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短波红外应用领域之一 ——农业领域

时间:2021-05-10      阅读:417

短波红外可以测定有机物以及部分无机物,这些物质分子中化学键结合的各种基团(如C=C,N=C,O=C,O=H,N=H)的伸缩、振动、弯曲等运动都有它固定的振动频率,每种成分都有特定的吸收特征。因此短波红外光谱非常适用于分析天然产物中与有机基团有直接或间接关系的成分,可用于食品、饲料成分分析、制药成分分析、血液分析。目前,短波红外光谱技术在农业和食品工业的诸多方面得到了广泛的应用。

 

粮食品质分析

                    短波红外在粮食品质分析方面,如:食品(面包等)的谷物原料、商业食品、奶制品的品质分析,茶叶和可可等的成分分析以及肉类、水果、蔬菜、甚至牛奶、饮料等方面,主要是测定粮食中的水分、蛋白质、脂肪、淀粉、氨基酶纤维素、灰分以及谷物的加工品质。如图大豆籽粒的非破坏性分析。

 

同时,短波红外可测定小麦及面粉灰分、水分、粒度含量等,从而奠定了它在面粉厂的重要应用地位。

 

此外,红外分析仪还应用在农产品特征检测中,包括果实损伤检测、果实识别、植物生长信息测定。利用近红外的漫反射图像快速检测苹果的缺陷,主要采用多波长来解决水果果面的缺陷区和梗萼凹陷区的识别困难。

 

水果探伤检测 ,通过对比发现,可见光(左)图像从外观上不能看出苹果的内部情况,也无从判别内部是否产生腐烂或病变;而在短波红外(右)的图像中由于SWIR光线对水份有很高的吸收率,使得苹果内部腐烂积液的部位很容易在SWIR下被检测出来了。

 

 

 

饲料品质分析

 

在饲料品质分析方面,通常分析的饲料种类有:饲料、混合饲料所用的配料、鱼粉、麸皮、干草、豆荚等,主要是分析饲料中的蛋白质、油分、水分、纤维。已有研究使用短波红外反射光谱直接测定了热带、亚热带草地的碳水化合物含量。

 

如,绿茶品质的主要化学成分是总氮含量、游离氨基酸、咖啡yin 和茶多酚,传统的化学方法分析一个样品需要几个小时的时间,而利用短波红外光谱技术分析精度与传统化学方法相似,而分析一个样品只需要一分半钟,分析效率提高几十倍;它还可以非破坏性的检测水果或蔬菜的品质,以及果品或蔬菜中营养物质的含量。

 

农产品分选和检测

 

短波红外用于农产品色选、分拣过程中,可检测和辨别各种与产品颜色相同的缺陷和异物,例如:区分大米中的白色纸片、塑料、石子、玻璃碎片;区分茶叶与茶梗;区分烟丝与烟梗;区分脱壳与未脱壳的小麦等普通色选方式难以辨别的异物。

 

大米与玻璃碎片的混合物。通过短波红外图像(右)可明显看出,其黑色部分为大米,白色部分为玻璃碎片;可见光图像(左)则无法分辨

 

 

其他食品分析中的应用

 

◆  小麦、大麦和菜豆

主要检测小麦、大麦和菜豆其中的蛋白质、纤维、水分、硬度

◆   面粉

主要检测面粉中的水分、灰分、蛋白、面筋、硬度、颜色、脂肪、淀粉

◆   水果和蔬菜

主要检测水果和蔬菜中的酸度、含水量、粗蛋白、膳食纤维、还原糖、*、β胡萝卜素、*、干重物、可溶性固形物、总糖、有机酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、硝酸盐、可溶性固形物等以及对品质的分级

◆   鱼类

主要检测鱼中的蛋白质、脂肪、含水量、盐分、热量、氨基酸、脂肪酸、纤维素以及新鲜、冷冻程度、产品种类、真伪鉴别

◆   豆腐干

主要检测豆腐干中的总酸、蛋白质和水分

◆   饮料

主要检测饮料中的葡萄糖、果糖、蔗糖、酸度、有机酸等以及真伪鉴别

◆   咖啡

主要检测咖啡中的咖啡yin 和绿原酸、水分、产地鉴别以及品质分级

◆   茶叶

主要检测茶叶中的总氮、游离氨基酸、水分、茶多酚、咖啡 jian等以及对品质的分级

◆   面包和饼干

主要检测面包中和饼干中的蛋白质、脂肪、水分、淀粉、面筋值

◆   食用油

主要检测食用油中的碘值、酸值、黄色素、红色素、黏度、盐、氮、酒精、乳酸、*、葡萄糖。

◆   转基因食品

主要检测转基因食品中的监测蛋白或DNA的变化以及标记基因的转变。

 

 

以下是短波红外系列产品:

 

型号

 

图像尺寸

 

焦距

mm

 

光圈范围

 

安装接 口

 

视场角

 

最近物距

   (m)

 

操作方式

 

外形尺寸

 

重量(g

聚焦

变焦

光圈

VHF6M-MP SWIR

1

6

F1.8-22

C

95.1°x78.7°

0.1

手动

/

手动

54x50.3mm

185

VHF8M-MP SWIR

1

8

F1.4-22

C

79.7°x62.9°

0.1

手动

/

手动

57x58mm

200

VHF12.5M-MP SWIR

1

12.5

F1.4-22

C

55.7°x42.7°

0.3

手动

/

手动

40x51.5mm

160

VHF16M-MP SWIR

1

16

F1.4-22

C

44.5°x33.8°

0.3

手动

/

手动

40×42mm

120

VHF25M-MP SWIR

1

25

F1.4-22

C

29.0°x21.9°

0.3

手动

/

手动

40×42.5mm

119

VHF35M-MP SWIR

1

35

F1.4-22

C

20.9°x16.0°

0.3

手动

/

手动

40×42.5mm

129

VF50M SWIR

1

50

F1.8-C

C

14.5°x10.9°

0.7

手动

/

手动

42×42.5mm

145

VF75M SWIR

1

75

F1.8-C

C

9.7°x7.3°

0.8

手动

/

手动

48×58.5mm

245

VF100M SWIR

1

100

F3.6-C

C

7.3°x5.5°

0.7

手动

/

手动

42×42.5mm

155

VF150M SWIR

1

150

F3.6-C

C

4.85°x3.65°

0.8

手动

/

手动

48×58.5mm

255

VF200M SWIR

1

200

F7.2-C

C

3.7°x2.8°

0.7

手动

/

手动

42×42.5mm

155

VF300M SWIR

1

300

F7.2-C

C

2.4°x1.8°

0.8

手动

/

手动

48×58.5mm

255

JHF8M-5MP SWIR

2/3

8

F2.8-22

C

57.9°x45.0°

0.1m

手动

/

手动

51x48.4mm

200

JHF12M-5MP SWIR

2/3

12

F1.8-22

C

40.3°x30.8°

0.15m

手动

/

手动

51x59mm

240

JHF16M-5MP SWIR

2/3

16

F1.4-22

C

30.8°x23.3°

0.2m

手动

/

手动

51x59mm

240

JHF25M-5MP SWIR

2/3

25

F1.4-22

C

20.0°x15.0°

0.2m

手动

/

手动

51x48mm

180

JHF35M-5MP SWIR

2/3

35

F1.4-22

C

14.3°x10.8°

0.25m

手动

/

手动

51x62mm

230

VZ16160R-MP PZF SWIR

1

16-160

F2.2-C

C

43.6°x33.4°

4.6°x3.4°

1.1m

电动

电动

电动

176x120x100mm

1400

VZ32320R-MP PZF SWIR

1

32-320

F4.4-C

C

21.8°x16.7°

2.3°x1.7°

2.2m

电动

电动

电动

117x100x176mm

1400

VZ64640R-MP PZF SWIR

1

64-640

F8.8-C

C

10.9°x8.4°

1.2°x0.9°

2.2m

电动

电动

电动

117x100x176mm

1400

VZ75750R-MP PZF SWIR

1/2

75-750

F3.2-C

C

9.7°x7.3°

1.0°x0.8°

1.6m

电动

电动

电动

176x120x100mm

3500

 

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