基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)及其判斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)及其判斷方法，判斷系統(tǒng)包括激光器、擴束鏡、準直鏡、起偏器、玻璃容器、角位移傳感器、檢偏器、光電感應器及處理裝置；激光器發(fā)出激光，通過擴束鏡，形成的發(fā)散光經(jīng)過準直鏡成準直光束，之后經(jīng)過起偏器形成與入射光軸成一定角度的線偏振光，線偏振光通過裝有待判斷食用油的玻璃容器，此時射出的光偏振方向發(fā)生變化，射出偏振光經(jīng)過由角位移傳感器控制旋轉(zhuǎn)角度的檢偏器，經(jīng)檢偏器的偏振光打在光電感應器上，數(shù)據(jù)通過處理裝置處理得出判斷結(jié)果。本發(fā)明具備計算簡單、精密度高及成本低等優(yōu)點。
【專利說明】基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)及其判斷方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于食用油的檢測領域，具體涉及一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)及其判斷方法。
【背景技術】
[0002]基于光的偏振態(tài)判斷食用油優(yōu)劣的方法是在為更加快速精確地判別食用油優(yōu)劣的背景下孕育而生的。面對某工廠在利益的驅(qū)使下生產(chǎn)并銷售泔水油(地溝油的一種)的情況，我國早就出臺了相關的規(guī)定，禁止將這種廢棄油脂加工成食用油。近年來地溝油加工成食用油的現(xiàn)象頻頻被媒體曝光，相關部門對此也加大了打擊的力度,但是由于有利可圖,加上地溝油的檢測技術難題一直無法解決，地溝油始終是屢禁不止。
[0003]劣質(zhì)油很多指標都嚴重不符合國家規(guī)定的食用油衛(wèi)生標準，危害極大，其直接排入水源會造成水質(zhì)污染，而一旦被人體食用后，則可能會引起食物中毒。其酸敗指標遠遠超出國家規(guī)定范圍，長期攝入，人們將出現(xiàn)體重減輕和發(fā)育障礙，易患腹瀉和腸炎，并有肝、心和腎腫大以及脂肪肝等病變。此外，地溝油受污染產(chǎn)生的黃曲霉毒性不僅易使人發(fā)生肝癌，在其他部位也可以發(fā)生腫瘤。
[0004]傳統(tǒng)的檢測食用油劣變的方法既費時又費力，并且大量化學試劑的使用會對自然環(huán)境產(chǎn)生潛在的危害。
[0005]理化檢測方法，主要檢測十二烷基苯磺酸鈉，它是一種陰離子表面活性劑，被廣泛應用于洗滌劑中。部分地溝油是泔水經(jīng)過簡單加工、提煉出來的油，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這部分地溝油中含有洗滌劑中的主要成分十二烷基苯磺酸鈉，所以檢測這部分地溝油就可以通過檢測油類中是否含有十二烷基苯磺酸鈉。但采用此法只能檢測出摻和了泔水油的地溝油，不能檢測煎炸老油和廢棄動物油脂。
[0006]薄層層析法，用于膽固醇的定量分析，但只能測定較純的地溝油，如果是食用油摻和的地溝油低于10%時無法檢測。
[0007]電導率方法，用于重金屬的檢測，由泔水油提煉的地溝油成分復雜，它與地下水泥壁(含有多種微量元素，如 Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Co、N1、Tl、Be、Sn、Cu、Sb、Mo 和 V等)、地下生活污水、金屬管道、廢舊鐵桶等接觸，金屬離子嚴重超標，同時引入多種非金屬元素。故可以通過檢測油類產(chǎn)品的金屬元素的量來確定是否為地溝油。電解質(zhì)與地溝油(萃取相)的電導率是食用油的3?7倍，研制出一種0.5h鑒別地溝油的檢測方法，但因準確性限制，未能得到推廣。
核磁共振光譜法，因地溝油中含有大量的動物油脂，在一定溫度下，廢油脂的固體脂肪含量(SFC值)比合格的食用植物油高核磁共振鑒別法是在產(chǎn)生核磁共振時，液態(tài)分子的迅速相對運動，將導致明顯的運動而使譜線變窄，共振峰值升高；反之，固態(tài)分子的共振峰則低而平，經(jīng)過一段時間后，測試將得到2組核磁共振譜(NMR)信號值，可由此信號強度值計算固體脂肪含量值，核磁共振不受操作人員的技術水平影響，測試精度高，相對快速，可用于地溝油的檢測，但核磁共振的儀器較昂貴，不易推廣。[0008]紅外檢測法，泔水油或深度油炸油中的油脂在加工過程中會發(fā)生高度的氧化、酸敗反應，產(chǎn)生比普通植物油脂更多的氧化產(chǎn)物，由于氧化產(chǎn)物在近紅外光譜中會出現(xiàn)不同的特征峰，因而，可通過這些特征峰，判斷出食用油脂中是否含有泔水油或深度油炸油。優(yōu)點是樣品不需要經(jīng)過預處理，非破壞性分析，實時分析，低分析成本和操作簡單等。缺點是計算復雜，精密度不高，儀器價格貴等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種計算簡單、精密度高及成本低的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)；
本發(fā)明還提供一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)的判斷方法。
[0010]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其包括激光器、擴束鏡、準直鏡、起偏器、玻璃容器、角位移傳感器、檢偏器、光電感應器及處理裝置；
激光器發(fā)出激光，通過擴束鏡，形成的發(fā)散光經(jīng)過準直鏡成準直光束，之后經(jīng)過起偏器形成與入射光軸成一定角度的線偏振光，線偏振光通過裝有待判斷食用油的玻璃容器，此時射出的光偏振方向發(fā)生變化，射出偏振光經(jīng)過由角位移傳感器控制旋轉(zhuǎn)角度的檢偏器，經(jīng)檢偏器的偏振光打在光電感應器上，數(shù)據(jù)通過處理裝置處理得出判斷結(jié)果。
[0011]所述激光器采用波長為632.Snm的He-Ne激光器。所述角位移傳感器為電阻式角位移傳感器。所述玻璃容器為長方體玻璃容器。所述激光器先通過全發(fā)射鏡的全反射后再進入擴束鏡。所述處理裝置包括PC端及顯示器，由光電感應器得到數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳送至PC端處理，結(jié)果通過顯示器顯示出來。
[0012]本發(fā)明提供一種所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)的判斷方法，其包括以下步驟:
a.將待測食用油與指定食用油配置成一定濃度C的樣品，并注入長為L的容器中，靜置樣品一段時間；
b.待氣泡全部溢出，樣品穩(wěn)定后，開啟激光器，控制角位移傳感器，穩(wěn)定控制檢偏器的轉(zhuǎn)動，同時光電感應器檢測從樣品中射出的偏振態(tài)改變后的偏振光的光強；
c.通過MATLAB將連續(xù)變化的光強繪制成曲線顯示出來，并與未加樣品時光通過空置的旋光管后的光強變化曲線顯示在同一坐標軸中，據(jù)此根據(jù)曲線整個平移的一段距離，測出兩曲線任意相鄰最小值之間的角位置之差即為偏振光的振動面經(jīng)樣品食用油后轉(zhuǎn)動的角度Φ，再讀取三個不同角度線偏振分量的光強，分別記為Itl, 1+45，1-45，I90;
d.計算出樣品的旋光率，偏振態(tài)參數(shù)，偏振度及其偏振角，將計算出的數(shù)值與數(shù)據(jù)庫中存儲的標準食用油的數(shù)據(jù)進行比較，便可判斷出食用油的優(yōu)劣。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明準確度高，可靠性強，它在不改變樣品的化學性能條件下進行無損檢測，通過樣品對偏振光的改變從而反演樣品的旋光率，推算出射偏振光的偏振態(tài)變化，所測得的一系列數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)庫進行對比，可準確判斷食用油的優(yōu)劣，精確度高。目前國內(nèi)基于此技術運用于食用油優(yōu)劣的檢測尚無。【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)的系統(tǒng)組成示意圖；
圖2為本發(fā)明基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷方法測得的光強曲線變化圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0016]圖1是本發(fā)明一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)的組成示意圖，包括:He-Ne激光器I發(fā)出632.8nm的激光2，通過全發(fā)射鏡3后通過擴束鏡4，形成的發(fā)散光5經(jīng)過準直鏡6成準直光束7,之后經(jīng)過一起偏器8形成于X軸成一定角度的線偏振光9,線偏振光通過一裝有待判斷食用油且長度一定的長方體玻璃容器10，此時射出的光11偏振方向發(fā)生變化，射出偏振光經(jīng)過由角位移傳感器14控制旋轉(zhuǎn)角度的檢偏器12，經(jīng)檢偏器的偏振光13打在光電感應器15上，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳送至PC端16處理，結(jié)果通過顯示器顯示出來。
[0017]圖2是本發(fā)明一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷方法測得的光強曲線變化圖。
[0018]將待測食用油與指定食用油配置成一定濃度C的樣品(以下簡稱樣品)注入長為L的容器中，靜置液體一段時間，待氣泡全部溢出，液體穩(wěn)定后，開啟激光器，控制角位移傳感器，穩(wěn)定地控制檢偏器的轉(zhuǎn)動，同時光電感應器檢測從樣品中射出的偏振態(tài)改變后的偏振光的光強，通過MATLAB將連續(xù)變化的光強繪制成曲線顯示出來，并與未加樣品時的曲線顯示在同一坐標軸中，據(jù)此可根據(jù)曲線整個平移的一段距離，測出兩曲線任意相鄰最小值(光強最弱)之間的角位置之差即為偏振光的振動面經(jīng)樣品食用油后轉(zhuǎn)動的角度Φ，再讀取四個不同角度線偏振分量的光強，分別記為Itl, 1+45，1-45，I900通過公式，可計算出樣品的旋光率，偏振態(tài)參數(shù)，偏振度及其偏振角，將計算出的數(shù)值與數(shù)據(jù)庫中存儲的標準食用油的數(shù)據(jù)進行比較，便可判斷出食用油的優(yōu)劣。
[0019]步驟d中，
旋光率的計算
Φ:旋光度rad, α:旋光率rad.ml/g.mm, C:樣品濃度g/ml, L:容器長度mm ; 偏振態(tài)參數(shù)及偏振度的計算:
根據(jù)偏振光的Stokes描述式，
【權利要求】
1.一種基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器、擴束鏡、準直鏡、起偏器、玻璃容器、角位移傳感器、檢偏器、光電感應器及處理裝置； 激光器發(fā)出激光，通過擴束鏡，形成的發(fā)散光經(jīng)過準直鏡成準直光束，之后經(jīng)過起偏器形成與入射光軸成一定角度的線偏振光，線偏振光通過裝有待判斷食用油的玻璃容器，此時射出的光偏振方向發(fā)生變化，射出偏振光經(jīng)過由角位移傳感器控制旋轉(zhuǎn)角度的檢偏器，經(jīng)檢偏器的偏振光打在光電感應器上，數(shù)據(jù)通過處理裝置處理得出判斷結(jié)果。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器米用波長為632.8nm的He-Ne激光器。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述角位移傳感器為電阻式角位移傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器先通過全發(fā)射鏡的全反射后再進入擴束鏡。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述處理裝置包括PC端及顯示器，由光電感應器得到數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳送至PC端處理，結(jié)果通過顯示器顯示出來。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述玻璃容器為長方體玻璃容器。
7.一種根據(jù)權利要求1至5任一項所述的基于光偏振態(tài)的食用油優(yōu)劣的判斷系統(tǒng)的判斷方法，其特征在于，包括以下步驟: a.將待測食用油與指定食用油配置成一定濃度C的樣品，并注入長為L的容器中，靜置樣品一段時間； b.待氣泡全部溢出，樣品穩(wěn)定后，開啟激光器，控制角位移傳感器，穩(wěn)定控制檢偏器的轉(zhuǎn)動，同時光電感應器檢測從樣品中射出的偏振態(tài)改變后的偏振光的光強； c.通過MATLAB將連續(xù)變化的光強繪制成曲線顯示出來，并與未加樣品時光通過空置的旋光管后的光強變化曲線顯示在同一坐標軸中，據(jù)此根據(jù)曲線整個平移的一段距離，測出兩曲線任意相鄰最小值之間的角位置之差即為偏振光的振動面經(jīng)樣品食用油后轉(zhuǎn)動的角度Φ，再讀取三個不同角度線偏振分量的光強，分別記為10，1+45，1-45，190 ； d.計算出樣品的旋光率，偏振態(tài)參數(shù)，偏振度及其偏振角，將計算出的數(shù)值與數(shù)據(jù)庫中存儲的標準食用油的數(shù)據(jù)進行比較，便可判斷出食用油的優(yōu)劣。
8.根據(jù)權利要求7所述的判斷方法，其特征在于，步驟d中， 旋光率的計算 Φ:旋光度rad, α:旋光率rad.ml/g.mm, C:樣品濃度g/ml, L:容器長度mm ; 偏振態(tài)參數(shù)及偏振度的計算: 根據(jù)偏振光的Stokes描述式，
【文檔編號】G01N21/03GK103454224SQ201310159083
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月2日 優(yōu)先權日:2013年5月2日
【發(fā)明者】董俊發(fā), 陳麗, 何賢飛, 胡義華 申請人:廣東工業(yè)大學