CN104089910A

CN104089910A - 一种成品糖的色值、浊度同时检测装置以及快速检测方法

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Publication number: CN104089910A
Application number: CN201410268990.7A
Authority: CN
Inventors: 柴欣生; 廖建敏; 吴湘柠; 李永成
Original assignee: GUANGXI RESEARCH INSTITUTE OF MECHANICAL INDUSTRY
Current assignee: GUANGXI RESEARCH INSTITUTE OF MECHANICAL INDUSTRY
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明公开了一种成品糖的色值、浊度同时检测装置以及快速检测方法。其包括光纤、数据线、容器以及计算机。所述的计算机装上快速检测软件通过数据线与光谱分析仪连接，光谱分析仪通过光纤与浸入式透射探头连接，所述的紫外、可见和红外光源通过光纤与浸入式透射探头连接，浸入式透射探头***溶器中，并使用该装置来同时快速检测成品糖的色值、浊度。该装置和方法简单，便于操作，能快速和准确检测成品糖色值、浊度。

Description

一种成品糖的色值、浊度同时检测装置以及快速检测方法

技术领域

本发明涉及紫外-可见-红外光强度的检测，尤其是一种成品糖的色值、浊度同时检测装置以及快速检测方法。

背景技术

白砂糖的色值、浊度是衡量白砂糖质量的重要指标，现行工厂多采用国家标准 GB317- 2006 的分析方法,测定色值、浊度的传统方法主要有双蒸馏水法、缓冲溶液法和重量法等。双蒸馏水法仅能测定色值和浊度，且需要调整糖液pH值，消除pH值对色值和浊度测定的干扰；缓冲溶液法用三乙醇胺-盐酸缓冲溶液使糖液pH值呈中性，但不可以同时测定色值、浊度。现行的成品糖色值、浊度含量的测定是分立的，色值的测定需要通过至少一次的过滤溶液；而浊度测定需要通过原溶液测定的数据与色值测定数据作对比后得到。所有上述的这些方法均测定步骤繁琐、分析耗时、采样误差和人为误差较大。目前，Mabillot-Proc研究了一种色值在线检测仪（NELTEC Colour Q-800），仅限用于白砂糖色值的实时监测，不能检测出白砂糖的浊度。冯红年、潘涛等采用近红外光谱分析法能预测白砂糖的色值和其它的一些参数，但也不能对于白砂糖中的浊度监测。另外，由于该仪器操作复杂、灵敏度较低、仪器价格和维护开支极为昂贵，因此很难在制糖工业中应用推广。迄今为止，世界上还没有可以对白砂糖中色值、浊度同时检测的***。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是利用紫外、可见和红外光吸收光谱结合双波长方法，不需要化学试剂，并能同时、准确快速检测成品糖的色值、浊度。

作为实现本发明基本构思的第一种技术方案，其包括光纤、数据线、容器以及计算机。所述的计算机装上快速检测软件通过数据线与光谱分析仪连接，光谱分析仪通过光纤与浸入式透射探头连接，所述的紫外、可见和红外光源通过光纤与浸入式透射探头连接，浸入式透射探头***溶器中。

作为实现本发明基本构思的第二种技术方案，其包括光纤、数据线、样品溶池、比色皿以及计算机。所述的比色皿放入样品溶池内，所述的计算机装上快速检测软件通过数据线与光谱分析仪连接，光谱分析仪通过光纤与安装在样品溶池上的准直镜的一端连接，所述的紫外、可见和红外光源通过光纤与安装在样品溶池上的准直镜的另一端连接。

作为实现本发明基本构思的第三种技术方案，其包括光纤、数据线、样品流通池以及计算机。所述的计算机装上快速检测软件通过数据线与光谱分析仪连接，光谱分析仪通过光纤与安装样品流通池上的准直镜的一端连接，所述的紫外、可见和红外光源通过光纤与安装在样品流通池上的准直镜的另一端连接。

所述的紫外、可见和红外光源其波长范围为280～2500nm。

为了使用该装置来快速检测，包括下述几个步骤：第一步检测前，打开紫外、可见和红外光源，使光源稳定；第二步利用计算机保存光谱分析仪上读取的暗光谱、参比溶液光谱数值；第三步按白砂糖样品与蒸馏水10：90～90:10的比例混合和溶解制成样品溶液，并置于容器或比色皿或样品流动池中；第四步将浸入式透射探头置入样品溶液的容器中，或经过准直镜准直后的紫外、可见和红外光源变为平行光透射过比色皿或样品流动池，透过比色皿或样品流动池的平行光经准直镜聚焦后导入光纤；第五步用光谱分析仪测量出样品溶液的不同波长的吸收光谱；第六步对样品溶液的不同波长的吸收光谱采用一阶导数或二阶导数或小波处理的方法进行滤波；第七利用基于双波长法开发的快速检测软件，在计算机进行计算，快速检测软件显示成品糖色值、浊度。

本发明的有益效果是：装置和方法简单，便于操作，能准确、快速检测成品糖色值、浊度和水不溶物含量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一种成品糖的色值、浊度同时检测装置的第一种技术方案示意图。

图2是本发明一种成品糖的色值、浊度同时检测装置的第二种技术方案示意图。

图3是本发明一种成品糖的色值、浊度同时检测装置的第三种技术方案示意图。

图4是图1、图2、图3的快速检测方法流程图。

图中1.紫外、可见和红外光源，2.光纤，3.浸入式透射探头，4.光谱分析仪，5.数据线，6.计算机，7.容器，8.快速检测软件，9.样品溶池，10.比色皿，11.准直镜，12.样品流动池。

具体实施方式

根据Beer 定律，光的透射率为：

（1）

是一次光反射的透光率，和分别是样品和参比的光谱强度，为吸光系数，为分析物质的摩尔浓度，b 为是光程。

按吸收光谱的照常规定义，吸光度定义为：

（2）

方程式(2)表示光谱的吸光度与分析样品的摩尔浓度C呈线性关系。采用数学方法，能够将波长为的光波经过多种成分的液体物质在***中吸收强度表述为：

（3）

研究表明，各种蔗汁、糖浆和白糖、原糖等糖品,还有各种有色物质，主要吸收紫外线并吸收短波长光线，对中波长光线也略有吸收，故它们主要显黄色、橙色或带红色。大多数糖品在可见光和波长300nm以上范围内的吸收光谱是一条连续的逐渐下降的曲线，没有吸收峰。在波长300mn以下的吸收很强，在波长300nm以上的吸收只是前者向高波长方向延伸的下降段。

浊度是表示液体中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，白砂糖的溶液主要是由蔗糖结晶体内包藏的胶体物质引起的，胶体物质越多，浊度就愈高。白砂糖溶液可视为酚类物质、铁离子、胶体物质与不溶物质等多组成分的混合液，浊度的吸收光谱为斜率不同的直线。根据成品糖色值吸收光谱和浊度吸收光谱特点，利用双波长法可以将混合吸收光谱中将色值吸收值和浊度吸收光值提取出来。色值与浊度的计算方法如下：

色值=，浊度=，其中为调节系数，波长范围为280nm～1900nm、。

利用紫外、可见光和红外光的吸光度，结合双波长方法，可开发出显示并保存成品糖色值、浊度快速检测软件。利用吸光度与即可同时检测出成品糖溶液中色值、浊度是本发明的创新之一。

参阅图1，作为实现本发明基本构思的第一种技术方案，它由紫外、可见和红外光源1、光纤2、浸入式透射探头3、光谱分析仪4、数据线5、溶器7、快速检测软件8以及计算机6所组成。所述的计算机6装上快速检测软件8通过数据线5与光谱分析仪4连接，光谱分析仪4通过光纤2与浸入式透射探头3连接。所述的紫外、可见和红外光源1通过光纤2与浸入式透射探头3连接。所述的紫外、可见和红外光源（1）其波长范围为280～2500nm。所述的浸入式透射探头3置入存有样品溶液的容器7中。计算机6通过读取光谱分析仪4输出信号可显示成品糖色值、浊度。

参阅图2，作为实现本发明基本构思的第二种技术方案，它由紫外、可见和红外光源1、光纤2、准直镜11、光谱分析仪4、数据线5、比色皿10、快速检测软件8、样品溶池9以及计算机6所组成。所述的比色皿10放入样品溶池9内。所述的计算机6装上快速检测软件8通过数据线5与光谱分析仪4连接，光谱分析仪4通过光纤2与安装在样品溶池9上的准直镜11的一端连接。所述的紫外、可见和红外光源1通过光纤2与安装在样品溶池9上的准直镜11的另一端连接。所述的紫外、可见和红外光源（1）其波长范围为280～2500nm。计算机6通过读取光谱分析仪4输出信号可显示成品糖色值、浊度。

参阅图3，作为实现本发明基本构思的第三种技术方案，它由紫外、可见和红外光源1、光纤2、准直镜11、光谱分析仪4、数据线5、快速检测软件8、样品流动池12以及计算机6所组成。所述的计算机6装上快速检测软件8通过数据线5与光谱分析仪4连接，光谱分析仪4通过光纤2与安装在样品流动池12上的准直镜11的一端连接。所述的紫外、可见和红外光源1通过光纤2与安装在样品流动池12上的准直镜11的另一端连接。所述的紫外、可见和红外光源（1）其波长范围为280～2500nm。计算机6通过读取光谱分析仪4输出信号可显示成品糖色值、浊度数值。

参阅图4，成品糖色值、浊度快速检测步骤如下：第一步检测前，打开紫外、可见和红外光源1，使光源稳定；第二步利用计算机6保存光谱分析仪4上读取的暗光谱、参比溶液光谱数值；第三步按成品糖样品与蒸馏水10：90～90：10的比例混合和溶解制成样品溶液，并置于容器7或比色皿10或样品流动池12中；第四步将浸入式透射探头3置入样品溶液的容器7中，或经过准直镜11准直后的紫外、可见和红外光变为平行光透射过比色皿10或样品流动池12，透过比色皿10或样品流动池12的平行光经准直镜11聚焦后导入光纤2；第五步用光谱分析仪4测量出样品溶液的不同波长的吸收光谱；第六步对样品溶液的不同波长的吸收光谱采用一阶导数或二阶导数或小波处理的方法进行滤波；第七利用基于双波长法开发的快速检测软件8，在计算机6进行计算，快速检测软件8显示成品糖色值、浊度。

订购选用的光源1可选用日本滨松（Hamamatsu）公司生产的一种氘钨灯，光纤2可选用直径为300μm的单芯多模光纤。计算机6选用联想公司型号为 C355-A6计算机。准直镜11选用海洋光学公司的准直镜。光谱分析仪4可选用USB650系列。在光谱分析仪4自带软件的基础上，结合数学模型，可开发出显示并保存白砂糖色值、浊度和水不溶物三测量值的用户界面的快速检测软件8。按照说明书安装好检测***，再按照操作步骤说明，即可在生产过程中实现成品糖色值、浊度的准确、快速检测。

Claims

1.一种成品糖的色值、浊度同时检测装置，其包括光纤（2）、数据线（5）、容器（7）以及计算机（6），其特征在于：所述的计算机（6）装上快速检测软件（8）通过数据线（5）与光谱分析仪（4）连接，光谱分析仪（4）通过光纤（2）与浸入式透射探头（3）连接，所述的紫外、可见和红外光源（1）通过光纤（2）与浸入式透射探头（3）连接，浸入式透射探头（3）***溶器（7）中。

2.一种成品糖的色值、浊度同时检测装置，其包括光纤（2）、数据线（5）、样品溶池（9）、比色皿（10）以及计算机（6），所述的比色皿（10）放入样品溶池（9）内，其特征在于：所述的计算机（6）装上快速检测软件（8）通过数据线（5）与光谱分析仪（4）连接，光谱分析仪（4）通过光纤（2）与安装在样品溶池（9）上的准直镜（11）的一端连接，所述的紫外、可见和红外光源（1）通过光纤（2）与安装在样品溶池（9）上的准直镜（11）的另一端连接。

3. 一种成品糖的色值、浊度检测装置，其包括光纤（2）、数据线（5）、样品流通池（12）以及计算机（6），其特征在于：所述的计算机（6）装上快速检测软件（8）通过数据线（5）与光谱分析仪（4）连接，光谱分析仪（4）通过光纤（2）与安装样品流通池（12）上的准直镜（11）的一端连接，所述的紫外、可见和红外光源（1）通过光纤（2）与安装在样品流通池（12）上的准直镜（11）的另一端连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种成品糖的色值、浊度同时检测装置，其特征在于：所述的紫外、可见和红外光源（1）其波长范围为280～2500nm。

5.一种使用权利要求1或2或3所述的一种成品糖的色值、浊度和同时检测装置来快速检测方法，包括下述几个步骤：其特征在于：第一步检测前，打开紫外、可见和红外光源（1），使光源稳定；第二步利用计算机（6）保存光谱分析仪（4）上读取的暗光谱、参比溶液光谱数值；第三步按白砂糖样品与蒸馏水10：90～90:10的比例混合和溶解制成样品溶液，并置于容器（7）或比色皿（10）或样品流动池（12）中；第四步将浸入式透射探头（3）置入样品溶液的容器（7）中，或经过准直镜（11）准直后的紫外、可见和红外光源（1）变为平行光透射过比色皿（10）或样品流动池（12），透过比色皿（10）或样品流动池（12）的平行光经准直镜（11）聚焦后导入光纤（2）；第五步用光谱分析仪（4）测量出样品溶液的不同波长的吸收光谱；第六步对样品溶液的不同波长的吸收光谱采用一阶导数或二阶导数或小波处理的方法进行滤波；第七利用基于双波长法开发的快速检测软件（8），在计算机（6）进行计算，快速检测软件（8）显示成品糖色值、浊度数值。