一种食品中重金属离子高效检测装置及其方法与流程

1.本发明属于食品安全检测技术领域，尤其涉及一种食品中重金属离子高效检测装置及其方法。


背景技术：

2.目前，随着工农业的快速发展，环境污染所导致的食品安全问题引起了社会的广泛关注；其中，重金属污染已成为引起食品安全问题的主要原因之一。食品加工过程中经常会加入部分添加剂，添加剂中不可避免的会存在部分重金属，例如常见的铅、砷、铬、镉、汞、钴、锰等。摄入过量的重金属会对人体造成极大的伤害，其中，铅能直接伤害人的脑细胞；砷具有致癌性，长期接触易导致慢性中毒；铬易导致腹泻、结核病、支气管炎和皮炎等；镉主要积蓄在肾脏，易导致泌尿系统的功能变化；钴能对皮肤产生放射性损伤；汞属于剧毒物质，对神经、视力的破坏极大；锰超量时使人甲状腺机能亢进，伤害人体重要器官。
3.为了避免重金属引起的食品安全问题，不仅需要加强环境监管力度，杜绝环境污染事件发生，也需要在食品原料、生产、流通的过程中及时发现重金属污染问题；因此，需要对食品中的重金属进行检测，使食品中的重金属含量处于安全标准内。但是现有的食品中重金属离子检测设备需要人为对样品进行处理后进行检测，检测效率较低，而且现有的检测方式主要利用重金属与显色剂发生反应，根据反应后液体的颜色浓度对重金属含量进行人为判断，检测结果容易存在误差。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)现有的食品中重金属离子检测设备需要人为对样品进行处理后进行检测，检测效率较低。
6.(2)现有的检测方式主要利用重金属与显色剂发生反应，根据反应后液体的颜色浓度对重金属含量进行人为判断，检测结果容易存在误差。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种食品中重金属离子高效检测装置及其方法。
8.本发明是这样实现的，一种食品中重金属离子高效检测装置包括：
9.样品定量添加模块、样品预处理模块、显色剂添加模块、混合处理模块、光谱检测模块和主控模块；
10.所述主控模块分别与样品定量添加模块、样品预处理模块、显色剂添加模块、混合处理模块和光谱检测模块连接，用于对各个受控模块的运行状态进行检测，并对各个受控模块的运行进行协调控制；
11.所述样品定量添加模块用于对添加样品进行称取，并根据设置参数对需求重量的样品进行定量添加；
12.所述样品预处理模块用于对添加样品进行加热、粉碎处理；
13.所述显色剂添加模块用于向经过预处理后的样品中添加定量的显色剂；
14.所述混合处理模块用于对混合后的样品和显色剂的混合液进行处理；
15.所述光谱检测模块用于对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析。
16.进一步，所述食品中重金属离子高效检测装置还包括有：
17.参数设置模块，与主控模块连接，用于对装置的控制参数进行设置输入；
18.结果输出模块，与主控模块连接，用于对检测结果进行输出显示；
19.远程检测模块，与主控模块连接，用于通过无线信号传输方式与远程监控中心进行数据通信，进行远程的数据分析和检测。
20.进一步，所述样品定量添加模块包括：
21.样品称重单元，用于对样品重量进行称重检测；
22.样品粉碎单元，用于对样品进行粉碎处理；
23.样品传输单元，用于将粉碎后的样品传输到样品预处理模块中。
24.进一步，所述样品预处理模块包括：
25.样品加热单元，用于对检测样品进行高温加热处理，使得样品进行碳化；
26.样品研磨模块，用于对碳化后的样品进行研磨粉碎。
27.进一步，所述混合处理模块包括：
28.超声振荡单元，用于利用超声波振荡器对样品和显色剂进行振动混合；
29.定时单元，用于对超声波振荡器的工作运行进行定时控制。
30.进一步，所述光谱检测模块包括：
31.光源发射单元，用于利用光源发出红外光谱；
32.信号接收单元，用于接收收集照射混合液后反馈的光谱信号；
33.信号转换单元，将收集的光谱信号转换成电信号；
34.信号输出单元，将转换后的电信号传递到主控模块进行处理分析。
35.本发明的另一目的在于提供一种食品中重金属离子高效检测方法，所述食品中重金属离子高效检测方法包括：
36.步骤一，利用参数设置模块对装置的控制参数进行设置，输入到主控模块，主控模块根据输入参数向各个受控模块输出控制指令；
37.步骤二，样品定量添加模块根据主控模块的控制指令对添加样品进行定量称取和添加，利用样品预处理模块对添加样品进行加热、粉碎处理；
38.步骤三，利用显色剂添加模块向经过预处理后的样品中添加定量的显色剂，然后混合处理模块对混合后的样品和显色剂的混合液进行处理；
39.步骤四，光谱检测模块对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析。
40.步骤五，主控模块对光谱数据处理完成后，利用结果输出模块将检测结果进行输出显示，并利用远程检测模块将检测结果通过无线信号传输到远程监控中心，进行远程的数据分析和检测。
41.进一步，所述步骤四光谱检测模块对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析，包括：
42.(1)使用脉冲激光器产生光源，并利用光偏振器将光源汇聚且相交于被测样品的表面位置；
43.(2)入射光线照射在被测样品表面后，反射光线通过分束器将反射光线分成非红外反射光线和红外透射光线，利用单色仪分离出线偏振光中特定波长的光信号；
44.(3)读取单色仪生成的光信号，并利用预设程序对光信号进行整合和数据处理，得到述样品中的重金属含量，并绘制对应的光谱图数据。
45.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
46.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
47.本发明通过设置有样品预处理模块，可以对重金属检测的食品样品进行预先处理，不需要进行检测前单独的人为处理操作，能够实现样品自动处理、检测，提高了检测效率并且保证了处理方式的标准化；而且通过光谱检测模块对反应后的液体的颜色进行光谱检测，能够有效保证检测结果的准确性，避免检测结果存在误差。而且光谱图数据可以以光谱图数据形式保存，更方便检测人员观察数据变化，提供有效的参考数据库，方便后续光谱图进行数据处理和优化。
48.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
49.本发明整体结构易于实现，能够减少食品中重金属离子检测流程中的人为参与，节约人力，提高检测效率和准确性。
附图说明
50.图1是本发明实施例提供的食品中重金属离子高效检测装置的结构框图。
51.图2是本发明实施例提供的食品中重金属离子高效检测方法的流程图。
52.图3是本发明实施例提供的光谱检测模块进行光谱检测方法的流程图。
53.图中：1、样品定量添加模块；2、样品预处理模块；3、显色剂添加模块；4、混合处理模块；5、光谱检测模块；6、参数设置模块；7、结果输出模块；8、远程检测模块；9、主控模块。
具体实施方式
54.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
55.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
56.如图1所示，本发明实施例提供的食品中重金属离子高效检测装置包括：样品定量添加模块1、样品预处理模块2、显色剂添加模块3、混合处理模块4、光谱检测模块5、参数设置模块6、结果输出模块7、远程检测模块8和主控模块9。
57.所述主控模块9分别与样品定量添加模块1、样品预处理模块2、显色剂添加模块3、
混合处理模块4、光谱检测模块5、参数设置模块6、结果输出模块7、远程检测模块8连接，用于对各个受控模块的运行状态进行检测，并对各个受控模块的运行进行协调控制；
58.所述样品定量添加模块1用于对添加样品进行称取，并根据设置参数对需求重量的样品进行定量添加；
59.所述样品预处理模块2用于对添加样品进行加热、粉碎处理；
60.所述显色剂添加模块3用于向经过预处理后的样品中添加定量的显色剂；
61.所述混合处理模块4用于对混合后的样品和显色剂的混合液进行处理；
62.所述光谱检测模块5用于对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析。
63.所述参数设置模块6用于对装置的控制参数进行设置输入；
64.所述结果输出模块7用于对检测结果进行输出显示；
65.所述远程检测模块8用于通过无线信号传输方式与远程监控中心进行数据通信，进行远程的数据分析和检测。
66.本发明实施例中的样品定量添加模块1包括：
67.样品称重单元，用于对样品重量进行称重检测；
68.样品粉碎单元，用于对样品进行粉碎处理；
69.样品传输单元，用于将粉碎后的样品传输到样品预处理模块中。
70.本发明实施例中的样品预处理模块2包括：
71.样品加热单元，用于对检测样品进行高温加热处理，使得样品进行碳化；
72.样品研磨模块，用于对碳化后的样品进行研磨粉碎。
73.本发明实施例中的混合处理模块4包括：
74.超声振荡单元，用于利用超声波振荡器对样品和显色剂进行振动混合；
75.定时单元，用于对超声波振荡器的工作运行进行定时控制。
76.本发明实施例中的光谱检测模块5包括：
77.光源发射单元，用于利用光源发出红外光谱；
78.信号接收单元，用于接收收集照射混合液后反馈的光谱信号；
79.信号转换单元，将收集的光谱信号转换成电信号；
80.信号输出单元，将转换后的电信号传递到主控模块进行处理分析。
81.如图2所示，本发明实施例提供的食品中重金属离子高效检测方法包括：
82.s101，利用参数设置模块对装置的控制参数进行设置，输入到主控模块，主控模块根据输入参数向各个受控模块输出控制指令；
83.s102，样品定量添加模块根据主控模块的控制指令对添加样品进行定量称取和添加，利用样品预处理模块对添加样品进行加热、粉碎处理；
84.s103，利用显色剂添加模块向经过预处理后的样品中添加定量的显色剂，然后混合处理模块对混合后的样品和显色剂的混合液进行处理；
85.s104，光谱检测模块对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析。
86.s105，主控模块对光谱数据处理完成后，利用结果输出模块将检测结果进行输出显示，并利用远程检测模块将检测结果通过无线信号传输到远程监控中心，进行远程的数
据分析和检测。
87.如图3所示，本发明实施例中的步骤s104光谱检测模块对处理后的混合液的光谱数据进行采集，并将采集的光谱数据传递到主控模块进行处理分析，包括：
88.s201，使用脉冲激光器产生光源，并利用光偏振器将光源汇聚且相交于被测样品的表面位置；
89.s202，入射光线照射在被测样品表面后，反射光线通过分束器将反射光线分成非红外反射光线和红外透射光线，利用单色仪分离出线偏振光中特定波长的光信号；
90.s203，读取单色仪生成的光信号，并利用预设程序对光信号进行整合和数据处理，得到述样品中的重金属含量，并绘制对应的光谱图数据。
91.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用施例。
92.本发明实施例提供的食品中重金属离子高效检测装置可以用于食品安全检测系统。
93.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
94.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。