【摘要】：生鮮牛乳營養(yǎng)全面而豐富,其成分的快速準確檢測直接關系到牛乳品質的評價和產業(yè)的健康發(fā)展。當前,基于近紅外光譜技術的牛乳成分檢測取得了快速發(fā)展,該方法具有快速無損和可以同時獲取多種成分的優(yōu)點。然而,光與牛乳組織的作用比較復雜,生鮮牛乳含有粒徑較大的脂肪球和蛋白質膠束,不利于近紅外光譜法牛乳成分預測的穩(wěn)定性。均質處理能夠改變牛乳的粒度分布,進而改善光學穩(wěn)定性。因此,探究均質處理對牛乳近紅外光譜的影響規(guī)律具有重要意義。本文以生鮮牛乳為研究對象,以高壓均質為樣品處理方法,通過激光粒度分析儀和生物顯微鏡分析不同均質參數(shù)對牛乳均質效果的影響,基于單積分球技術研究均質處理對牛乳光學特性的影響規(guī)律,并建立基于近紅外漫反射光譜技術預測生鮮牛乳和均質牛乳主要成分含量的模型。本文主要研究內容和結論如下:(1)均質次數(shù)、均質壓力和物料入口溫度是影響牛乳均質效果的三個主要因素。物料入口溫度為25±2℃時,隨均質壓力的增大,兩級均質牛乳比一級均質牛乳具有更好的均質效果。確定了兩級均質處理,且第二級壓力值均設為5MPa的均質方案。(2)不同物料入口溫度(25±2℃、35±2℃、50±2℃)下,隨均質壓力的增大,均質牛乳的脂肪球粒徑逐漸變小且分布更加均勻。相同均質壓力(30/5MPa、40/5MPa、50/5MPa)下,隨著物料入口溫度的增大,牛乳的粒度分布更加均勻。基于牛乳脂肪球顯微結構圖,發(fā)現(xiàn)均質壓力50/5MPa和物料入口溫度50±2℃時,牛乳脂肪球粒徑達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。確定了均質的最佳方案為兩級均質、均質壓力50/5MPa、物料入口溫度50±2℃。(3)833~2500nm的近紅外波長范圍內,生鮮牛乳與均質牛乳的近紅外漫反射光譜曲線變化趨勢一致,但是,相同波長下均質牛乳的吸光度值均小于生鮮牛乳。同一樣品的多次測量過程中,生鮮牛乳的光譜曲線差異較大,而均質牛乳的測量結果差異很小,均質處理能夠提高光譜的測量穩(wěn)定性。(4)950~1650nm的近紅外波段范圍內,生鮮牛乳與均質牛乳反射率和透射率曲線的變化趨勢均一致。均質處理對牛乳的透射率和反射率影響較大,相同波長下,均質牛乳的反射率大于生鮮牛乳,其透射率卻小于生鮮牛乳。同時,均質處理對牛乳吸收系數(shù)的影響小于對其約化散射系數(shù)的影響。均質牛乳的吸收系數(shù)小于生鮮牛乳,而其約化散射系數(shù)高于生鮮牛乳。均質壓力在20/5~50/5MPa范圍時(50±2℃下),均質牛乳的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)均達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。(5)采用基于x-y共生距離的樣本劃分(SPXY)法對生鮮牛乳與均質牛乳大樣本按照3:1進行樣本劃分,基于4種方法分別建立了牛乳脂肪、蛋白質和水分含量的預測模型。結果表明,無論是均質牛乳還是生鮮牛乳,基于偏最小二乘的無信息變量消除法(UVE-PLS)提取的特征變量所建立的偏最小二乘(PLS)模型均具有最低的預測集均方根誤差(RMSEP)和最高的殘差預測偏差(RPD)。最優(yōu)建模方法下,均質牛乳的脂肪、蛋白質和水分含量的RMSEP分別為0.123%、0.078%和0.160%;生鮮牛乳的脂肪、蛋白質和水分含量的RMSEP分別為0.208%、0.107%和0.338%。均質處理明顯提升了牛乳脂肪和水分含量的預測精度,對牛乳蛋白質含量的預測精度也有一定改善作用,這為光譜技術精確預測牛乳成分的進一步發(fā)展提供了理論依據(jù)和實踐支撐。
【圖文】：

第一章 緒論研究牛乳分散系中粒度分布對牛乳近紅外光譜的影響規(guī)律；通過試驗研究不同粒度分布下牛乳的光學特性(吸收系數(shù)和約化散射系數(shù))，揭示牛乳粒度分布對近紅外光影響的微觀機理。(3) 均質處理對牛乳主要成分含量檢測結果影響及其機理解析建立生鮮牛乳與均質牛乳的脂肪、蛋白質和水分含量預測模型，，對比均質前后牛乳主要成分預測精度，評價均質處理的有效性；基于粒度分布和光的散射特性，解析均質處理對于近紅外漫反射光譜法檢測牛乳主要成分含量的影響機理。本研究所采用的技術路線如圖 1-1 所示。

第二章 均質處理對牛乳分散系中粒度分布影響規(guī)律研究查閱相關文獻資料(Aleksic et al. 2003; Hayes and Kelly 2003; 劉紅試驗，最終確定均質次數(shù)、均質壓力和物料入口溫度三個均質參數(shù)試驗以單一生鮮牛乳試樣為研究對象，分別對其進行不同條件的均質機如圖 2-1 所示。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O657.33;TS252.7

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本文編號：2628315