《農(nóng)產(chǎn)品無損檢測(cè)結(jié)課報(bào)告3900字（論文）》

力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子中的應(yīng)用摘要：無損檢測(cè)即非破壞性檢測(cè)，就是在不破壞待測(cè)物原來的狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)等前提下，為了獲取與待測(cè)物的品質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。力學(xué)檢測(cè)技術(shù)作為食品檢測(cè)技術(shù)中的一種，主要依據(jù)動(dòng)力學(xué)特性而設(shè)計(jì)，用來檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，從而準(zhǔn)確的判斷農(nóng)產(chǎn)品是否成熟。由于力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品質(zhì)量檢測(cè)方面與物理參數(shù)之間存在復(fù)雜的關(guān)系，在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用方面尚未開展。本文通過文獻(xiàn)綜述的形式，對(duì)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以期能給力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用方面提供一點(diǎn)可行性的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：力學(xué)檢測(cè)技術(shù)；桃子；無損檢測(cè)技術(shù)一、前言食品工業(yè)是以農(nóng)產(chǎn)品為主要原料，通過各種手段及技術(shù)措施將植物業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、采集業(yè)所得到的原料，加工成人們所需的成品。實(shí)際上，食品工業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的繼續(xù)、深化和發(fā)展。隨著人們對(duì)食品的需求從數(shù)量到質(zhì)量的轉(zhuǎn)變，反映食品內(nèi)部特征的內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)越來越被人們所重視。無損檢測(cè)即非破壞性檢測(cè)，就是在不破壞待測(cè)物原來的狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)等前提下，為了獲取與待測(cè)物的品質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。無損檢測(cè)技術(shù)可以避免破壞性測(cè)量造成的樣品損失，具有對(duì)待測(cè)物進(jìn)行跟蹤、重復(fù)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其檢測(cè)速度快，適于人規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的在線檢測(cè)和分級(jí)，易于實(shí)現(xiàn)白動(dòng)化。在食品加工行業(yè)中最常用的無損檢測(cè)的方法主要有力學(xué)方法、電磁學(xué)方法、光學(xué)方法、放射線法、機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)、生物傳感器檢測(cè)技術(shù)等。力學(xué)檢測(cè)技術(shù)是依據(jù)動(dòng)力學(xué)特性而設(shè)計(jì)出的，其主要用來檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，從而準(zhǔn)確的判斷農(nóng)產(chǎn)品是否成熟。由于力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在食品質(zhì)量檢測(cè)方面與物理參數(shù)之間存在復(fù)雜的關(guān)系，在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用方面尚未開展。本文通過文獻(xiàn)綜述的形式，對(duì)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以期能給力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用方面提供一點(diǎn)可行性的參考依據(jù)。二、國外研究現(xiàn)狀桃子屬于常見水果中的一種，由于其力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在質(zhì)量檢測(cè)與其他水果方面相類似，單一的搜索力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)比較少，固搜索力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品中的應(yīng)用。由于國外對(duì)于食品安全比較重視，已經(jīng)形成了一系列的檢測(cè)技術(shù)，因此，對(duì)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)研究也比較早，國外的學(xué)者主要通過檢測(cè)水果硬度振動(dòng)頻率、沖擊力檢測(cè)水果硬度等方面對(duì)其展開了研究。（一）檢測(cè)水果硬度振動(dòng)頻率Finney[1]用強(qiáng)迫振動(dòng)的方法研究了蘋果、梨、桃的楊氏模量與水果生長期的關(guān)系。Abbott[2]等對(duì)蘋果的硬度作了系統(tǒng)深入的研究。他們對(duì)美國的兩個(gè)主要的蘋果品種用固有頻率、M—T實(shí)驗(yàn)和蘋果組織的壓縮實(shí)驗(yàn)三種方法測(cè)量其硬度，并進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)表明，當(dāng)固有頻率在480Hz和850Hz時(shí)，有二階和三階共振頻率f2、f3存在，用f2、f3計(jì)算的硬度指數(shù)相關(guān)性很好。Armstrong[3]等用沖擊振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)信號(hào)分別研究了蘋果和桃子的硬度。他們用直徑20mm的蠟丸沖擊水果，通過測(cè)量由沖擊引起的衰減曲線，然后對(duì)測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行FFT頻譜分析，得出了固有頻率。將測(cè)得彈性模量與試樣壓縮實(shí)驗(yàn)得到的彈性模量和M—T硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，前兩種方法得到的彈性模量相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)均在0.75以上，而與M—T實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較差，相關(guān)系數(shù)僅為0.27。在研究桃子硬度時(shí)，Armstrong[4]對(duì)其振動(dòng)測(cè)量方法進(jìn)行了改進(jìn)，他設(shè)計(jì)了壓電陶瓷膜作為振動(dòng)傳感器，將壓電陶瓷膜放在桃子下面感受由于沖擊引起的桃子的振動(dòng)信號(hào)。研究數(shù)據(jù)表明，用固有頻率測(cè)定桃子的硬度與M—T實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性仍不好。（二）沖擊力檢測(cè)水果硬度利用沖擊力檢測(cè)水果硬度的力學(xué)原理是彈性球體與剛性平面的跌落沖擊問題。沖擊力與彈性球（水果）的質(zhì)量、幾何尺寸、材料楊氏模量等參數(shù)有關(guān)。研究的核心是當(dāng)?shù)玫經(jīng)_擊力后如何估計(jì)或計(jì)算出楊氏模量，并與成熟度聯(lián)系起來。如Delwiche[5]研究了桃子的彈性模量與沖擊力時(shí)域和頻域特征量的相關(guān)性。Nzhir[6]研究了西紅柿沖擊力時(shí)域特征，并將其應(yīng)用于西紅柿的硬度分組。他們開發(fā)了一種傳送帶，使西紅柿從7cm高度落在力傳感器上，根據(jù)沖擊力估計(jì)西紅柿的硬度，可將西紅柿分為三個(gè)等級(jí)。Delwider[7]利用鐵摩辛柯彈性理論建立了彈性球與平面沖擊的位移與力的數(shù)學(xué)模型，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較。研究表明，沖擊力速度對(duì)結(jié)果的影響很大，因此自動(dòng)果蔬分級(jí)要求將沖擊速度控制為一常數(shù)。三、國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)著名的知網(wǎng)資料網(wǎng)站，查詢“力學(xué)檢測(cè)技術(shù)+桃子”等關(guān)鍵詞相關(guān)文獻(xiàn)資料沒有，通過改關(guān)鍵詞“力學(xué)+桃子”，能夠看到的文獻(xiàn)資料也只有區(qū)區(qū)174篇，同時(shí)去掉與本課題無關(guān)的資料文獻(xiàn)，就只剩下幾篇資料可循，現(xiàn)將僅有的幾篇資料進(jìn)行總結(jié)分析：（一）力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子中的研究王俊、許乃章、胥芳（1994）[8]年認(rèn)為桃子成熟度不同，其沖擊力學(xué)性質(zhì)不同。作者從3cm高度自由下落至金屬平板上，獲得桃子恢復(fù)系數(shù)r、能量吸收百分率Ｅ和沖擊力時(shí)間特性參數(shù)fp／tp，它們與桃子硬度H間均有極顯著相關(guān)。并建立了這三參數(shù)與桃子硬度間的數(shù)學(xué)模型，分別為1／r＝a+b／H，Ｅ＝ae^b／H和１／（fp／tp）＝a+b／H。試驗(yàn)還表明利用沖擊力時(shí)間特性參數(shù)作為按硬度（成熟度）分級(jí)的參數(shù)比另二參數(shù)更適宜，從高度3cm下落后桃子損傷極小。王俊，許乃章（1994）[9]建立了桃子沖擊力學(xué)特性參數(shù)（恢復(fù)系數(shù)、能量吸收率）與其硬度的數(shù)學(xué)模型，從而為快速非破壞預(yù)測(cè)桃子成熟度（硬度）和實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化分級(jí)提供必要的科學(xué)依據(jù)。王俊、胥芳（1995）[10]研究了桃子硬度分級(jí)參數(shù)，結(jié)果是沖擊力時(shí)間特性參數(shù)fp／tp最為適宜，且受質(zhì)量影響很小；建立了fp／tp與硬度的力學(xué)模型，在自由下落高度3cm下?lián)p傷量極小。（二）力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品的研究鄧云、吳穎、李云飛（2005）[12]為了研究果蔬貯運(yùn)過程中的品質(zhì)變化，從力學(xué)的角度，討論了果蔬組織結(jié)構(gòu)與生物力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系，分析了果蔬機(jī)械損傷特點(diǎn)，介紹了目前果蔬質(zhì)地力學(xué)檢測(cè)的應(yīng)用情況和技術(shù)概況，總結(jié)了該技術(shù)目前存在的問題，提出了今后研究的方向和建議。劉春香（2006）[13]認(rèn)為水果、蔬菜及谷物等在收獲、加工、貯藏、包裝和運(yùn)輸過程中存在著許多生物力學(xué)問題，包括果蔬的機(jī)械損傷以及防護(hù)措施等。生物力學(xué)的主要作用之一是應(yīng)用有關(guān)理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法，預(yù)測(cè)水果蔬菜在上述各個(gè)環(huán)節(jié)上的響應(yīng)，為設(shè)計(jì)有關(guān)加工機(jī)械和加工工藝提供理論依據(jù)。而農(nóng)產(chǎn)品的許多品質(zhì)和種屬特性可通過其基礎(chǔ)物理特征和力學(xué)流變學(xué)性質(zhì)來表示。國內(nèi)外關(guān)于水果蔬菜的力學(xué)流變特性的研究較多，研究的水果蔬菜范圍很廣，包括蘋果、梨、草莓、楊梅、水蜜桃、獼猴桃、桃子、西瓜、青刀豆等。馬鈴薯是最受歡迎最普遍的果蔬之一，為有效改進(jìn)馬鈴薯品質(zhì)，生產(chǎn)出適合特定加工類型的特定品種，需要有一定的理論依據(jù)和相應(yīng)的數(shù)學(xué)指標(biāo)作為指導(dǎo)。本文選取五個(gè)品種的馬鈴薯塊莖，由機(jī)器視覺系統(tǒng)獲取圖像，研究其基礎(chǔ)物理特性；由WDW—5萬能試驗(yàn)機(jī)獲得力學(xué)數(shù)據(jù)，研究馬鈴薯塊莖的力學(xué)流變學(xué)特性。目前，國內(nèi)對(duì)馬鈴薯的研究只限于品種的栽培、改良，對(duì)熟馬鈴薯力學(xué)流變學(xué)性質(zhì)的研究相關(guān)報(bào)道甚少。為研究馬鈴薯的口感的差異本論文對(duì)熟馬鈴薯的力學(xué)流變學(xué)性質(zhì)也進(jìn)行了研究。范霞、陳榮順（2019）[14]以“霞暉6號(hào)”水蜜桃為試驗(yàn)材料，置于20℃、相對(duì)濕度為70%～75%的條件下貯藏，分別在0、1、2、3、4、5、6d采用質(zhì)地多面分析（TPA）測(cè)試法、頂空固相微萃取﹣氣質(zhì)聯(lián)用(HS﹣SPME/GC﹣MS)和電子鼻技術(shù)測(cè)定桃果實(shí)采后貯藏期質(zhì)構(gòu)特性及風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明，桃果實(shí)采后硬度、膠黏性隨貯藏時(shí)間的延長呈下降趨勢(shì)，咀嚼性和彈性先下降后上升。桃果實(shí)在采后貯藏期內(nèi)，利用HS﹣SPME/GC﹣MS技術(shù)共檢測(cè)出58種香氣物質(zhì)，主要是醛類、酮類、酯類、內(nèi)酯類、醇類、酸類和烴類化合物。從主成分分析(PCA)和線性判別式分析(LDA)結(jié)果可知，電子鼻技術(shù)可以很好地區(qū)分開不同貯藏期的桃子。綜合評(píng)價(jià)得出，桃果實(shí)的質(zhì)構(gòu)特性及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類、含量會(huì)隨著貯藏時(shí)間而發(fā)生變化。質(zhì)構(gòu)儀測(cè)得的力學(xué)指標(biāo)結(jié)合GC﹣MS及電子鼻所測(cè)數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確地反映果實(shí)的品質(zhì)特性。四、研究述評(píng)從國內(nèi)對(duì)于力學(xué)檢測(cè)技術(shù)在桃子或者農(nóng)產(chǎn)品中的應(yīng)用研究成果來看，目前不管是國內(nèi)還是國外對(duì)此技術(shù)的研究應(yīng)用成果還比較少，由于在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)過程中，力學(xué)檢測(cè)涉及到太多的物理知識(shí)，導(dǎo)致很難以通過力學(xué)檢測(cè)技術(shù)來精確的衡量農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量[11]，因此，關(guān)于此領(lǐng)域的研究，無論國內(nèi)還是國外對(duì)此研究都比較少，但是相對(duì)而言，國外對(duì)此領(lǐng)域的研究要早于國內(nèi)，同時(shí)研究深度要早于國內(nèi)，國外研究更加偏重于實(shí)際應(yīng)用方面，國內(nèi)研究則側(cè)重于理論基礎(chǔ)這一塊[15]。總的來看，力學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)有利于判斷果品的適宜采收期，按照成熟度對(duì)果品進(jìn)行分級(jí)、貯藏，根據(jù)對(duì)果品內(nèi)部的檢測(cè)確定保鮮期和貯存期。該項(xiàng)技術(shù)盡管有著比較堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)和應(yīng)用歷史，但是由于果品品質(zhì)與物理參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系，要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用還需一個(gè)很長的研究過程。參考文獻(xiàn)[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