【摘要】：生鮮牛乳營養(yǎng)全面而豐富,其成分的快速準(zhǔn)確檢測直接關(guān)系到牛乳品質(zhì)的評(píng)價(jià)和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。當(dāng)前,基于近紅外光譜技術(shù)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(shí)獲取多種成分的優(yōu)點(diǎn)。然而,光與牛乳組織的作用比較復(fù)雜,生鮮牛乳含有粒徑較大的脂肪球和蛋白質(zhì)膠束,不利于近紅外光譜法牛乳成分預(yù)測的穩(wěn)定性。均質(zhì)處理能夠改變牛乳的粒度分布,進(jìn)而改善光學(xué)穩(wěn)定性。因此,探究均質(zhì)處理對(duì)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(duì)象,以高壓均質(zhì)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(zhì)參數(shù)對(duì)牛乳均質(zhì)效果的影響,基于單積分球技術(shù)研究均質(zhì)處理對(duì)牛乳光學(xué)特性的影響規(guī)律,并建立基于近紅外漫反射光譜技術(shù)預(yù)測生鮮牛乳和均質(zhì)牛乳主要成分含量的模型。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)均質(zhì)次數(shù)、均質(zhì)壓力和物料入口溫度是影響牛乳均質(zhì)效果的三個(gè)主要因素。物料入口溫度為25±2℃時(shí),隨均質(zhì)壓力的增大,兩級(jí)均質(zhì)牛乳比一級(jí)均質(zhì)牛乳具有更好的均質(zhì)效果。確定了兩級(jí)均質(zhì)處理,且第二級(jí)壓力值均設(shè)為5MPa的均質(zhì)方案。(2)不同物料入口溫度(25±2℃、35±2℃、50±2℃)下,隨均質(zhì)壓力的增大,均質(zhì)牛乳的脂肪球粒徑逐漸變小且分布更加均勻。相同均質(zhì)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�；谂Ｈ橹厩蝻@微結(jié)構(gòu)圖,發(fā)現(xiàn)均質(zhì)壓力50/5MPa和物料入口溫度50±2℃時(shí),牛乳脂肪球粒徑達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。確定了均質(zhì)的最佳方案為兩級(jí)均質(zhì)、均質(zhì)壓力50/5MPa、物料入口溫度50±2℃。(3)833~2500nm的近紅外波長范圍內(nèi),生鮮牛乳與均質(zhì)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(zhì)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(zhì)牛乳的測量結(jié)果差異很小,均質(zhì)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(nèi),生鮮牛乳與均質(zhì)牛乳反射率和透射率曲線的變化趨勢均一致。均質(zhì)處理對(duì)牛乳的透射率和反射率影響較大,相同波長下,均質(zhì)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(shí),均質(zhì)處理對(duì)牛乳吸收系數(shù)的影響小于對(duì)其約化散射系數(shù)的影響。均質(zhì)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(zhì)壓力在20/5~50/5MPa范圍時(shí)(50±2℃下),均質(zhì)牛乳的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)均達(dá)到相對(duì)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(duì)生鮮牛乳與均質(zhì)牛乳大樣本按照3:1進(jìn)行樣本劃分,基于4種方法分別建立了牛乳脂肪、蛋白質(zhì)和水分含量的預(yù)測模型。結(jié)果表明,無論是均質(zhì)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(yù)測集均方根誤差(RMSEP)和最高的殘差預(yù)測偏差(RPD)。最優(yōu)建模方法下,均質(zhì)牛乳的脂肪、蛋白質(zhì)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(zhì)和水分含量的RMSEP分別為0.208%、0.107%和0.338%。均質(zhì)處理明顯提升了牛乳脂肪和水分含量的預(yù)測精度,對(duì)牛乳蛋白質(zhì)含量的預(yù)測精度也有一定改善作用,這為光譜技術(shù)精確預(yù)測牛乳成分的進(jìn)一步發(fā)展提供了理論依據(jù)和實(shí)踐支撐。
【圖文】：

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

第二章 均質(zhì)處理對(duì)牛乳分散系中粒度分布影響規(guī)律研究查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料(Aleksic et al. 2003; Hayes and Kelly 2003; 劉紅試驗(yàn)，最終確定均質(zhì)次數(shù)、均質(zhì)壓力和物料入口溫度三個(gè)均質(zhì)參數(shù)試驗(yàn)以單一生鮮牛乳試樣為研究對(duì)象，分別對(duì)其進(jìn)行不同條件的均質(zhì)機(jī)如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O657.33;TS252.7

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