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专利号: 2020110450838
申请人: 浙江农林大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种食用油中塑化剂含量的快速无损检测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:确定食用油中三种塑化剂的特征波长;

步骤1.1,分别获取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯标准品,获取不含塑化剂的食用油样本m个,记为SD1,SD2,SD3,…,SDm;

步骤1.2,将邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯标准品置于石英比色皿中,采用785nm激光照射,并采用拉曼光谱仪采集其拉曼光谱,记为IA;

步骤1.3,对于邻苯二甲酸二正丁酯及邻苯二甲酸二异壬酯标准品,按照步骤1.2,获取其拉曼光谱,分别记为IB和IC;

步骤1.4,对于标准食用油样本SD1,SD2,SD3,…,SDm,按照步骤1.2,分别获取样本的拉曼光谱,记为

步骤1.5,对于 计算其平均光谱,即

步骤1.6,将拉曼光谱IA与 相减,相减后的拉曼光谱记为 对于 选择三个最大波峰的波长为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯的特征波长,分别记为λE1、λE2及λE3;

步骤1.7,对于拉曼光谱IB及IC,分别 相减,并参照步骤1.6,分别获取邻苯二甲酸二正丁酯及邻苯二甲酸二异壬酯的特征波长,分别记为λN1、λN2、λN3和λI1、λI2、λI3;

步骤2:建立食用油中三种塑化剂总含量检测模型;

步骤2.1,获取高、中、低塑化剂含量的食用油样本各q个,分别记为SH1,SH2,SH3,…,SHq,SM1,SM2,SM3,…,SMq,SL1,SL2,SL3,…,SLq;且满足:SH1,SH2,SH3,…,SHq样本中,三种塑化剂含量均相同,为y1,SM1,SM2,SM3,…,SMq样本中,三种塑化剂含量均相同,为y2,SL1,SL2,SL3,…,SLq样本中,三种塑化剂含量均相同,为y3;

步骤2.2,根据市面上圆柱形食用油桶的直径范围,获取不同直径且不含塑化剂的塑料圆柱形桶k个,其直径分别记为d1,d2,d3,…,dk;

步骤2.3,对于食用油样本SH1,将其装入直径为d1的塑料圆柱形桶中,然后采用785nm激光对塑料圆柱形桶中部进行照射,并在入射激光成90度方向的圆柱形桶外采集拉曼光谱,拉曼光谱记为

步骤2.4,对于食用油样本SH2,SH3,SH4,…,SHq,按照步骤2.3获得相应的拉曼光谱,分别记为

步骤2.5,对于直径为d2,d3,d4,…,dk的塑料圆柱形桶,分别将食用油样本SH1,SH2,SH3,…,SHq依次装入,然后按照步骤2.3分别获得相应的拉曼光谱,分别记为步骤2.6,对于SH1,SH2,SH3,…,SHq样本在不同直径塑料圆柱形桶中获取的光谱,提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,分别记为采用I/y1

=a*d2+b*d+c形式将其光谱强度和塑化剂含量的相关性与塑料圆柱形桶直径进行拟合,来表示塑料圆柱形桶直径对光谱强度和塑化剂含量的相关性的影响,拟合后的系数分别为aH_E1,bH_E1及cH_E1;

步骤2.7,对于SM1,SM2,SM3,…,SMq及SL1,SL2,SL3,…,SLq样本,按照步骤2.3~2.5获得相应的拉曼光谱,按照步骤2.6提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长的光谱强度,并分别采用I/y2=a*d2+b*d+c及I/y3=a*d2+b*d+c形式将其光谱强度和塑化剂含量的相关性与塑料圆柱形桶直径进行拟合,获得拟合后的系数分别记为aM_E1,bM_E1,cM_E1和aL_E1,bL_E1,cL_E1;

步骤2.8,计算拟合系数a的平均值,记为aE1_AVE,即aE1_AVE=(aH_E1+aM_E1+aL_E1)/3;

步骤2.9,对于拟合系数b,c,分别参照步骤2.8计算其相应的平均值,分别记为bE1_AVE和cE1_AVE;

步骤2.10,对于邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE2、λE3,邻苯二甲酸二正丁酯特征波长λN1、λN2、λN3和邻苯二甲酸二异壬酯特征波长λI1、λI2、λI3,参照步骤2.6及2.7,获得SH1,SH2,SH3,…,SHq样本的相应特征波长光谱强度和塑化剂含量的相关性与塑料圆柱形桶直径的拟合系数,分别记为aH_E2,bH_E2,cH_E2、aH_E3,bH_E3,cH_E3、aH_N1,bH_N1,cH_N1、aH_N2,bH_N2,cH_N2、aH_N3,bH_N3,cH_N3、aH_I1,bH_I1,cH_I1、aH_I2,bH_I2,cH_I2、aH_I3,bH_I3,cH_I3;获得SM1,SM2,SM3,…,SMq样本的相应特征波长光谱强度和塑化剂含量的相关性与塑料圆柱形桶直径的拟合系数,分别记为aM_E2,bM_E2,cM_E2、aM_E3,bM_E3,cM_E3、aM_N1,bM_N1,cM_N1、aM_N2,bM_N2,cM_N2、aM_N3,bM_N3,cM_N3、aM_I1,bM_I1,cM_I1、aM_I2,bM_I2,cM_I2、aM_I3,bM_I3,cM_I3;获得SL1,SL2,SL3,…,SLq样本的相应特征波长光谱强度和塑化剂含量的相关性与塑料圆柱形桶直径的拟合系数,分别记为aL_E2,bL_E2,cL_E2、aL_E3,bL_E3,cL_E3、aL_N1,bL_N1,cL_N1、aL_N2,bL_N2,cL_N2、aL_N3,bL_N3,cL_N3、aL_I1,bL_I1,cL_I1、aL_I2,bL_I2,cL_I2、aL_I3,bL_I3,cL_I3;

步骤2.11,按照步骤2.8及2.9分别计算各个特征波长的相应拟合系数的平均值,分别记为aE2_AVE,bE2_AVE,cE2_AVE、aE3_AVE,bE3_AVE,cE3_AVE、aN1_AVE,bN1_AVE,cN1_AVE、aN2_AVE,bN2_AVE,cN2_AVE、aN3_AVE,bN3_AVE,cN3_AVE、aI1_AVE,bI1_AVE,cI1_AVE、aI2_AVE,bI2_AVE,cI2_AVE、aI3_AVE,bI3_AVE,cI3_AVE;

步骤2.12,收集不同塑化剂含量的食用油样本n个,记为S1,S2,S3,…,Sn;

步骤2.13,将样本S1装入直径为dj的不含塑化剂的塑料圆柱形桶中,按照步骤2.3采集样本的光谱,分别记为

步骤2.14,对于 提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,记为步骤2.15,采用特征波长λE1对应的拟合系数aE1_AVE、bE1_AVE、cE1_AVE,并按照公式进行校正,消除塑料圆柱形桶直径对光谱强度和塑化剂含量的相关性的影响,λE1光谱强度校正后记为步骤2.16,对于样本S2,S3,S4,…,Sn,按照步骤2.13分别采集样本的拉曼光谱,按照步骤

2.14提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,并参照步骤2.15进行校正,校正后分别记为

步骤2.17,对于邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯的特征波长λE2、λE3,邻苯二甲酸二正丁酯的特征波长λN1、λN2、λN3及邻苯二甲酸二异壬酯的特征波长λI1、λI2、λI3,参照步骤2.13~2.16,获得上述特征波长光谱强度,校正后分别记为步骤2.18,采用国家标准方法GB 5009.271-2016测定样本S1,S2,S3,…,Sn中邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二正丁酯及邻苯二甲酸二异壬酯的真实含量,并分别计算每个食用油样本中三种塑化剂的含量,并作为该食用油样本的塑化剂总含量;

步骤2.19,采用多元线性回归方法将样本中三种塑化剂校正后的特征波长光谱强度与其真实的塑化剂总含量进行关联,建立食用油中塑化剂总含量的检测模型;检测模型具体如下: 其

中f1 ,f2 ,f 3 ,f4 ,f5 ,f 6 ,f7 ,f 8 ,f9为检测模型的 系数 ,G为截 距,为校正后的塑化剂特征波长的光谱强度;

步骤3:食用油与塑料油桶的塑化剂光谱信号分配系数确定;

步骤3.1,收集市面上常见的圆柱形食用油桶t个,分别记为V1,V2,V3,…,Vt;由于一般市面上的食用油桶会含有塑化剂,要实现食用油中塑化剂含量的不开瓶检测,需要分离食用油及食用油桶的塑化剂拉曼光谱信息;

步骤3.2,对于食用油桶V1,装入不含塑化剂的食用油,采用785nm激光对食用油桶V1中部进行照射,并在入射激光成90度及180度方向的圆柱形桶外分别采集拉曼光谱,分别记为和

步骤3.3,对于 和 分别提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,记为 和 将 除以 记为 定义为食用油桶V1中特征波长λE1光谱强度的分配系数;

步骤3.4,对于食用油桶V2,V3,V4,…,Vt,按照步骤3.2分别获取与入射激光成90度及180度方向的拉曼光谱,分别记为 和

步骤3.5,对于 和 按照步骤3.3分别提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,并计算分配系数,分配系数分别记为步骤3.6,对于 计算其平均值,记为

步骤3.7,对于邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE2、λE3,邻苯二甲酸二正丁酯特征波长λN1、λN2、λN3和邻苯二甲酸二异壬酯特征波长λI1、λI2、λI3,参照步骤3.3和3.5分别提取各特征波长的光谱强度,并计算分配系数;参照步骤3.6计算各特征波长的分配系数平均值,分别记为 及

步骤3.8,取食用油样本S1,S2,S3,…,Sn前w个样本,w

步骤3.9,将食用油样本S1装入定制的不含塑化剂的食用油桶中,采用785nm对食用油桶中部进行照射,并在入射激光成90度及180度方向的圆柱形桶外分别采集拉曼光谱,分别记为 和

步骤3.10,对于 和 分别提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,记为 和 将 除以 记为 定义为食用油S1中特征波长λE1光谱强度的分配系数;

步骤3.11,对于食用油样本S2,S3,S4,…,Sw,按照步骤3.10分别获取与入射激光成90度及180度方向的拉曼光谱,分别记为 和

步骤3.12,对于 和 按照步骤3.10分别提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,并计算分配系数,分配系数分别记为

步骤3.13,对于 计算其平均值,记为

步骤3.14,对于邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE2、λE3,邻苯二甲酸二正丁酯特征波长λN1、λN2、λN3和邻苯二甲酸二异壬酯特征波长λI1、λI2、λI3,参照步骤3.10和3.12分别提取各特征波长的光谱强度,并计算分配系数;参照步骤3.13计算各特征波长的分配系数平均值,分别记为 及 步

骤4:食用油塑化剂含量快速检测;

步骤4.1,获取圆柱形桶装食用油样本Sp,测定食用油桶直径,记为dp,然后采用785nm激光对其中部进行照射,并在入射激光成90度及180度方向的圆柱形桶外分别采集拉曼光谱,分别记为 和

步骤4.2,对于 和 提取邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE1的光谱强度,记为 和 对于 和 均为食用油桶及食用油中邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯产生的特征波长λE1的光谱强度之和;

步骤4.3,对于 假定食用油及食用油桶中邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯产生的特征波长λE1的光谱强度分别 和 则满足条件一对于 假定食用油及食用油桶中邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯产生的特征波长λE1的光谱强度分别 和 则满足条件二 根据步骤

3获得的特征波长λE1分配系数可知,满足条件三 及条件四由条件一至四,可推导出 记为

从而获得食用油中邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯产生的特征波长λE1的光谱强度,实现食用油及圆柱形桶拉曼光谱信号的分离;

步骤4.4,对于 根据食用油桶的直径dp进行校正,即校正后记为

步骤4.5,对于邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯特征波长λE2、λE3,邻苯二甲酸二正丁酯特征波长λN1、λN2、λN3和邻苯二甲酸二异壬酯特征波长λI1、λI2、λI3,参照步骤4.2分别提取 和中相应特征波长的光谱强度,参照步骤4.3方法提取 中食用油的相应特征波长的光谱强度;然后,参照步骤4.4进行食用油桶dp校正,校正后的光谱强度,分别记为步骤4.6,将

代入步骤2.19建立的食用油塑化剂含量检测模型中,即可获得食用油的塑化剂含量,实现不开瓶条件下食用油中塑化剂含量的快速无损检测。