本文選題：近紅外高光譜 + 總固形物含量　； 參考：《光譜學與光譜分析》2017年12期

【摘要】：實時監(jiān)測發(fā)酵液中固形物含量的變化,對控制厭氧發(fā)酵過程的穩(wěn)定性具有重要作用。研究中采用近紅外高光譜技術結合化學計量學方法,對水葫蘆和稻草秸稈混合厭氧發(fā)酵過程中的固形物含量進行定量檢測研究。與傳統(tǒng)2540G(APHA,1990)標準方法相比,近紅外高光譜技術具有無損、快速的優(yōu)點。實驗過程中,首先獲取發(fā)酵液樣本的高光譜信息,應用移動平均平滑法(MAS)進行光譜預處理,并采用競爭自適應重加權采樣算法(CARS)、連續(xù)投影算法(SPA)和Random frog算法提取光譜特征信息,然后基于全譜和所選特征波長下的光譜信息分別建立總固形物含量(TS)和揮發(fā)性固形物含量(VS)的校正模型,建模方法包括偏最小二乘回歸(PLSR)和最小二乘-支持向量機(LS-SVM)。研究表明,SPA-LS-SVM模型的預測結果最好,其中TS的預測均方根誤差(RMSEP)及相關系數(shù)(R_p)分別為0.005 8和0.841;而VS的RMSEP和R_p分別為0.004 1和0.874。結果表明,利用近紅外高光譜結合化學計量學方法可以實現(xiàn)厭氧發(fā)酵液中的固形物含量的檢測,為布置光譜傳感器以便定量檢測厭氧發(fā)酵過程中的固形物含量奠定了理論依據(jù)。
[Abstract]:It is important to monitor the change of solid content in fermentation broth in real time to control the stability of anaerobic fermentation process. In this study, the content of solids in the mixed anaerobic fermentation of water hyacinth and straw was studied by using near infrared hyperspectral technique and chemometrics. Compared with the traditional 2540G (APHA 1990) standard method, the near infrared hyperspectral technique has the advantages of nondestructive and fast. In the process of experiment, the hyperspectral information of fermentation broth samples was first obtained, and the spectral characteristics were extracted by moving average smoothing (MAS) method and competitive adaptive re-weighted sampling algorithm (cars), continuous projection algorithm (spa) and Random frog algorithm. Then the calibration models of total solid content (TS) and volatile solid content (vs) are established based on the spectral information under the full spectrum and the selected characteristic wavelengths. The modeling methods include partial least square regression (PLSR) and least squares support vector machine (LS-SVM). The results show that the prediction results of SPA-LS-SVM model are the best, in which the root-mean-square error (RMSEP) and correlation coefficient (RSP) of TS are 0.005 8 and 0.841 respectively, while the RMSEP and RP of vs are 0.004 1 and 0.874 respectively. The results show that the determination of solid content in anaerobic fermentation broth can be realized by using near infrared hyperspectral method combined with chemometrics, which provides a theoretical basis for the arrangement of spectrum sensors for quantitative determination of solid content in anaerobic fermentation process.
【作者單位】： 浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院;
【基金】：國家自然科學基金項目(61201073)資助
【分類號】：O657.3;TQ920

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本文編號：2101858