焙食品氣味品質(zhì)識(shí)別方法以烘焙食品相關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以仿生嗅覺系統(tǒng)裝置為手段，運(yùn)用仿生嗅覺原理，采用試驗(yàn)探索和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法進(jìn)行
研究。其方法過程分為初始?xì)馕吨讣y圖譜建立、氣味指紋圖譜的標(biāo)準(zhǔn)化和初步應(yīng)用驗(yàn)證三個(gè)階段I)初始?xì)馕吨讣y圖譜建立先擇第一批烘焙食品樣品進(jìn)行學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，以其建立初始?xì)馕吨讣y圖譜庫。初始?xì)馕吨讣y圖譜建立約方法框圖，如圖4所示，上述仿生嗅覺裝置是仿生嗅覺的烘焙食品氣味指紋圖譜構(gòu)建與鑒別方法的關(guān)鍵部件，其采用自動(dòng)進(jìn)樣裝置與內(nèi)濃縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)烘焙食品樣品氣的采集和預(yù)處理，以便使陣列傳感器可以對(duì)質(zhì)量比較高的氣味氣體進(jìn)行探測(cè)。其前置導(dǎo)電聚合物陣列傳感器能模擬人的鼻腔細(xì)胞傳導(dǎo)特性，能很好檢測(cè)烘焙食品氣味信息。信號(hào)處理的整體功能是對(duì)仿生嗅覺裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行特定的轉(zhuǎn)換，得到初始的烘焙食品氣味模式空間X，用數(shù)學(xué)向量表達(dá)如下X = (X1, X2,…，Xn) (I)數(shù)學(xué)上X表示一個(gè)二維向量空問，Xl，x2，Xn均是一維向量，其共同組成具有噪聲的初始?xì)馕犊臻gX。初始?xì)馕犊臻gX中含有噪聲，并不能直接使用軟件進(jìn)行識(shí)別。為了從烘焙食品初始?xì)馕赌Ｊ娇臻gX中抽取出對(duì)識(shí)別有效的信息，必須對(duì)它進(jìn)行軟件數(shù)據(jù)預(yù)處理。特征提取器采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在模式空間X上通過特征選擇和提取或基元選擇形成模式的特征向量空間Y。用數(shù)學(xué)向量表達(dá)如下Y = (Y1, Y2,..., yn) (2)分量yi，y2, . . . , yn，凡均是一維向量，其維數(shù)大小與特征提取器的算子公式相關(guān)。ANN模式識(shí)別器基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合遺傳進(jìn)化理論算法自編制的氣味識(shí)別軟件，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息的處理是由神經(jīng)元之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)的，知識(shí)與信息的存儲(chǔ)表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)元件互連間分布式的物理聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中識(shí)別取決于和神經(jīng)元連接權(quán)的動(dòng)態(tài)演化過程。遺傳進(jìn)化理論算法將模式的特征向量空間Y轉(zhuǎn)換成如下群數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)表達(dá)如下
Y 群數(shù)絕 H- - (j = f p- p*p-
J, U\ S I > S 2Bk/使用遺傳算法對(duì)其權(quán)值參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)化式的訓(xùn)練，以期找到最適合氣味數(shù)據(jù)分析使用的權(quán)值與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；谶z傳算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)特征向量進(jìn)自學(xué)習(xí)，訓(xùn)練，進(jìn)行知識(shí)與信息的存儲(chǔ)以調(diào)整其自身的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值參數(shù)，使其成為一個(gè)能工作于分類的識(shí)別器。ANN模式識(shí)別器輸出氣味模式使用計(jì)算機(jī)指紋圖譜分析技術(shù)得到最初的氣味指紋圖譜。仿生嗅覺裝置在檢測(cè)(或稱“嗅”)氣味的過程中，不必知這些氣味的化學(xué)組成與濃度，就能在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)氣味作出判斷。在視覺上，此圖譜是一個(gè)表征烘焙食品氣味數(shù)據(jù)特征的圖象，得到與人的感官感受相符的結(jié)果。并且，若烘焙食品本身受重金屬、農(nóng)藥、微生物、化學(xué)物質(zhì)的污染，期望其氣味指紋圖譜圖象上會(huì)出現(xiàn)另類斑點(diǎn)。第一階段構(gòu)建初始烘焙食品氣味指紋圖譜會(huì)形一定數(shù)量，此庫存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)硬盤里面形成氣味指紋圖譜數(shù)據(jù)知識(shí)庫。2 )氣味指紋圖譜標(biāo)準(zhǔn)化 氣味指紋圖譜標(biāo)準(zhǔn)化是對(duì)初始的氣味指紋圖譜庫進(jìn)行辨認(rèn)和比較，已能進(jìn)行修正初始?xì)馕稁欤瑲馕吨讣y圖譜標(biāo)準(zhǔn)化的原理圖如圖5所示。第二階段采用另外一批已準(zhǔn)備好的烘焙食品樣品對(duì)第一階段建立的初始?xì)馕吨讣y圖譜庫進(jìn)行測(cè)試、辨認(rèn)、校正。此時(shí)，ANN模式識(shí)別器通過第一階段的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)已具有穩(wěn)定權(quán)值參數(shù)，具有對(duì)烘焙食品氣味的預(yù)測(cè)能力。先在系統(tǒng)中輸進(jìn)樣品氣味，經(jīng)仿生嗅覺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理后，直接輸進(jìn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別器進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別器會(huì)依據(jù)自身權(quán)值參數(shù)進(jìn)行分類并尋找存儲(chǔ)此時(shí)計(jì)算機(jī)的模型數(shù)據(jù)庫中與對(duì)象最相似的模型編號(hào)進(jìn)判別輸出。其輸出氣味模型與化學(xué)分析進(jìn)行綜合參考比對(duì)，將其比對(duì)效果反饋到識(shí)別器，差超過充許誤差，則反饋到測(cè)箱進(jìn)行校正。最后比對(duì)符合一定誤差值的氣味譜會(huì)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖，最后建立標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖庫。氣味信號(hào)將形成和指紋一樣的數(shù)據(jù)圖譜圖象，把氣味圖譜圖象和電腦中原來儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)氣味圖譜相比較，就可以獲得結(jié)果。3)烘焙食品氣味指紋圖譜鑒別方法在上述基礎(chǔ)上，研究標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖譜庫在烘焙食品質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用?；诜律嵊X的烘焙食品氣味指紋圖譜構(gòu)建與鑒別方法在烘焙食品質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)領(lǐng)域?qū)儆谛律挛铮珶o疑其是很有生命力、開拓性的一種氣味檢測(cè)方法。在應(yīng)用中，要有科學(xué)地態(tài)度對(duì)待標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖譜的質(zhì)量評(píng)價(jià)效果。而且一種新的方法須要真實(shí)的使用反饋數(shù)據(jù)，這才能有利于仿生嗅覺方法的發(fā)展。由于前期工作收集的烘焙食品樣品在數(shù)量上有代表性、均一性，構(gòu)建出來標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖譜具有自身科學(xué)性。如采用上面方法建立了陳皮、肉桂、薄荷與魚腥草等幾種氣味指紋圖譜庫，這種氣味指紋圖譜庫是同一產(chǎn)地的烘焙食品進(jìn)行檢測(cè)。烘焙食品樣品進(jìn)行處理只是采用物理方法使其樣品適宜于仿生嗅覺系統(tǒng)的自動(dòng)進(jìn)樣裝置的采樣動(dòng)作，從而更方便對(duì)烘焙食品氣味信息進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)用新型的方法過程如圖6所示。這里運(yùn)用了計(jì)算機(jī)解譜技術(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)輸出一個(gè)氣味的圖象(氣味指紋圖譜)。根據(jù)計(jì)算機(jī)上的圖譜圖象，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)相當(dāng)方便。須要注意的是，對(duì)每一個(gè)比較結(jié)果將作記錄，慢慢形成一定實(shí)踐證明，以便于再進(jìn)一步修正氣味指紋圖譜庫。采用本實(shí)用新型對(duì)烘焙食品質(zhì)量進(jìn)行快速評(píng)測(cè)的方法包括有如下步驟[0058]I)準(zhǔn)備烘焙食品樣品的氣味試驗(yàn)品；2)構(gòu)建仿生嗅覺方法的氣味指紋圖譜；3 )氣味指紋圖譜標(biāo)準(zhǔn)化；4)將待鑒別氣味烘焙食品的氣味指紋圖譜與標(biāo)準(zhǔn)化的氣味指紋圖譜比較，給出識(shí)別結(jié)果。上述步驟I)中準(zhǔn)備烘焙食品樣品的氣味試驗(yàn)品的步驟是11)采購10批烘焙食品，其對(duì)象是具有芳香氣味或特殊氣味的烘焙食品，主要以烘焙食品為代表。12)將采購好的10批烘焙食品作好標(biāo)記，內(nèi)容為品名、批號(hào)、數(shù)量、規(guī)格、產(chǎn)地、來 源等。13)構(gòu)建烘焙食品質(zhì)量氣味指紋圖譜的樣品，采購?fù)粯臃N類的烘焙食品；不同企業(yè)生產(chǎn)的烘焙食品，要對(duì)應(yīng)構(gòu)建不同的質(zhì)量氣味指紋圖譜庫；不同生產(chǎn)日期的烘焙食品，要對(duì)應(yīng)構(gòu)建不同的質(zhì)量氣味指紋圖譜庫；14)構(gòu)建烘焙食品品種氣味指紋圖譜的樣品，采購多來源的、不同企業(yè)生產(chǎn)的、同品種的烘焙食品；或只是采購?fù)黄髽I(yè)生產(chǎn)的同品種烘焙食品。15)從每一批烘焙食品數(shù)量中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的烘焙食品作為氣味樣品，如取樣10包共100包作為樣品，每包烘焙食品是作為一個(gè)樣品供仿生嗅覺系統(tǒng)的氣味樣品。16)從100包數(shù)量的烘焙食品樣品中，取35包樣品作為構(gòu)建氣味指紋圖譜庫，并作好標(biāo)記；取35包作為氣味指紋圖譜庫的測(cè)試，并作好標(biāo)記；其他30包的存檔起來，以作后來的查證。上述步驟2)中構(gòu)建仿生嗅覺方法的氣味指紋圖譜的步驟是11)采用自動(dòng)進(jìn)樣裝置與內(nèi)濃縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)烘焙食品樣品氣的采集和預(yù)處理，以便使陣列傳感器可以對(duì)質(zhì)量比較高的氣味氣體進(jìn)行探測(cè)；12)對(duì)上述探測(cè)到的氣味氣體用仿生嗅覺裝置進(jìn)行信號(hào)處理，并對(duì)仿生嗅覺裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行特定的轉(zhuǎn)換，得到初始烘焙食品氣味指紋圖譜的數(shù)據(jù)庫。上述步驟3)中氣味指紋圖譜標(biāo)準(zhǔn)化的過程為用另外一批已準(zhǔn)備好的烘焙食品樣品對(duì)第一階段建立的初始?xì)馕吨讣y圖譜庫進(jìn)行測(cè)試、辨認(rèn)、校正；先在系統(tǒng)中輸進(jìn)樣品氣味，經(jīng)仿生嗅覺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理后，直接輸進(jìn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別器進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別器會(huì)依據(jù)自身權(quán)值參數(shù)進(jìn)行分類并尋找存儲(chǔ)此時(shí)計(jì)算機(jī)的模型數(shù)據(jù)庫中與對(duì)象最相似的模型編號(hào)進(jìn)判別輸出，其輸出氣味模型與化學(xué)分析進(jìn)行綜合參考比對(duì)，將其比對(duì)效果反饋到識(shí)別器，差超過充許誤差，則反饋到測(cè)箱進(jìn)行校正。最后對(duì)比符合一定誤差值的氣味圖譜會(huì)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖，最后建立標(biāo)準(zhǔn)氣味指紋圖庫。事實(shí)上同一產(chǎn)地的烘焙食品內(nèi)在質(zhì)量有時(shí)都會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)時(shí)間批次等因素，在進(jìn)行氣味指紋圖譜辨認(rèn)時(shí)講究的是相似的比較，而不是數(shù)學(xué)上的相等。最后顯示表征質(zhì)量指紋圖譜“圖像”，結(jié)果非常容易理解，并操作過程貼切感官檢測(cè)的“嗅”的方法。上面只是對(duì)同產(chǎn)地同采收期的烘焙食品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，不同產(chǎn)地的但同種烘焙食品一樣可采用此方法進(jìn)行構(gòu)建氣味指紋圖譜庫并進(jìn)行氣味檢測(cè)從而評(píng)判其質(zhì)量差別，突出氣味指紋圖譜的廣泛性。[0076]本實(shí)用新型由于采用仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速評(píng)測(cè)方法確立的烘焙食品氣味指紋圖譜，最符合食品品評(píng)師傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，并能使他們最容易理解與接受，其與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，具有如下優(yōu)點(diǎn)I)對(duì)直接體現(xiàn)烘焙食品質(zhì)量的烘焙食品綜合氣味進(jìn)行檢測(cè)，并且檢測(cè)實(shí)驗(yàn)可以和食品理化檢測(cè)理論掛鉤，符合食品品評(píng)師鑒定食品的習(xí)慣，符合食品檢測(cè)實(shí)踐方法。因此，它是最接近人性化的方法，易于人們理解。2)仿生嗅覺方法得到的不是烘焙食品樣品某種或幾種成分的定性或定量結(jié)果，而是烘焙食品中氣味成分的整體信息。因此，仿生嗅覺指紋圖譜是一種整體意義上的圖譜。3)仿生嗅覺指紋圖譜提供了一種比較簡便的烘焙食品指紋圖譜方法，并且不需要樣品前期處理。4)運(yùn)用仿生學(xué)原理，采用導(dǎo)電聚合物陣列式敏感元件實(shí)現(xiàn)模擬動(dòng)物嗅覺細(xì)胞對(duì)氣味的敏感功能；運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法模擬動(dòng)物嗅覺神經(jīng)中樞功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味的分 析、 識(shí)別。獲得被測(cè)對(duì)象“氣味指紋圖譜”。5)采用內(nèi)置氣味預(yù)濃縮處理技術(shù)，體積小，便攜式，對(duì)氣敏傳感器陣列，分析時(shí)間小于60秒，可用于在線或現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)；6)建立烘焙食品及原材料電子信息檢測(cè)氣味指紋圖譜庫，對(duì)批量產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，以標(biāo)定質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化。7)應(yīng)用先進(jìn)的信息化檢測(cè)技術(shù)，對(duì)烘焙食品的氣味信息以電子信號(hào)方式予以表達(dá)，并智能化處理，從而對(duì)原材料、輔料、成品等進(jìn)行快速檢測(cè)，做出客觀的評(píng)價(jià)，減少或杜絕人為主觀評(píng)定的差異。8)在傳統(tǒng)烘焙食品生產(chǎn)企業(yè)，引入現(xiàn)代化的檢測(cè)技術(shù)(電子鼻電子信息檢測(cè)技術(shù))，提高烘焙食品的加工質(zhì)量，保障烘焙食品安全性，提高檢測(cè)效率及客觀性，減少后續(xù)的勞動(dòng)力，從而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。9)、系統(tǒng)整體重復(fù)性與穩(wěn)定性優(yōu)于5%RSD (相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，Relative StandardDeviation),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)烘焙食品氣味質(zhì)量的連續(xù)檢測(cè)。10)系統(tǒng)整體靈敏度達(dá)到 I. 0X6_1CIV/V (Ippm).本實(shí)用新型是一種符合烘焙食品檢測(cè)實(shí)踐方法，且方便實(shí)用的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置。
權(quán)利要求1.一種基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于包括有自動(dòng)進(jìn)樣器(I)、金屬氧化氣體傳感器陣列(2)、微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)、顯示裝置(6)，其中自動(dòng)進(jìn)樣器(I)的輸出端與金屬氧化氣體傳感器陣列(2)的信號(hào)輸入端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列(2)的信號(hào)輸出端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的信號(hào)輸入端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的信號(hào)輸出端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸出端與顯示裝置(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述自動(dòng)進(jìn)樣器(I)是能實(shí)現(xiàn)烘焙食品樣品氣味信息的連續(xù)采樣的進(jìn)樣器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述金屬氧化氣體傳感器陣列(2)為能模擬人類嗅覺細(xì)胞、實(shí)現(xiàn)人體鼻腔嗅的功能的導(dǎo)電聚合物氣味傳感器陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述金屬氧化氣體傳感器陣列(2)為采用32個(gè)同一類族集成陣列導(dǎo)電聚合物傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述信號(hào)調(diào)理電路(3)包括信號(hào)放大電路及信號(hào)濾波電路，信號(hào)放大電路的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列(2)的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸入端與信號(hào)放大電路的信號(hào)輸出端，信號(hào)濾波電路的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的信號(hào)輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述顯示裝置(6)為顯示屏，或顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置，其特征在于上述顯示屏為液晶顯示屏或LED顯示屏,顯示器為液晶顯示器或LED顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種基于仿生嗅覺的烘焙食品質(zhì)量快速檢測(cè)裝置。包括有自動(dòng)進(jìn)樣器(1)、金屬氧化氣體傳感器陣列(2)、微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)、計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)、顯示裝置(6)，其中自動(dòng)進(jìn)樣器(1)的輸出端與金屬氧化氣體傳感器陣列(2)的信號(hào)輸入端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)的信號(hào)輸入端與金屬氧化氣體傳感器陣列(2)的信號(hào)輸出端連接，微弱信號(hào)調(diào)理電路(3)的信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的信號(hào)輸入端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的信號(hào)輸出端連接，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)(5)的信號(hào)輸出端與顯示裝置(6)連接。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便,性能優(yōu)良，方便實(shí)用。
文檔編號(hào)G01N27/12GK202794093SQ201220370280
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者駱德漢, 吳明達(dá), 任亞婷, 林駿文 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)