基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置的制作方法

本实用新型属于食品原料检测领域，具体为主要依托红外吸收光谱来鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置。

背景技术：

牛奶和乳制品是非常理想的天然食品，深受人们的喜爱，其中的蛋白质、脂肪等是人类赖以生存的营养素。在收购原料奶的过程中，脂肪和蛋白质是决定牛奶质量的核心指标，而且必须符合国家规定的收购标准。

目前对于原料奶成分的检测采用传统的化学方法。蛋白质含量测定有以下几种方法：凯氏定氮法，紫外吸收法，考马斯亮蓝发等；脂肪含量测定有以下几种方法：罗兹-哥特里法，酸水解法，巴布科克氏法，索氏抽提法等。

尽管化学法成熟且精度高，但是其工序复杂，不同成分需进行不同的化学检验方法，耗时长、检测成本高、需要试剂多，因此每次检测需要抽样到实验室进行，不适用于现场快速检测，也不能多成分同时检测。

技术实现要素：

实用新型目的：针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提出一种利用红外光谱检测原料奶中蛋白质和脂肪含量的装置，适用于现场快速检测原料奶中脂肪和蛋白质含量。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：包括光源模块、准直模块、全反射模块、探测模块；

光源模块包括红外光源，产生红外光；

准直模块将红外光进行准直，得到平行光；

全反射模块包括全放射晶体，全反射晶体采集平行光，进行不少于一次的衰减全反射后形成出射光，待测样品置于全放射晶体上方；

探测器模块包括带有线性渐变滤光层的探测器，探测器通过对出射光按照波长进行分光，进而检测到不同波长的红外信号，从而得到光谱。

进一步的，所述准直模块包括抛物面反射镜。

更进一步的，所述准直模块还包括光阑，过滤掉平行光中的大发散角光线，得到准直性更好的平行光。

进一步的，所述全放射晶体材料为硒化锌。

进一步的，所述探测器采用128像素热电阵列探测器。

进一步的，所述待测样品为液体或固体粉末。

有益效果：本实用新型操作简单、费用低、应用前景广阔，可以对原料奶进行实时的抽样检验，对于生奶收购检测具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-红外光源；2-抛物面反射镜；3-光阑；4-全反射晶体；5-待测样品；6-探测器。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所述，本实用新型的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，包括光源模块、准直模块、全反射模块、探测模块。

光源模块包括红外光源1，通过红外光源1产生红外光。

准直模块包括抛物面反射镜2，通过抛物面反射镜2将红外光源1产生的红外光进行准直，得到平行光。优选的，准直模块还包括光阑3，通过光阑3过滤掉平行光中的大发散角光线，得到准直性更好的平行光。

全反射模块包括全放射晶体4，全放射晶体4材料为硒化锌，通过全反射晶体4采集平行光，进行不少于一次的衰减全反射后形成出射光。待测样品5置于全放射晶体4上方，待测样品5为液体或固体粉末。当待测样品5受到红外光照射时，其中的蛋白质和脂肪分子吸收特定频率的红外光辐射，产生分子振动能级和转动能级从基态到激发态的跃迁，使对应于这些红光波长区域的透射光强度减弱，得到衰减后的红外光谱，根据红外光谱和背景光谱进行比较，确定牛奶中蛋白质和脂肪的含量。

探测器模块包括带有线性渐变滤光层的探测器6，探测器6采用128像素热电阵列探测器，探测器6通过对出射光按照波长进行分光，进而检测到不同波长的红外信号，从而得到光谱。

本实用新型装置的具体工作过程如下：由红外光源1发出红外光，红外光经过抛物面反射镜2准直后得到平行光，该平行光可经过光阑3过滤，再入射到全反射晶体4中，由于全反射晶体4的折射率比待测样品5折射率大，红外光在全反射晶体4中入射角大于全反射临界角，发生全反射，全反射产生的倏逝波会进入待测样品5并被待测样品5吸收部分特征光谱，被吸收部分光谱的红外光束离开全反射晶体4，得到出射光，再射入带有线性渐变滤光层的探测器6。出射光通过线性渐变滤光层在空间内一条直线上依次分成具有不同波长的红外光，再由探测器6接收不同位置处对应的红外光信号，得到光谱。将此衰减光谱与未经过样品的背景光谱进行对比处理，可计算出样品中特定成分的含量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：包括光源模块、准直模块、全反射模块、探测模块；

光源模块包括红外光源，产生红外光；

准直模块将红外光进行准直，得到平行光；

全反射模块包括全放射晶体，全反射晶体采集平行光，进行不少于一次的衰减全反射后形成出射光，待测样品置于全放射晶体上方；

探测器模块包括带有线性渐变滤光层的探测器，探测器通过对出射光按照波长进行分光，进而检测到不同波长的红外信号，从而得到光谱。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：所述准直模块包括抛物面反射镜。

3.根据权利要求2所述的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：所述准直模块还包括光阑，过滤掉平行光中的大发散角光线，得到准直性更好的平行光。

4.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：所述全放射晶体材料为硒化锌。

5.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：所述探测器采用128像素热电阵列探测器。

6.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，其特征在于：所述待测样品为液体或固体粉末。

技术总结
本实用新型公开了一种基于红外光谱快速鉴定原料奶中脂肪和蛋白质含量的装置，包括光源模块、准直模块、全反射模块、探测模块；光源模块产生红外光；准直模块将红外光准直为平行光；全反射模块包括全放射晶体，全反射晶体采集平行光，进行的衰减全反射后形成出射光，待测样品置于全放射晶体上方；探测器模块包括带有线性渐变滤光层的探测器，对出射光按照波长进行分光，进而检测到不同波长的红外信号，从而得到光谱。本实用新型操作简单，适用于现场快速检测原料奶中脂肪和蛋白质含量。

技术研发人员：陈国飞;曾爱军;陈孜;顾长青;刘华
受保护的技术使用者：南京先进激光技术研究院
技术研发日：2019.12.05
技术公布日：2020.07.28