本实用新型食品安全检测领域，涉及一种基于动态光谱的模拟搏动法能够连续测量牛奶蛋白含量的装置及方法。
背景技术：
蛋白质是牛奶中重要的营养成分之一，蛋白质含量也是衡量牛奶质量的重要指标。蛋白质是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。同时，牛奶作为婴幼儿以及青少年的重要的食品之一事关青少年儿童的健康发展；牛奶也作为成年人饮食的重要组成部分。所以牛奶中的蛋白质的含量测定已经日益引起了相关企业和社会大众的广泛关注。目前，已存在的牛奶蛋白质含量的检测方法有凯氏定氮检测法，格里斯试剂检测法等。但目前存在的方法存在大量的不足。例如，已提出的传统方法的检测需要在实验室中进行，样本在生产线送往实验室过程中存在着一定的时间间隔，会对牛奶中蛋白质产生影响，最终影响测量结果。
已提出传统方法的另一个不足是：已提出的传统方法是对同一批次牛奶进行含氮量的检测，无法分辨出不法商家添加的其他氮类化合物，降低了检测结果的信度。
已提出方法还存在的不足是：由于牛奶必须经过杀菌消毒防腐等处理，因此处理过程是否会对牛奶中的蛋白质造成大量破坏也是人们的关注点。但是已提出的传统方法，不能对经过食品工业处理的牛奶样本中的蛋白质含量做出实时的判断，无法实时检测食品工业处理过程对牛奶的蛋白质的破坏程度，也不能快速判断牛奶处理方法的合理性。
因此，提出一种精度高的，稳定性好的，便于实时检测的，成本低的，信度高的牛奶蛋白检测装置具有非常重要的意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了完善并丰富食品安全检测领域，克服已提出的传统方法无法进行实时检测，无法排除样本中其它含氮化合物的缺点。同时克服已提出的传统方法不能快速判断牛奶处理方法的合理性的问题而提出的一种精度高的，稳定性好的，便于实时检测的，成本低的，信度高的牛奶蛋白检测装置。本实用新型采用动态光谱法进行检测。
当一束光入射介质时，出射光强与入射光强、介质浓度和等效光程长有关。因此，采用光谱法进行检测的关键是准确提取基于牛奶蛋白吸光作用的吸收光谱。因此我们提出利用动态光谱的概念来测量牛奶的吸收光谱。通过理论推导可以得出修正的郎伯-比尔定律，能够得到非牛奶和运输管道的吸收和散射的吸光度分量都被消除了的结论，因此运输管道中牛奶多时和牛奶少时的吸光度的差值仅由牛奶和牛奶中的蛋白质等其他吸收部分产生，主要反映了牛奶对色光的吸收变化。由于动态光谱法需要使运输管道中的牛奶流量产生变化，所以本实用新型采用凸轮传动的方法使测试管道中的牛奶流量产生变化，以便得到动态光谱，光谱极值做差后分析蛋白质含量。牛奶中的蛋白质对特定波长的色光具有良好的吸收作用，因此利用提取到的动态光谱可以很好地反映牛奶中蛋白质的含量。同时也去除了其他含氮类化合物对测量结果的影响，提高了检测结果的信度。由于牛奶中蛋白质对波长为280nm的光具有良好的吸收作用，且为了降低装置所需成本，本实用新型采用能辐射280nm波长的色光的发光二极管作为光源。本实用新型采用光敏二极管接收透过管道的色光，由于所得到的信号强度较小，本实用新型采用放大电路对得到的电压进行放大便于后续处理。再经由带通滤波电路滤除由于机器运行或牛奶流经管道发出振动而产生的噪声。最后经由片上AD转换电路转化为数字信号上传给CPU，CPU判断牛奶蛋白含量是否达到要求并控制牛奶分装器前的电子开关，若达到要求则进行牛奶分装否则进行报警。
附图说明
图1是本实用新型一种基于动态光谱的模拟搏动法测量牛奶蛋白含量的装置及方法原理图。
图2是本实用新型一种基于动态光谱的模拟搏动法测量牛奶蛋白含量的装置及方法信号收集模块结构图。
图3是本实用新型一种基于动态光谱的模拟搏动法测量牛奶蛋白含量的装置及方法CPU控制流程图。
图4是本实用新型一种基于动态光谱的模拟搏动法测量牛奶蛋白含量的装置及方法利用凸轮泵形成模拟搏动结构图。
图中：A、光源发生器，采用发光二极管 B、透过光收集器，采用光敏二极管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型是这样实现的：本实用新型由信号收集模块，信号调理模块，信号处理模块构成。
图1是本实用新型一种利用动态光谱测量牛奶蛋白含量的装置原理图。其中收集模块结构图由图2所示，信号调理模块由放大电路，带通滤波电路组成。信号处理模块由AD转化装置，上位机组成。由于牛奶中的蛋白质对波长为280nm的色光具有良好的吸收作用，同时达到降低成本的目的，所以本实用新型的光源采用能够辐射280nm的发光二极管，光源最优使用发光二极管，也可以使用贴片式的LED，直接使用LED或激光二极管。如图2所示，在运输管道另一侧对称位置安装光敏二极管以便将透过的光信号转化为电信号，本实用新型最优方案为使用光敏二极管，也可使用光电倍增管作为透过光的接受装置。本实用新型中该模块的运输管道应具有透光的特性，如透明玻璃管道等。由于光敏二极管产出的信号较小，所以本实用新型采用后接放大电路的方法对信号进行放大，便于后续处理，本实用新型放大电路具有如下特征：可以根据所得到的信号自动调节增益。在检测过程中，由于机器的运行以及液体的运输都会产生振动形成系统噪声，影响测量结果。因此，本实用新型采用在放大电路后接带通滤波电路的方法，滤除系统噪声。再经过由CPU控制的片上AD转换电路后上传给上位机进行判断。本实用新型所使用CPU具有如下功能：判断接收到的信号是否为目标波长信号，若为所需目标信号则上传给上位机，否则重新触发二极管重新发光；得到所需信号后上位机判断牛奶蛋白含量是否达到要求，达到要求则驱动电子开关打开阀门否则关闭阀门发出警报，即如图3所给流程。由于动态光谱法需要令光谱发生变化，因此需要使输送管道中的牛奶流量发生周期性变化，所以本实用新型在输送管道中采用凸轮泵来传送牛奶，当凸轮泵转动时，由于其本身半径的变化会使输送的牛奶的流量发生变化，因此该方法可以使管道牛奶流量发生周期性变化，模拟搏动，如图4所示。
本实用新型在实施过程中能够达到实时检测的目的，能够快速实时地判断牛奶处理方法的合理性；能够有效地克服由于检测与生产之间的时延所造成的测量结果精度下降问题；可以区分添加的其他含氮化合物提升测量结果。同时，本实用新型完善并丰富了食品安全检测领域，具有极大的创新性；本实用新型在使用过程中具有精度高，稳定性好，便于实时检测，成本低，信度高的优点，能够实时检测牛奶中的蛋白质含量，极大提高了牛奶的检测水平以及生产水平。