[发明专利]一种用于果蔬加热干燥过程中的气味在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于气味的监测领域，具体涉及采用石英晶体振荡器电子鼻对果蔬加热干燥过程中的气味进行在线监测的方法。

背景技术

水果蔬菜富含维生素、无机盐、纤维素等多种物质，是人体营养成分的重要来源。由于新鲜水果蔬菜所含水分多，不易长期保存。为延长水果蔬菜的货架期，通常采用低温、气调、真空、涂膜等技术，而干燥技术更是被广泛采用，主要包括热风干燥和微波干燥。据统计，全球有20%以上的水果蔬菜通过加热干燥技术来延长货架期。水果蔬菜干燥加工的优点不仅在于延长了货架期，还在于使产品的重量和体积大大缩小，降低了包装和运输成本，增加了产品的附加值。干燥产品的风味是产品质量的重要指标，在加热干燥加工过程中，果蔬的气味会散失、变化、甚至破坏，导致产品质量下降，影响消费者的选择和购买，因此，如何在果蔬加热干燥过程中保留消费者喜欢的风味而抑制不喜欢的风味是一个具有重要意义的研究课题。加热干燥过程中的参数控制是决定干燥效果的重要因素，尤其是温度参数。低温干燥所需时间长，气味流失总量大，表面发生氧化多，最终产品的口味、观感都不好，而且耗时、耗能；高温干燥则容易产生焦糊，产品不能食用；中温干燥的中间阶段气味散失量大，而前、后阶段气味散失量小。快速气味检测技术的建立将为过程参数的在线控制奠定基础。虽然国内外关于食品加工过程中气味监控的研究不少，但均存在不同程度的缺陷，主要表现为以下几个方面：（1）缺乏对气味散发机理的理论研究，对气味散失规律没有充分的认识；（2）由于快速气味检测技术的缺失，使气味在线检测非常困难，由此导致干燥参数无法控制，气味大量散失，焦糊味产生，极大影响最终产品品质；（3）需手工参与，不能应用于生产过程自动控制。迄今为止，还没有任何气味在线检测和控制的报道。美国曾有人用气相色谱仪离线分析抽取自苹果干燥过程的气味，但干燥过程只有4小时，每次气味检测就耗时6小时，根本无法实现气味在线监控。

电子鼻是近几年来发展较快的一种人工嗅觉系统。传感阵列式电子鼻为应用最多的一类电子鼻。李琦等在传感器与微系统，26（9），2007中报道利用电子鼻和人工神经网络技术分析苹果损伤，根据气味信号分辨不同损伤度的苹果。但此类传感器饱和反应时间长，速度慢，检测数据需要人工用数学统计方法统计，无法实现自动化，最后数据是一个模式识别图谱，数据和化学成分脱节。

石英晶体振荡器电子鼻可以在一分钟内检测出挥发物的化学成分。此传感器通电后以极高频率振荡，当被测化合物落在传感器上时其振荡频率发生改变，而频率的变化量与化合物的数量、种类相关。传感器的频率变化量由微处理器检测，最终反映在数轴上成为一个峰，峰面积就代表化合物的数量（Peak Area –PA）。挥发物在到达传感器之前先由一个短的色谱柱分离，其中不同的化合物在色谱柱内的滞留时间不同且唯一（Retention Time - RT)。峰面值PA和滞留时间RT相结合，就可以定量、定性反映挥发物中的不同化合物成分。在取得RA和RT之后，用相应的数学方法进行统计分析，用以分辨不同的气味。本电子鼻的气味分子检测传感器采用石英晶体振荡器，有别于传统的传感阵列式电子鼻和气相色谱仪，具有速度极快的特点，可自动记录并处理数据，因此可以实现果蔬加热干燥过程中气味的在线检测。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明采用石英晶体振荡器电子鼻，提供了一种快速、准确、可实现在线监测的用于果蔬加热干燥过程中的气味检测方法。

本发明的技术方案如下:

一种用于果蔬加热干燥过程中的气味在线监测方法，包括具体步骤如下：

（1）准备果蔬试样，对果蔬进行加热干燥，利用石英晶体振荡器电子鼻在线监测气味并生成不同气味频率函数的一阶导数曲线峰图，在所述一阶导数曲线峰图上选择所有峰面积值大于200点的气味作为果蔬加热干燥散发出的代表性气味；

（2）在不同的给定温度下对果蔬进行加热干燥，用石英晶体振荡器电子鼻实时监测果蔬散发出的代表性气味； 

（3）由电子鼻系统软件处理得到的代表性气味信号，生成对应所述代表性气味信号的频率函数的一阶导数曲线，根据所述曲线峰面积值绘制在不同给定温度下的果蔬干燥过程中代表性气味散发量随时间变化的曲线。

步骤（1）或（2）中所述加热干燥是通过加热装有干燥的容器来实现的，所述容器盖上有三个孔，一个孔用于插入温度传感器对加热干燥的果蔬测温，另外两个小孔分别用于导入压缩空气以及导出果蔬加热时散发的气体，导出的气体经冷凝器滤去水分，通入电子鼻进行气味检测，得到的气味信号数据输入计算机。

本发明有益的技术效果是：