[發明專利]一種毛竹中纖維素含量的檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201510550780.1
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105115942B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 李曉麗;周瑞清;何勇;聶鵬程;孫嬋駿;周斌雄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/51
• 分類號: G01N21/51;G01N21/17
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及纖維素含量檢測技術領域，具體涉及一種毛竹中纖維素含量的檢測系統及方法。

背景技術

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上。以毛竹為原料生產的竹漿纖維是近年來我國自行研發成功的一種再生纖維素纖維，具備良好的可紡性和服用性能，尤其是具有抗菌、抑菌、防紫外線和易于生物降解等特性。纖維素是組成竹原纖維細胞的主要物質，也是它能作為紡織纖維的意義所在。由于竹齡不同，竹子部位不同，以及竹子產地、品種不同，其纖維素含量也不同，因此快速準確的測出毛竹中纖維素含量具有實際意義。

目前植物中纖維素含量的測量方法主要有：

1、采用范氏(Van Soest)的洗滌纖維分析法

原理：粉末狀待測樣本經中性洗滌劑煮沸處理，不溶解的殘渣為中性洗滌纖維，主要為細胞壁成分，其中包括半纖維素、纖維素、木質素和硅酸鹽。再經酸性洗滌劑處理，剩余的殘渣為酸性洗滌纖維，其中包括纖維素、木質素和硅酸鹽。酸性洗滌纖維經72％硫酸處理后的殘渣為木質素和硅酸鹽，從酸性洗滌纖維值中減去72％硫酸處理后的殘渣為樣本中的纖維素含量。

2、比色法測定纖維素含量

原理：纖維素是由葡萄糖基組成的多糖，在酸性條件下加熱使其水解成葡萄糖。然后在濃硫酸作用下，使單糖脫水生成糠醛類化合物。利用蒽酮試劑與糠醛類化合物的藍綠色反應即可進行比色測定。

以上方法都是通過分離纖維素物質或者分解纖維素，進而間接推斷出含量，但是在處理過程中，無法排除測量過程中造成的損失。并且用以上傳統的濕化學方法檢測時需要用到大量的試劑進行前處理，非常耗時且需要大量勞力，過程繁瑣，無法做到快速實時的檢測。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種的毛竹中竹纖維素含量的檢測系統集方法，實現確定毛竹中纖維素含量的快速、無損、低成本檢測。

一種毛竹中纖維素含量的檢測系統，包括：

透明樣品槽，其側壁外周沿周向均勻設有22個透過波長不同的濾光片，

可旋轉工作臺，用于承載所述透明樣品槽；

光源，用于照射預設檢測點；

檢測器，用于檢測在光源照射下預設檢測點處的漫反射率；

控制單元，用于控制可旋轉工作臺轉動使透明樣品槽側壁外周的濾光片轉動至預設檢測點處，并獲取檢測器檢測到的漫反射率以計算毛竹中纖維素含量。

本發明中光源為線光源，發出的光線為平行光束，沿水平方向照射透明樣品槽的側壁。進一步優選，所述光源為近紅外光源。控制單元多通過計算機實現。

本發明中檢測器可采用常見的光電探測器，獲取從預設檢測點射出的光線的強度，該光線實際上為置于透明樣品槽中的樣品對光源的漫反射光線，根據光源的強度，即可得到漫反射率。

由于一個濾光片對應一個透過波長，因此，相應的濾光片移動至預設檢測點時檢測器檢測到的漫反射率實際上為樣品在該濾光片對應的透過波長處的漫反射率。

能夠實現毛竹中纖維素含量的自動檢測，提高了檢測效率，且通過計算機控制，提高了檢測精度。

22個濾光片的透過波長分別為1100nm、1170nm、1228nm、1380nm、1422nm、1510nm、1542nm、1616nm、1648nm、1702nm、1730nm、1776nm、1878nm、1898nm、1924nm、2112nm、2180nm、2296nm、2312nm、2362nm、2410nm和2460nm。

1380nm附近波長對應C-H伸縮以及–CH₃變型，1400～1660nm吸收峰與O–H伸縮振動基頻有關，1725nm附近與–CH₂的C-H伸縮振動基頻有關，1996nm透過波長與O–H及C＝O的伸縮振動基頻的二級倍頻特征吸收譜帶相關，2100nm附近信號與纖維素的O–H及C-H伸縮有關，2280nm和2322nm處信號與C-H伸縮有關。

所述控制單元根據如下公式計算得到待測毛竹中的纖維素含量：