本實(shí)用新型涉及生鮮肉類水分檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用傳熱學(xué)和電學(xué)相結(jié)合的原理對(duì)生鮮肉類水分檢測(cè)的裝置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)，肉類已經(jīng)成為人們主要的動(dòng)物性食品，因此，做好肉類品質(zhì)檢測(cè)，對(duì)于保障人民食肉安全，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，市場(chǎng)上的豬肉、牛肉、雞肉等肉類制品存在著質(zhì)量不合格和污染的問題，尤其是存在人為的往肉類中注水的問題，肉品注水后，不僅影響肉品的質(zhì)量和味道，而且往往由于所注水質(zhì)的污染，容易引起肉質(zhì)腐敗，食用后導(dǎo)致食物中毒，嚴(yán)重危害消費(fèi)者的身體健康。健康的動(dòng)物在屠宰后肉的表層會(huì)很快地形成一種干爽的保護(hù)膜，可以防止肉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，并有助于阻止外部細(xì)菌的侵入，而注水肉的表層不能形成保護(hù)膜，加快了細(xì)菌的侵入和繁殖，此外，由于所注入的水，質(zhì)量不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，含病原微生物，加上操作過程中缺乏消毒手段，因此，易造成病原微生物的污染。

國(guó)家有關(guān)部門制定了畜禽肉的水分限量的新標(biāo)準(zhǔn)，新的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)畜禽肉水分限量征求意見稿已二年前公布《相對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18394－2001》畜禽肉水分限量，新版本對(duì)畜禽肉水分限量作出了更加明確的限制：豬肉牛肉雞肉的水分不能超過76.5％，羊肉含水量不超過77.5％，鴨肉含水量不超過80％。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)注水肉的檢驗(yàn)方法主要有感官檢驗(yàn)法、組織檢驗(yàn)法、濾紙檢驗(yàn)法、火燒檢驗(yàn)法和電導(dǎo)法等。感官檢驗(yàn)法主要觀察肉品形態(tài)學(xué)變化，注水肉外觀肌肉蒼白，肌纖維腫脹，切面濕潤(rùn)，注水量多的肉可見有水分從肉中向外滲出，冬季可見有冰渣，觸摸時(shí)手感濕潤(rùn)，但不發(fā)粘，按壓時(shí)常有多余水分流出，并且彈性較差，壓痕恢復(fù)較慢，而由于個(gè)體感官的差異，每個(gè)人判斷的結(jié)果也不同，直接影響著檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。組織檢驗(yàn)法是用組織切片在放大鏡下觀察，可見注水肉肌纖維腫脹，排列不整齊，甚至發(fā)生斷裂，肌纖維組織間隙明顯增大，有少量淡紅色液體滲出，這種方法所需設(shè)備復(fù)雜，操作技術(shù)要求高。濾紙檢驗(yàn)法是在豬肉上割開一個(gè)小口，將濾紙條一端貼在肉上，正常肉貼上后另一端不濕，注水肉另一端會(huì)逐漸浸濕，該方法簡(jiǎn)單易行，所需的儀器少，成本低，適用于基層工作，但此方法限于定性判斷，靈敏度不高。火燒檢驗(yàn)法是將一長(zhǎng)條衛(wèi)生紙貼在肉上，幾分鐘后取下用火燒，正常的肉易燃燒，火焰呈藍(lán)色，注水肉不易燃燒，火焰呈紅色，該方法簡(jiǎn)單易行，但是僅限于定性判斷。電導(dǎo)法的原理是利用肉的阻抗與其含水量有關(guān)，通過測(cè)量肉的阻抗變化以判斷肉的水分含量，例如山東省化學(xué)研究所根據(jù)電導(dǎo)原理研制了肉類水分檢測(cè)儀，該儀器用色帶刻度盤顯示鮮肉的注水程度，但其檢驗(yàn)結(jié)果存在有假陽性，在測(cè)量誤差、穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度等技術(shù)性能方面，還存在許多缺陷，需要進(jìn)一步的改進(jìn)提高。此外，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于肉類是否存在注水的檢測(cè)，基本上還是依靠市場(chǎng)檢疫員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的主要手段又是靠檢疫員的感官檢驗(yàn)，存在誤差大的缺陷，效果很不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)生鮮肉類水分檢測(cè)所存在的判定速度慢、判定結(jié)果可靠性不高甚至只能定性而不能定量判斷的問題，提供一種應(yīng)用傳熱學(xué)和電學(xué)的原理相結(jié)合的全新的方法，以期準(zhǔn)確、可靠、快速和安全地檢測(cè)生鮮肉類水分的方法和裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種生鮮肉類水分檢測(cè)裝置，該裝置利用肉類中所含的水分與其熱導(dǎo)率之間呈現(xiàn)線性關(guān)系的原理而通過測(cè)定肉品的熱導(dǎo)率以間接地測(cè)定肉品的含水量，從而判斷肉品是否注水；該裝置的檢測(cè)工具包括作為插入肉品的熱探針，熱探針與精密電阻箱及穩(wěn)壓電源連接，精密電阻箱的輸出電壓通過數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，并通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出結(jié)論。

穩(wěn)壓電源通過精密電阻箱對(duì)插進(jìn)生鮮肉類樣品中的特制的熱探針準(zhǔn)確可控地供電進(jìn)行微加熱，在生鮮肉類中建立溫度場(chǎng)，再通過測(cè)量在溫度場(chǎng)中的熱探針由于溫度變化造成其電阻發(fā)生變化而引起的輸出電壓的變化，間接地測(cè)出生鮮肉類的導(dǎo)熱率的變化，再利用肉類中所含的水分與其熱導(dǎo)率之間呈現(xiàn)線性關(guān)系的原理通過數(shù)學(xué)分析進(jìn)而求得被測(cè)肉品的含水量。

優(yōu)選方案，所述熱探針為無磁的熱探針。

優(yōu)選方案，熱探針的構(gòu)成包括細(xì)長(zhǎng)的一端為尖頭的金屬管和銅線，銅線表面包覆絕緣漆；漆包的銅線按照每段長(zhǎng)度略短于金屬管的要求經(jīng)若干次反復(fù)折轉(zhuǎn)組成一扎銅線，該扎銅線包含有偶數(shù)段；將該扎銅線導(dǎo)入金屬管中，并用真空硅脂填充空隙，金屬管的前端用環(huán)氧樹脂膠密封，金屬管的后端用環(huán)氧樹脂膠密封并從中導(dǎo)出引線。所述銅線兼具電熱絲的作用。

若干次反復(fù)折轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)類似于回形針的結(jié)構(gòu)，偶數(shù)段銅線在通電后，電磁效應(yīng)恰好全部抵消，構(gòu)成內(nèi)部無磁的熱探針。真空硅脂導(dǎo)熱性能優(yōu)良且絕緣。

優(yōu)選方案，所述檢測(cè)裝置配置有可調(diào)恒溫箱。對(duì)于體積太小的生鮮肉類樣品提供恒溫的環(huán)境，避免外界氣流對(duì)樣品溫度造成影響。

優(yōu)選方案，熱探針的兩電極分別通過精密電阻箱內(nèi)的精密電阻Rs以及通過串聯(lián)的精密電阻R₁和精密電阻R₂以連接電熱絲引線，電熱絲引線與穩(wěn)壓電源連接；從精密電阻R₁和精密電阻R₂的連接點(diǎn)以及熱探針與精密電阻Rs的連接點(diǎn)引出取樣電壓△V，再經(jīng)熱電偶引線連接至數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)，數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)包含有直流放大器，直流放大器的輸出信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)的信號(hào)記錄裝置，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示；有一觸發(fā)器通過精密電阻R₃及電熱絲引線連接穩(wěn)壓電源和熱探針，觸發(fā)器控制熱探針的加熱和檢測(cè)。

優(yōu)選方案，檢測(cè)裝置設(shè)有抗干擾措施，包括靜電屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽，熱探針的外接線為屏蔽線，屏蔽線的外套接地；所述直流放大器用高導(dǎo)磁率和高導(dǎo)電率的材料制作成的屏蔽罩屏蔽，屏蔽罩妥善接地；直流放大器的輸入線與輸出線，交流電源線分開走線，且不可平行走線；選用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源中的電源變壓器原副邊之間加屏蔽層；交流地線和直流地線分開且只有交流地線接大地；選用精密電阻器件以及完善的接地技術(shù)。

優(yōu)選方案，金屬管由食品級(jí)奧氏體不銹鋼管制成。食品級(jí)不銹鋼是指符合《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/不銹鋼食具容器衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 9684-88規(guī)定的不銹鋼材料，奧氏體不銹鋼無磁，并為熱探針提供對(duì)外界的磁屏蔽。

優(yōu)選方案，熱探針的長(zhǎng)徑比大于10。根據(jù)導(dǎo)熱基本定律，當(dāng)實(shí)際導(dǎo)熱物體中某一個(gè)方向的溫度變化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的變化率時(shí)，導(dǎo)熱問題的分析可以采用一維模型。對(duì)于圓柱體結(jié)構(gòu)的探熱針，當(dāng)符合其長(zhǎng)徑比大于10的條件，則可認(rèn)為其是無限長(zhǎng)的，即可按一維模型進(jìn)行傳熱分析和計(jì)算，而不考慮軸向傳熱的影響。

優(yōu)選方案，熱探針按長(zhǎng)度劃分規(guī)格，有小號(hào)和大號(hào)兩種規(guī)格，其長(zhǎng)度分別為，小號(hào)10mm，大號(hào)30mm；分別適用于待測(cè)生鮮肉類樣品的厚度為，小號(hào)15—35mm；大號(hào)35mm以上。

一種采用上述任一項(xiàng)生鮮肉類水分檢測(cè)裝置對(duì)生鮮肉類進(jìn)行水分檢測(cè)的方法，包括以下步驟：

1)、熱探針標(biāo)定：利用熱探針直接插入高純水進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試，并與高純水的標(biāo)準(zhǔn)熱導(dǎo)率對(duì)比，計(jì)算出熱探針的儀器常數(shù)：

A＝0.005a₀R₀/L，Ω/(m·K·s)

式中：a₀——0℃時(shí)的銅電阻溫度系數(shù),1/K；

R₀——0℃時(shí)的銅電阻的電阻,Ω；

L——探針長(zhǎng)度,L；

儀器常數(shù)A僅與熱探針本身材料和長(zhǎng)度有關(guān)，而與加熱功率、測(cè)試溫度無關(guān)；

測(cè)試時(shí)要在同一條件下測(cè)試6次，且每次偏差小于±2％，然后求得其平均值作為該熱探針儀器參數(shù)的標(biāo)定值；

標(biāo)準(zhǔn)樣品純水的電阻率18.4MΩ·cm。

2)、制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法(例如恒溫干燥法)對(duì)同一樣品進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試，用于檢驗(yàn)用熱探針法測(cè)定不同水分含量的生鮮肉類熱導(dǎo)率值的參照值，并比較所得的測(cè)試值與文獻(xiàn)值之間的相對(duì)誤差值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，最后以此修正值作為判定待測(cè)生鮮肉類樣品是否為注水肉的依據(jù)并備案；

具體是，通過研究不同水分含量的生鮮肉類樣品的熱導(dǎo)率，包括分別選50％、60％、70％、80％及90％水分含量的生鮮肉類樣品，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，得到生鮮肉類組織水分含量與熱導(dǎo)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨后對(duì)線性時(shí)段進(jìn)行擬合處理，得到輸出電壓差隨時(shí)間自然對(duì)數(shù)的線性變化關(guān)系；

3)、待測(cè)肉品的取樣規(guī)則：

a).取樣規(guī)則的理論依據(jù)，生鮮肉類樣品的厚度需滿足大于熱探針的熱擴(kuò)散半徑的條件，

R＝2/5(στ/2)^0.5，

式中：R——熱擴(kuò)散半徑，mm；

σ——肉品的熱擴(kuò)散系數(shù)，m²/s；

τ——加熱時(shí)間，s；

b).生鮮肉類樣品的尺寸規(guī)格：對(duì)于體積較大的肉塊，將其上下面切平，厚度要大于熱擴(kuò)散半徑；對(duì)于體積特別小的肉塊，將其上下面切平，再用圓形套切刀割出圓柱狀的樣品，將幾片樣品對(duì)齊堆疊，堆疊后的總厚度要大于熱擴(kuò)散半徑，圓柱的半徑大于熱擴(kuò)散半徑；

4)、選用熱探針型號(hào)：對(duì)于滿足條件的大體積的肉塊采用大號(hào)熱探針，對(duì)于滿足條件的較小體積的肉塊采用小號(hào)熱探針，適當(dāng)處理后，采用全埋入式，該熱探針由于全埋入被測(cè)肉品內(nèi)，并且熱擴(kuò)散半徑小于實(shí)際樣品的尺寸，可以減少外界環(huán)境對(duì)測(cè)試的影響；對(duì)于體積特別小的肉塊，采用小號(hào)熱探針，適當(dāng)堆疊樣品并采用半埋入式處置；

對(duì)于體積較小，溫度擴(kuò)散距離大于實(shí)測(cè)樣品尺寸的微型肉品，由于被測(cè)樣品邊界與外界對(duì)流換熱的情況會(huì)影響熱導(dǎo)率的測(cè)量，本方法采用將微型尺寸的肉品測(cè)試置于相對(duì)穩(wěn)定的可調(diào)恒溫箱中，可以抵消測(cè)試環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)其熱導(dǎo)率參數(shù)的影響；

5)、測(cè)試待測(cè)肉品：包括以下工藝流程；

a).按擬定的取樣規(guī)則將待測(cè)肉品取樣；

b).將待測(cè)肉品的樣品放置在可調(diào)恒溫箱內(nèi)24小時(shí)，待其內(nèi)部溫度均勻后再進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試；

c).將熱探針插入肉質(zhì)均勻的待測(cè)肉品樣品中，穩(wěn)定溫度0.5小時(shí)；

d).調(diào)節(jié)精密電阻Rs的電阻值，使電路輸出的電壓信號(hào)ΔV接近于零；

e).調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的電壓，對(duì)熱探針施以恒定功率，使電路輸出電壓為U，對(duì)熱探針加熱，此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)、運(yùn)算和輸出結(jié)果；

f).通過計(jì)算機(jī)輸出檢測(cè)結(jié)論，由于熱探針內(nèi)部銅線受熱升溫，同時(shí)使熱探針的金屬管和待測(cè)肉品樣品也隨之升溫，引起銅線的電阻發(fā)生變化，從而使輸出電壓差隨之發(fā)生變化，由數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)的直流放大器將采集到的輸出電壓信號(hào)ΔV以及加熱時(shí)間t輸入計(jì)算機(jī)的信號(hào)記錄裝置并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到輸出電壓差隨時(shí)間自然對(duì)數(shù)的線性變化關(guān)系d(ΔV)/d(Lnt)，根據(jù)公式

λ_m＝(AU²/R_b²)/{d(-ΔV)/d(Lnt)}

式中：λ_m——待測(cè)肉品的熱導(dǎo)率,W/(m·K)；

A——熱探針的儀器常數(shù),Ω/(m·K·s)；

U——穩(wěn)壓電源的電壓,V；

R_b——探針的初始電阻，Ω；

ΔV——輸出電壓差，V；

t——加熱時(shí)間,s；

可以求得被測(cè)試樣品的熱導(dǎo)率；

g).對(duì)上述單項(xiàng)檢測(cè)對(duì)照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)判檢測(cè)結(jié)果。

目前市場(chǎng)上正常生鮮肉的水分含量大約為65％，國(guó)標(biāo)規(guī)定例如豬肉的水分含量，不能超過76.5％，待熱探針標(biāo)定完成后，分別測(cè)出當(dāng)水分含量達(dá)到65％和76.5％時(shí)所對(duì)應(yīng)的生鮮肉類熱導(dǎo)率值，即得到了當(dāng)豬肉肉品水分含量達(dá)到臨界時(shí)所對(duì)應(yīng)的熱導(dǎo)率值，簡(jiǎn)稱“臨界值”。在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，利用水分含量與熱導(dǎo)率呈正相關(guān)的關(guān)系，若待測(cè)樣品的熱導(dǎo)率值大于臨界值(即水分含量高于76.5％時(shí)對(duì)應(yīng)的熱導(dǎo)率值)，則待測(cè)樣品為注水肉；

6)、對(duì)每個(gè)待測(cè)樣品在同一條件下重復(fù)測(cè)量6次，且當(dāng)每次測(cè)試偏差小于±2％時(shí)，取其平均值。對(duì)采集的輸出電位差ΔV與時(shí)間的對(duì)數(shù)Int用Excel進(jìn)行線性時(shí)段擬合處理，按相關(guān)度最大的原則，計(jì)算出d(ΔV)/d(Int)，即可得到待測(cè)樣品的熱導(dǎo)率。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、利用傳熱學(xué)和電學(xué)相結(jié)合對(duì)生鮮肉類水分檢測(cè)，原理新穎且清晰、抓住本質(zhì)特征，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可信；

2、特制熱探針內(nèi)部無磁，外部隔磁，防止干擾；

3、精密電阻箱以電橋取樣、高檔穩(wěn)壓電源和控制器相結(jié)合，測(cè)試準(zhǔn)確，操作方便；

4、數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)包含有直流放大器，直流放大器的輸出信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和顯示，快速準(zhǔn)確直觀；

5、包括靜電屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的多種抗干擾措施，抗干擾能力強(qiáng)；

6、備有大小規(guī)格的熱探針，廣泛適應(yīng)不同種類和不同體積的生鮮肉類測(cè)試；

7、配置有可調(diào)恒溫箱，提供恒溫的環(huán)境，避免外界氣流影響。

附圖說明

附圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)的原理示意圖；

附圖2為本實(shí)用新型利用熱探針測(cè)量生鮮肉和注水肉熱導(dǎo)率的測(cè)試系統(tǒng)中熱探針的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為針對(duì)較大體積的肉塊采用大號(hào)熱探針及全埋入式處置的樣品取樣和檢測(cè)方法示意圖；

附圖4為針對(duì)較小體積的肉塊采用小號(hào)熱探針及全埋入式處置的樣品取樣和檢測(cè)方法示意圖；

附圖5為針對(duì)體積特別小的肉塊采用小號(hào)熱探針及半埋入式處置的樣品取樣和檢測(cè)方法示意圖。

圖中，熱探針1；管11；銅線12；真空硅脂13；環(huán)氧樹脂膠14；引線15；小號(hào)熱探針16；大號(hào)熱探針17；穩(wěn)壓電源2；數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)3；計(jì)算機(jī)4；可調(diào)恒溫箱5；精密電阻Rs 61；精密電阻R₁ 62；精密電阻R₂ 63；精密電阻R₃ 64；電熱絲引線65；取樣電壓△V 66；觸發(fā)器7；肉類毛胚81；規(guī)則樣品82；體積特別小的肉塊91；圓形套切刀92；圓柱狀的樣品93。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1：如圖1所示，一種生鮮肉類水分檢測(cè)裝置，該裝置包括作為插入肉品的熱探針1，熱探針1與精密電阻箱及穩(wěn)壓電源2連接，精密電阻箱的輸出電壓通過數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)3與計(jì)算機(jī)4連接，并通過計(jì)算機(jī)4運(yùn)算得出結(jié)論。其應(yīng)用原理是利用肉類中所含的水分與其熱導(dǎo)率之間呈現(xiàn)線性關(guān)系的原理而通過測(cè)定肉品的熱導(dǎo)率以間接地測(cè)定肉品的含水量，從而判斷肉品是否注水。

穩(wěn)壓電源2通過精密電阻箱對(duì)插進(jìn)生鮮肉類樣品中的特制的熱探針1可控地供電進(jìn)行微加熱，在生鮮肉類中建立溫度場(chǎng)，再通過測(cè)量在溫度場(chǎng)中的熱探針1由于溫度變化造成其電阻發(fā)生變化而引起的輸出電壓的變化，間接地測(cè)出生鮮肉類的導(dǎo)熱率的變化，進(jìn)而利用肉類中所含的水分與其熱導(dǎo)率之間呈現(xiàn)線性關(guān)系的原理通過數(shù)學(xué)分析求得被測(cè)肉品的含水量。

熱探針1的構(gòu)成包括細(xì)長(zhǎng)的一端為尖頭的金屬管11和包覆絕緣漆的銅線12，漆包的銅線12按照每段長(zhǎng)度略短于金屬管11的要求經(jīng)若干次反復(fù)折轉(zhuǎn)組成一扎銅線，將該扎銅線導(dǎo)入金屬管11中，并用真空硅脂13填充空隙，金屬管11的前端用環(huán)氧樹脂膠密封，金屬管11的后端用環(huán)氧樹脂膠14密封并從中導(dǎo)出引線15，尖頭一端可順利地刺入肉品中。由于包含有偶數(shù)段銅線，所以在通電后，電磁效應(yīng)恰好全部抵消，構(gòu)成內(nèi)部無磁的熱探針。金屬管11由食品級(jí)奧氏體不銹鋼管制成，奧氏體不銹鋼無磁，也為熱探針1提供對(duì)外界的磁屏蔽。熱探針1的長(zhǎng)徑比大于10。根據(jù)導(dǎo)熱基本定律，當(dāng)實(shí)際導(dǎo)熱物體中某一個(gè)方向的溫度變化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的變化率時(shí)，導(dǎo)熱問題的分析可以采用一維模型。對(duì)于圓柱體結(jié)構(gòu)的探熱針，當(dāng)符合其長(zhǎng)徑比大于10的條件，則可認(rèn)為其是無限長(zhǎng)的，即可按一維模型進(jìn)行傳熱分析和計(jì)算，而不考慮軸向傳熱的影響。具體結(jié)構(gòu)還包括，熱探針按長(zhǎng)度劃分規(guī)格，有小號(hào)熱探針16和大號(hào)熱探針17兩種規(guī)格，其長(zhǎng)度分別為，小號(hào)10mm，大號(hào)30mm；分別適用于待測(cè)生鮮肉類樣品的厚度為，小號(hào)15-35mm；大號(hào)35mm以上。熱探針的結(jié)構(gòu)如附圖2所示。

檢測(cè)裝置配置有可調(diào)恒溫箱5。對(duì)于體積太小的生鮮肉類樣品提供恒溫的環(huán)境，避免外界氣流對(duì)樣品溫度造成影響。當(dāng)然，對(duì)于較大體積的生鮮肉品也可以置于可調(diào)恒溫箱5中，對(duì)提高測(cè)試精度也是有意義的。

熱探針1的兩電極分別通過精密電阻箱內(nèi)的精密電阻Rs 61以及通過串聯(lián)的精密電阻R₁ 62和精密電阻R₂ 63以連接電熱絲引線65，電熱絲引線與穩(wěn)壓電源2連接；從精密電阻R₁ 62和R₂63的連接點(diǎn)以及熱探針1與精密電阻Rs 61的連接點(diǎn)引出取樣電壓△V，再經(jīng)熱電偶引線連接至數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)3，數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)3包含有直流放大器，直流放大器的輸出信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)4的信號(hào)記錄裝置，通過計(jì)算機(jī)4進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示；有一觸發(fā)器7通過精密電阻R₃ 64及電熱絲引線65連接穩(wěn)壓電源2和熱探針1，觸發(fā)器7控制熱探針1的加熱和檢測(cè)。

檢測(cè)裝置設(shè)有抗干擾措施，包括靜電屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽，熱探針1的外接線為屏蔽線，屏蔽線的外套接地；直流放大器用兼具高導(dǎo)磁率和高導(dǎo)電率的材料制作成的屏蔽罩屏蔽，屏蔽罩必須妥善接地；直流放大器的輸入線與輸出線，交流電源線分開走線，且不可平行走線；選用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源2中的電源變壓器原副邊之間加屏蔽層；交流地線和直流地線分開，必須有且僅僅只有交流地線接大地；選用精密電阻器件以及完善的接地技術(shù)。

由于電路信號(hào)是mV量級(jí)微弱信號(hào)，易受干擾，為提高測(cè)試精度及抗干擾能力，還采取如下措施：①與被測(cè)的DC信號(hào)相比，較大的AC電壓會(huì)產(chǎn)生一誤差信號(hào)，可能使數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生額外的偏置電壓，因此，為減小AC的影響，電路應(yīng)被屏蔽。②為了減少磁場(chǎng)的干擾，應(yīng)使電壓源和數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)遠(yuǎn)離強(qiáng)交變磁場(chǎng)源。由于磁場(chǎng)變化而感應(yīng)出的電壓是與輸入導(dǎo)線所形成的回路面積成正比。因此，要盡量減小輸入導(dǎo)線所形成的回路面積，并采用單點(diǎn)連接。③為減小熱電勢(shì)造成的測(cè)量誤差，用銅線來連接電路和數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)，因?yàn)殂~的熱電勢(shì)最小。同時(shí)被測(cè)線路外面加屏蔽盒，可減小空氣的流動(dòng)從而減小溫漂。對(duì)于固定的偏置電壓，可采用REL功能來消除。④選用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源和精密電阻器件以及完善的接地技術(shù)。

實(shí)施例2：一種采用實(shí)用新型內(nèi)容中所述的任一項(xiàng)生鮮肉類水分檢測(cè)裝置對(duì)生鮮肉類進(jìn)行水分檢測(cè)的方法，包括以下步驟：

1)、熱探針1標(biāo)定：利用熱探針1直接插入高純水進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試，并與高純水的標(biāo)準(zhǔn)熱導(dǎo)率對(duì)比，計(jì)算出熱探針的儀器常數(shù)：

A＝0.005a₀R₀/L，Ω/(m·K·s)

式中：a₀——0℃時(shí)的銅電阻溫度系數(shù),1/K；

R₀——0℃時(shí)的銅電阻的電阻,Ω；

L——探針長(zhǎng)度,L；

儀器常數(shù)A僅與熱探針本身材料和長(zhǎng)度有關(guān)，而與加熱功率、測(cè)試溫度無關(guān)；

測(cè)試時(shí)要在同一條件下重復(fù)測(cè)試6次，且每次偏差小于±2％，然后求得其平均值作為該熱探針儀器參數(shù)的標(biāo)定值；

2)、制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法(例如恒溫干燥法)對(duì)同一樣品進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試，用于檢驗(yàn)用熱探針法測(cè)定不同水分含量的生鮮肉類熱導(dǎo)率值的參照值，并比較所得的測(cè)試值與文獻(xiàn)值之間的相對(duì)誤差值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚詈笠源俗鳛榕卸ù郎y(cè)生鮮肉類樣品是否為注水肉的依據(jù)并備案；

具體是，研究通過不同水分含量的生鮮肉類樣品的熱導(dǎo)率，包括分別選50％、60％、70％、80％及90％水分含量的生鮮肉類樣品，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，得到生鮮肉類組織水分含量與熱導(dǎo)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨后對(duì)線性時(shí)段進(jìn)行擬合處理，得到輸出電壓差隨時(shí)間自然對(duì)數(shù)的線性變化關(guān)系；

3)、待測(cè)肉品的取樣規(guī)則：

a).取樣規(guī)則的理論依據(jù)，生鮮肉類樣品的厚度需滿足大于熱探針1的熱擴(kuò)散半徑的條件，

R＝2/5(στ/2)^0.5，

式中：R——熱擴(kuò)散半徑，mm；

σ——肉品的熱擴(kuò)散系數(shù)，m²/s；

τ——加熱時(shí)間，s；

b).生鮮肉類樣品的尺寸規(guī)格：對(duì)于體積較大的肉塊，將其上下面切平，預(yù)留的厚度要大于熱擴(kuò)散半徑；對(duì)于體積特別小的肉塊91，將其上下面切平，再用圓形套切刀92割出圓柱狀的樣品93，將幾片圓柱狀的樣品對(duì)齊堆疊，堆疊后的總厚度要大于熱擴(kuò)散半徑，圓柱的半徑大于熱擴(kuò)散半徑；

4)、選用熱探針型號(hào)：對(duì)于滿足條件的大體積的肉塊采用大號(hào)熱探針，對(duì)于滿足條件的較小體積的肉塊采用小號(hào)熱探針，適當(dāng)處理后，采用全埋入式，該熱探針由于全埋入被測(cè)肉品內(nèi)，并且熱擴(kuò)散半徑小于實(shí)際樣品的尺寸，可以減少外界環(huán)境對(duì)測(cè)試的影響。

如附圖3及附圖4所示，附圖3中的虛線區(qū)域A及附圖4中的虛線區(qū)域B，示意實(shí)際溫度擴(kuò)散區(qū)域。

關(guān)于附圖4的流程說明：

第一步，割肉類毛胚81；

第二步，上下表面切平成規(guī)則樣品82；

第三步，插入大號(hào)熱探針17；

圖中的箭頭示意流程方向。

5)、測(cè)試待測(cè)肉品：包括以下工藝流程；

a).按擬定的取樣規(guī)則將待測(cè)肉品取樣；

b).將待測(cè)肉品的樣品放置在可調(diào)恒溫箱內(nèi)24小時(shí)，待其內(nèi)部溫度均勻后再進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試；

c).將熱探針插入肉質(zhì)均勻的待測(cè)肉品樣品中，穩(wěn)定溫度0.5小時(shí)；

d).調(diào)節(jié)精密電阻Rs 61的電阻值，使電路輸出的電壓信號(hào)ΔV接近于零；

e).調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源2的電壓，對(duì)熱探針1施以恒定功率，使電路輸出電壓為U，對(duì)熱探針加熱，此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)、運(yùn)算和輸出結(jié)果；

f).通過計(jì)算機(jī)4輸出檢測(cè)結(jié)論，由于熱探針內(nèi)部銅線受熱升溫，同時(shí)使熱探針的金屬管11和待測(cè)肉品樣品也隨之升溫，引起銅線的電阻發(fā)生變化，從而使輸出電壓差隨之發(fā)生變化，由數(shù)據(jù)取樣系統(tǒng)3的直流放大器將采集到的輸出電壓信號(hào)ΔV以及加熱時(shí)間t輸入計(jì)算機(jī)4的信號(hào)記錄裝置并由計(jì)算機(jī)4進(jìn)行處理，得到輸出電壓差隨時(shí)間自然對(duì)數(shù)的線性變化關(guān)系d(ΔV)/d(Int)，根據(jù)公式

λ_m＝(AU²/R_b²)/{d(-ΔV)/d(Lnt)}

式中：λ_m——待測(cè)肉品的熱導(dǎo)率,W/(m·K)；

A——熱探針的儀器常數(shù),Ω/(m·K·s)；

U——穩(wěn)壓電源的電壓,V；

R_b——探針的初始電阻，Ω；

ΔV——輸出電壓差，V；

t——加熱時(shí)間,s；

可以求得被測(cè)試樣品的熱導(dǎo)率；

g).對(duì)上述單項(xiàng)檢測(cè)對(duì)照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)判檢測(cè)結(jié)果。

目前市場(chǎng)上正常生鮮肉的水分含量大約為65％左右，國(guó)標(biāo)規(guī)定豬肉的水分含量，不能超過76.5％，待熱探針標(biāo)定完成后，分別測(cè)出當(dāng)水分含量達(dá)到65％和76.5％時(shí)所對(duì)應(yīng)的生鮮肉類熱導(dǎo)率值，即得到了當(dāng)豬肉肉品水分含量達(dá)到臨界時(shí)所對(duì)應(yīng)的熱導(dǎo)率值，簡(jiǎn)稱“臨界值”。在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，利用水分含量與熱導(dǎo)率呈正相關(guān)的關(guān)系，若待測(cè)樣品的熱導(dǎo)率值大于臨界值(即水分含量高于76.5％時(shí)對(duì)應(yīng)的熱導(dǎo)率值)，則待測(cè)樣品為注水肉。

6)、對(duì)每個(gè)待測(cè)樣品在同一條件下重復(fù)測(cè)量6次，且當(dāng)每次測(cè)試偏差小于±2％時(shí)，取其平均值。對(duì)采集的輸出電位差ΔV與時(shí)間的對(duì)數(shù)Int用Excel進(jìn)行線性時(shí)段擬合處理，按相關(guān)度最大的原則，計(jì)算出d(ΔV)/d(Int)，即可得到待測(cè)樣品的熱導(dǎo)率。

實(shí)施例3：對(duì)于滿足條件的小體積肉塊采用小號(hào)熱探針，以提高靈敏度；但對(duì)于尺寸不滿足熱擴(kuò)散半徑條件的微型肉品，如雞翅，雞肝，雞心等，可適當(dāng)堆疊樣品并采用半埋入式處置，其檢測(cè)結(jié)果也具有一定的參考意義，具體如附圖5所示。

對(duì)于體積較小，溫度擴(kuò)散距離大于實(shí)測(cè)樣品尺寸的微型肉品，由于被測(cè)樣品邊界與外界對(duì)流換熱的情況會(huì)影響熱導(dǎo)率的測(cè)量，本方法采用將微型尺寸的肉品測(cè)試置于相對(duì)穩(wěn)定的可調(diào)恒溫箱5中，可以抵消測(cè)試環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)其熱導(dǎo)率參數(shù)的影響。其余結(jié)構(gòu)和測(cè)試方法同實(shí)施例1和實(shí)施例2。

本實(shí)用新型生鮮肉類水分檢測(cè)裝置及方法，具有原理新穎且清晰，數(shù)據(jù)自動(dòng)處理和顯示，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可信，抗干擾能力強(qiáng)，操作方便，且適用性廣的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果對(duì)上述實(shí)用新型內(nèi)容作簡(jiǎn)單的修改或替換，這樣的改變不能認(rèn)為是脫離本實(shí)用新型的范圍，所有這樣對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改將包括在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。