一种胶体种类区分方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及胶体种类鉴别领域，尤其涉及一种胶体种类区分方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在利用胶体制作产品的过程中，需要区分胶体种类以提升产品的品质。在烟草加 工过程中，烟用胶囊可以改善烟草的品质，增强卷烟的香味特征，提升烟草制品的感官品 质。烟用胶囊的胶囊壳材料主要是由各种动植物胶制成的，需要对胶体种类进行区分，以保 证原料的稳定性和品质质量。
[0003] 不同胶体有不同的检测指标，按照企标《QB 2354-2005药用明胶》可以通过检测明 胶凝冻强度、勃氏黏度、灰分等指标来区分骨质明胶和皮制明胶;按照国标《GB 1976-2008 食品添加剂褐藻酸钠》可以通过检测海藻酸钠的黏度来判断海藻酸钠是低黏度、中黏度或 高黏度产品；可以采用氨基酸分析法，通过测定氨基酸组成比来鉴定胶体种类;可以采用差 示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)，通过扫描胶体的热谱，对比样 品热焓值的大小来鉴别胶体种类；可以采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法(PAGE)，通过凝胶制 备一一加样一一电泳一一染色，根据胶类的电泳谱带数目、分布区域以及着色程度来鉴别 胶体种类。这些胶体分类方法需要对样品进行相应的前处理，步骤繁杂、耗时耗力，如在测 定明胶凝冻强度时，需要胶体溶液在10 ± 〇. 1 °C低温槽内冷冻16h~18h;测定明胶灰分时， 需要将明胶置于600±10°C的高温炉中灼烧至留下白色或淡黄色灰分为止;差示扫描量热 法需要将胶体加热或冷却，使其发生溶解、凝固、分解、化合、吸附、脱附、晶型转变等化学或 物理变化。有些方法还需要使用化学试剂，对环境造成污染，如氨基酸分析法需要使用柠檬 酸三钠、茚三酮，聚丙烯酰胺凝胶电泳法需要使用丙烯酰胺、四甲基乙二胺、三氯醋酸等。
[0004] 近红外（Near Infrared，NIR)光是指波长介于可见光区与中红外区之间的电磁 波，按照ASTM定义是指波长在780nm~2526nm范围的电磁波。近红外光谱根据检测对象的不 同，可以分为近红外反射光谱和近红外透射光谱。近红外反射光谱是根据反射与入射光强 的比例关系来获得物质在近红外光谱区的吸收光谱，一般用于测量固体和粉末类样品；近 红外透射光谱是根据透射与入射光强的比例关系来获得物质在近红外光谱区的吸收光谱， 一般用于均匀透明的溶液或固体样品。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:现有的胶体种类区分方法操作繁琐、检测时间长、 化学试剂用量多的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种胶体种类区分方法，该方法包括：
[0007] 采集待测胶体中每个样本的近红外光谱信息；
[0008] 根据所述待测胶体的胶体种类数确定k_均值聚类算法的聚类簇数，获取初始聚类 中心;利用k-均值聚类算法分析所述待测胶体的近红外光谱信息，将所述待测胶体分类。
[0009] 可选地，在根据所述待测胶体的胶体种类数确定k_均值聚类算法的聚类簇数之 前，还包括：
[0010] 利用求导、平滑方法对所述近红外光谱信息进行降噪处理；
[0011] 基于主成分分析的马氏距离法剔除异常的光谱信息。
[0012] 可选地，在所述根据所述待测胶体的胶体种类数确定k_均值聚类算法的聚类簇数 之前，还包括：
[0013] 根据所述待测胶体的主成分分布信息获取所述待测胶体的胶体种类数。
[0014] 可选地，在所述确定k_均值聚类算法的聚类簇数之前，还包括：
[0015] 根据所述待测胶体中各个样本之间的欧式距离，获取所述待测胶体中的欧式距离 大于预定阈值的样本孤立点；
[0016] 相应地，在所述利用k_均值聚类算法分析所述待测胶体的近红外光谱信息，将所 述待测胶体分类之后，还包括：
[0017] 根据所述样本孤立点与各个聚类中心的距离确定所述样本孤立点的胶体种类。
[0018] 可选地，所述根据所述样本孤立点与各个聚类中心的距离确定所述样本孤立点的 胶体种类，包括：
[0019] 获取样本孤立点与各个聚类中心的距离，选择与所述距离最小的聚类中心所属的 胶体种类为所述样本孤立点的胶体种类。
[0020] 可选地，所述获取初始聚类中心，包括：
[0021] 利用随机法、最大最小距离法或点密度法获取初始聚类中心。
[0022] 另一方面，本发明还提出了一种胶体种类区分系统，该系统包括：
[0023] 光谱信息采集单元，用于采集待测胶体中每个样本的近红外光谱信息；
[0024] 胶体分类单元，用于根据所述待测胶体的胶体种类数确定k_均值聚类算法的聚类 簇数，获取初始聚类中心;利用k_均值聚类算法分析所述待测胶体的近红外光谱信息，将所 述待测胶体分类。
[0025] 可选地，该系统还包括：
[0026]光谱信息校正单元，用于利用求导、平滑方法对所述近红外光谱信息进行降噪处 理;基于主成分分析的马氏距离法剔除异常的光谱信息。
[0027] 可选地，该系统还包括：
[0028]胶体种类数获取单元，用于根据所述待测胶体的主成分分布信息获取所述待测胶 体的胶体种类数。
[0029] 可选地，该系统还包括：
[0030]样本孤立点胶体种类确定单元，用于根据所述待测胶体中各个样本之间的欧式距 离，获取所述待测胶体中的欧式距离大于预定阈值的样本孤立点，根据所述样本孤立点与 各个聚类中心的距离确定所述样本孤立点的胶体种类。
[0031 ]本发明利用近红外光谱分析技术定性分析胶体种类，只需将胶体打磨成一定粒径 样品后，利用近红外光谱仪采集样品的近红外光谱信息，根据胶体样品的近红外光谱信息， 运用k_均值聚类算法快速判别胶体种类，无需对胶体样本进行繁琐的预处理，无需使用化 学试剂，操作简单，胶体种类区分速度快。
【附图说明】
[0032] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0033] 图1示出了本发明一个实施例的胶体种类区分方法的示意图；
[0034] 图2示出了本发明另一个实施例的胶体种类区分方法的示意图；
[0035] 图3示出了本发明一个实施例的待测胶体的近红外光谱图；
[0036] 图4示出了本发明一个实施例的待测胶体的主成分分布情况图；
[0037] 图5示出了本发明一个实施例的待测胶体的分类结果示意图；
[0038] 图6示出了本发明一个实施例的胶体种类区分系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0040]图1示出了本发明一个实施例的胶体种类区分方法的示意图。如图1所示，本实施 例的胶体种类区分方法包括：
[0041 ] S1:采集待测胶体中每个样本的近红外光谱信息；
[0042] S2:根据所述待测胶体的胶体种类数确定k-均值聚类算法的聚类簇数，获取初始 聚类中心;利用k-均值聚类算法分析所述待测胶体的近红外光谱信息，将所述待测胶体分 类。
[0043] 近红外光谱分析技术被誉为"多快好省的绿色分析技术"，是最符合目前工业生产 需求的一种分析技术。近红外光谱分析技术主要具有以下优势:①样品无需预处理，不破坏 原样品；②检测便捷、快速，检测效率高，检测成分低;③对检测人员无专业化要求;④检测 过程无污染;⑤能够实现在线检测分析;⑥既可用于样品的定性检测，也可用于高精度要求 的定量检测。
[0044] 利用近红外光谱分析技术，定性分析胶体种类，只需要采集不同种类胶体样品的 近红外光谱，根据胶体样品的近红外光谱信息，即可以反映出真实样品的组成和结构信息。
[0045] 本实施例适用于各种胶体种类的区分，特别适用于制备烟用胶囊的胶体种类的区 分