《农产品无损检测结课报告3900字（论文）》

力学检测技术在桃子中的应用摘要：无损检测即非破坏性检测，就是在不破坏待测物原来的状态、化学性质等前提下，为了获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。力学检测技术作为食品检测技术中的一种，主要依据动力学特性而设计，用来检测农产品的现状，从而准确的判断农产品是否成熟。由于力学检测技术在食品质量检测方面与物理参数之间存在复杂的关系，在农产品质量检测应用方面尚未开展。本文通过文献综述的形式，对力学检测技术在桃子中的应用进行研究，以期能给力学检测技术在农产品质量检测应用方面提供一点可行性的参考依据。关键词：力学检测技术；桃子；无损检测技术一、前言食品工业是以农产品为主要原料，通过各种手段及技术措施将植物业、养殖业、采集业所得到的原料，加工成人们所需的成品。实际上，食品工业是农业生产的继续、深化和发展。随着人们对食品的需求从数量到质量的转变，反映食品内部特征的内部品质指标越来越被人们所重视。无损检测即非破坏性检测，就是在不破坏待测物原来的状态、化学性质等前提下，为了获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。无损检测技术可以避免破坏性测量造成的样品损失，具有对待测物进行跟踪、重复检测的优点。同时，其检测速度快，适于人规模产业化生产的在线检测和分级，易于实现白动化。在食品加工行业中最常用的无损检测的方法主要有力学方法、电磁学方法、光学方法、放射线法、机器视觉检测技术、生物传感器检测技术等。力学检测技术是依据动力学特性而设计出的，其主要用来检测农产品的现状，从而准确的判断农产品是否成熟。由于力学检测技术在食品质量检测方面与物理参数之间存在复杂的关系，在农产品质量检测应用方面尚未开展。本文通过文献综述的形式，对力学检测技术在桃子中的应用进行研究，以期能给力学检测技术在农产品质量检测应用方面提供一点可行性的参考依据。二、国外研究现状桃子属于常见水果中的一种，由于其力学检测技术在质量检测与其他水果方面相类似，单一的搜索力学检测技术在桃子中的应用参考文献比较少，固搜索力学检测技术在农产品中的应用。由于国外对于食品安全比较重视，已经形成了一系列的检测技术，因此，对力学检测技术研究也比较早，国外的学者主要通过检测水果硬度振动频率、冲击力检测水果硬度等方面对其展开了研究。（一）检测水果硬度振动频率Finney[1]用强迫振动的方法研究了苹果、梨、桃的杨氏模量与水果生长期的关系。Abbott[2]等对苹果的硬度作了系统深入的研究。他们对美国的两个主要的苹果品种用固有频率、M—T实验和苹果组织的压缩实验三种方法测量其硬度，并进行了对比。试验表明，当固有频率在480Hz和850Hz时，有二阶和三阶共振频率f2、f3存在，用f2、f3计算的硬度指数相关性很好。Armstrong[3]等用冲击振动产生的噪声和振动信号分别研究了苹果和桃子的硬度。他们用直径20mm的蜡丸冲击水果，通过测量由冲击引起的衰减曲线，然后对测得的信号进行FFT频谱分析，得出了固有频率。将测得弹性模量与试样压缩实验得到的弹性模量和M—T硬度实验结果相比，前两种方法得到的弹性模量相关性较好，相关系数均在0.75以上，而与M—T实验结果相关性较差，相关系数仅为0.27。在研究桃子硬度时，Armstrong[4]对其振动测量方法进行了改进，他设计了压电陶瓷膜作为振动传感器，将压电陶瓷膜放在桃子下面感受由于冲击引起的桃子的振动信号。研究数据表明，用固有频率测定桃子的硬度与M—T实验结果相关性仍不好。（二）冲击力检测水果硬度利用冲击力检测水果硬度的力学原理是弹性球体与刚性平面的跌落冲击问题。冲击力与弹性球（水果）的质量、几何尺寸、材料杨氏模量等参数有关。研究的核心是当得到冲击力后如何估计或计算出杨氏模量，并与成熟度联系起来。如Delwiche[5]研究了桃子的弹性模量与冲击力时域和频域特征量的相关性。Nzhir[6]研究了西红柿冲击力时域特征，并将其应用于西红柿的硬度分组。他们开发了一种传送带，使西红柿从7cm高度落在力传感器上，根据冲击力估计西红柿的硬度，可将西红柿分为三个等级。Delwider[7]利用铁摩辛柯弹性理论建立了弹性球与平面冲击的位移与力的数学模型，并将数值模拟结果与实际测量结果进行了比较。研究表明，冲击力速度对结果的影响很大，因此自动果蔬分级要求将冲击速度控制为一常数。三、国内研究现状在国内著名的知网资料网站，查询“力学检测技术+桃子”等关键词相关文献资料没有，通过改关键词“力学+桃子”，能够看到的文献资料也只有区区174篇，同时去掉与本课题无关的资料文献，就只剩下几篇资料可循，现将仅有的几篇资料进行总结分析：（一）力学检测技术在桃子中的研究王俊、许乃章、胥芳（1994）[8]年认为桃子成熟度不同，其冲击力学性质不同。作者从3cm高度自由下落至金属平板上，获得桃子恢复系数r、能量吸收百分率Ｅ和冲击力时间特性参数fp／tp，它们与桃子硬度H间均有极显著相关。并建立了这三参数与桃子硬度间的数学模型，分别为1／r＝a+b／H，Ｅ＝ae^b／H和１／（fp／tp）＝a+b／H。试验还表明利用冲击力时间特性参数作为按硬度（成熟度）分级的参数比另二参数更适宜，从高度3cm下落后桃子损伤极小。王俊，许乃章（1994）[9]建立了桃子冲击力学特性参数（恢复系数、能量吸收率）与其硬度的数学模型，从而为快速非破坏预测桃子成熟度（硬度）和实现机械自动化分级提供必要的科学依据。王俊、胥芳（1995）[10]研究了桃子硬度分级参数，结果是冲击力时间特性参数fp／tp最为适宜，且受质量影响很小；建立了fp／tp与硬度的力学模型，在自由下落高度3cm下损伤量极小。（二）力学检测技术在农产品的研究邓云、吴颖、李云飞（2005）[12]为了研究果蔬贮运过程中的品质变化，从力学的角度，讨论了果蔬组织结构与生物力学性质间的关系，分析了果蔬机械损伤特点，介绍了目前果蔬质地力学检测的应用情况和技术概况，总结了该技术目前存在的问题，提出了今后研究的方向和建议。刘春香（2006）[13]认为水果、蔬菜及谷物等在收获、加工、贮藏、包装和运输过程中存在着许多生物力学问题，包括果蔬的机械损伤以及防护措施等。生物力学的主要作用之一是应用有关理论、实验和计算方法，预测水果蔬菜在上述各个环节上的响应，为设计有关加工机械和加工工艺提供理论依据。而农产品的许多品质和种属特性可通过其基础物理特征和力学流变学性质来表示。国内外关于水果蔬菜的力学流变特性的研究较多，研究的水果蔬菜范围很广，包括苹果、梨、草莓、杨梅、水蜜桃、猕猴桃、桃子、西瓜、青刀豆等。马铃薯是最受欢迎最普遍的果蔬之一，为有效改进马铃薯品质，生产出适合特定加工类型的特定品种，需要有一定的理论依据和相应的数学指标作为指导。本文选取五个品种的马铃薯块茎，由机器视觉系统获取图像，研究其基础物理特性；由WDW—5万能试验机获得力学数据，研究马铃薯块茎的力学流变学特性。目前，国内对马铃薯的研究只限于品种的栽培、改良，对熟马铃薯力学流变学性质的研究相关报道甚少。为研究马铃薯的口感的差异本论文对熟马铃薯的力学流变学性质也进行了研究。范霞、陈荣顺（2019）[14]以“霞晖6号”水蜜桃为试验材料，置于20℃、相对湿度为70%～75%的条件下贮藏，分别在0、1、2、3、4、5、6d采用质地多面分析（TPA）测试法、顶空固相微萃取﹣气质联用(HS﹣SPME/GC﹣MS)和电子鼻技术测定桃果实采后贮藏期质构特性及风味物质。结果表明，桃果实采后硬度、胶黏性随贮藏时间的延长呈下降趋势，咀嚼性和弹性先下降后上升。桃果实在采后贮藏期内，利用HS﹣SPME/GC﹣MS技术共检测出58种香气物质，主要是醛类、酮类、酯类、内酯类、醇类、酸类和烃类化合物。从主成分分析(PCA)和线性判别式分析(LDA)结果可知，电子鼻技术可以很好地区分开不同贮藏期的桃子。综合评价得出，桃果实的质构特性及挥发性风味物质的种类、含量会随着贮藏时间而发生变化。质构仪测得的力学指标结合GC﹣MS及电子鼻所测数据可以准确地反映果实的品质特性。四、研究述评从国内对于力学检测技术在桃子或者农产品中的应用研究成果来看，目前不管是国内还是国外对此技术的研究应用成果还比较少，由于在农产品检测过程中，力学检测涉及到太多的物理知识，导致很难以通过力学检测技术来精确的衡量农产品的质量[11]，因此，关于此领域的研究，无论国内还是国外对此研究都比较少，但是相对而言，国外对此领域的研究要早于国内，同时研究深度要早于国内，国外研究更加偏重于实际应用方面，国内研究则侧重于理论基础这一块[15]。总的来看，力学特性检测技术有利于判断果品的适宜采收期，按照成熟度对果品进行分级、贮藏，根据对果品内部的检测确定保鲜期和贮存期。该项技术尽管有着比较坚实的实践基础和应用历史，但是由于果品品质与物理参数之间的复杂关系，要达到实际应用还需一个很长的研究过程。参考文献[1]FinneyEE.Dynamicelasticpropertiesandsensoryqualityofapplefiuit[J].Joftexturestudies,1971(2):62}4.[2]AbbottJA,LuR.Anisotropicmechanicalpropertiesofapples[J].TransoftheASAE,1996,39(4):1451-1459.[3]ArmstrongP,etal.Impulsiveexcitationofacousticvibrationsinapplesforfirmnessdetermination[J].TransoftheASAE,1990,33(4):1353-1358.[4]ArmstrongP.Peachfirmnessdeterminationusingtwadifferentnondestructivevibrationalsensinginstruments[J].TransoftheASAE,1997,40(3):699-703.[5]DelwicheMJ.Determinationofpeachfirmnessbyanalysisofimpactforces[J].TransoftheASAE,1987,330(2):249-254.[6]NahirDZ.Tomatoesgradingbyimpactforceresp