胡萝卜粉含水率介电快速检测技术及设备开发

作     者：董晓林 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴中华

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：胡萝卜粉 含水率 快速检测 介电法 干燥 

摘      要：果蔬粉广泛应用于面食、乳制品、糖果制品等加工中,不仅提高了产品的营养品质,还改善了产品的色泽,丰富了产品的种类。果蔬粉只有达到安全含水率,才能长期保存;因此,在果蔬粉干燥生产过程中,有必要快速检测并判断其是否达到安全含水率。但是,目前市场缺乏针对果蔬粉含水率的水分快速检测装置。介电法是一种快速、非破坏式水分检测方法。本文以胡萝卜粉为研究对象,开发一套基于介电法的微波透射水分快速检测装置,为果蔬粉含水率快速检测提供参考。本文进行了以下研究:(1)建立了胡萝卜含水率与介电特性的关联模型。利用烘箱和网络分析仪,分别测量干燥过程中胡萝卜的含水率、介电特性,并建立含水率与介电特性之间的回归模型,模型的相关系数R2为0.97,为胡萝卜水分快速检测装置的设计提供技术基础。(2)设计和构建了一套微波透射水分快速检测装置。装置包括测量模块、硬件模块、软件模块。测量模块主要由微波振荡器、隔离器、衰减器、波导到同轴转换、检波器、接收和发射天线等组成。硬件模块由A/D转换电路、电源单元、显示单元等组成。软件模块由含水率计算程序、系统软件总体流程、上位机程序等组成。(3)胡萝卜粉微波透射水分快速检测。以胡萝卜粉为研究对象,进行微波透射水分快速检测装置的应用研究,分析不同操作因素对微波电压值的影响,并确定装置最佳的检测条件。建立胡萝卜粉含水率与电压的关系模型,并对模型进行检验。回归模型的相关系数R2为0.957,含水率预测模型的相关系数R2为0.962,且含水率预测模型的平均误差为4.4%。(4)胡萝卜粉水分快速检测装置性能第三方评价。第三方检测结果表明,胡萝卜粉水分检测装置的测量时间为7.33s、装置的重复性为0.014%,准确度为98.2%,相对于商业仪器FD-K型食品水分快速测量仪的准确率提升了 38.8%。