[發(fā)明專利]基于力聲響應(yīng)信號表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度的計(jì)算方法

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• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113189204A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周婷;吳杰;查志華;趙康;張金閣;王鵬;李賀;朱炳龍;莫小明;曾鈞鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 石河子大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
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本發(fā)明公開了基于力聲響應(yīng)信號表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，具體步驟為：1.果蔬采樣制備；2.力聲響應(yīng)信號的采集；3.聲學(xué)響應(yīng)信號的采集；4.果蔬試樣斷裂時(shí)聲學(xué)信號的去噪；5.應(yīng)用Richardson表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；6.應(yīng)用Kolmogorov表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；7.應(yīng)用Minkowski表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；8.應(yīng)用Korcak表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；9.確定適宜的鋸齒度參數(shù)。本發(fā)明基于力聲響應(yīng)信號，采用4種表觀分形維數(shù)對采集的信號曲線鋸齒度進(jìn)行定量分析，為果蔬脆度儀器準(zhǔn)確檢測提供研究基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脆性食品檢測領(lǐng)域，具體涉及基于力聲響應(yīng)信號表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

目前果蔬標(biāo)準(zhǔn)中對內(nèi)部品質(zhì)檢測指標(biāo)只有去皮硬度、可溶性固形物和可滴定酸，標(biāo)準(zhǔn)中硬度的檢測不能完全代表脆度，食品的脆度評價(jià)以感官評價(jià)最為準(zhǔn)確，但感官評價(jià)人員評價(jià)過程易于疲勞而導(dǎo)致誤差和結(jié)果的一致性較低。儀器測定具有客觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高和可重復(fù)性等優(yōu)勢，成為食品脆度取代感官評價(jià)的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外研究或采用儀器模擬門牙咬碎穿刺樣品獲取力信號，或記錄咬合過程中樣品破裂時(shí)產(chǎn)生的聲信號，或采取力聲兩種信號相結(jié)合，對不同食品進(jìn)行脆度評價(jià)。在儀器檢測研究中，大多都是從力或聲的信號提取特征信息來評價(jià)食品脆度，由于采集食品破裂時(shí)的力信號或聲信號曲線都具有明顯不規(guī)則的鋸齒化特征，不可再現(xiàn)性且難以度量，這成為食品脆度評價(jià)的難點(diǎn)。針對信號曲線的鋸齒度問題，不少研究采用峰值分析法測量，該方法提取的是信號局部信息，往往需要將多個(gè)峰值參數(shù)相結(jié)合才能表征整體曲線的鋸齒度。表觀分形維數(shù)是另一種值得關(guān)注的方法，它可以從曲線整體獲取鋸齒度信息。這一方法在干脆性食品脆度檢測中有較多研究報(bào)道，Tesh等采用Kolmogorov表觀分形維數(shù)對芝士球和面包丁的壓縮聲信號的鋸齒度進(jìn)行度量，發(fā)現(xiàn)該參數(shù)能夠很好反映食品脆度。Peleg采用Richardson和Kolmogorov兩種算法測量膨化谷類食品壓縮力曲線的鋸齒度，監(jiān)測水分對膨化食品脆度的影響。Borges 等針對奶酪球和面包片在不同水活度下的力-變形曲線鋸齒度，采用Richardson、Minkowski、Kolmogorov和Korcak這4種表觀分形維數(shù)算法測量以評價(jià)脆性食品的脆度。針對濕脆性果蔬，表觀分形維數(shù)用于脆度評價(jià)的研究報(bào)道很少，最近有Yoshioka等采用Richardson和Kolmogorov這兩種表觀分形維數(shù)測量黃瓜穿刺力變形曲線的鋸齒度，實(shí)現(xiàn)了對不同品種黃瓜脆度差異判別。這意味著，值得嘗試開展不同表觀分形維數(shù)對脆性果蔬脆度評價(jià)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

1.本發(fā)明的目的。

本發(fā)明是提供了一種基于力聲響應(yīng)信號表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)對脆性果蔬的脆度評價(jià)。

2.本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，所述的包括以下步驟：

1）果蔬采樣制備；

2）力學(xué)響應(yīng)信號的采集；

3）聲學(xué)響應(yīng)信號的采集；

4）果蔬試樣斷裂時(shí)聲學(xué)信號的去噪；

5）應(yīng)用Richardson表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

6）應(yīng)用Kolmogorov表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

7）應(yīng)用Minkowski表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

8）應(yīng)用Korcak表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

9）確定適宜的鋸齒度參數(shù)。

技術(shù)方案中所述的果蔬采樣制備的步驟如下：

1）每隔12天設(shè)置一個(gè)貯藏期，從而獲得不同脆度的果蔬試樣；

2）采用專用取樣器獲得果蔬果肉柱樣。

技術(shù)方案中所述的力學(xué)響應(yīng)信號的采集步驟如下：

1）采用TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀對柱樣進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，圓柱探頭直徑Φ5 mm，穿刺前速度和穿刺中速度均為2 mm/s，穿刺后速度10 mm/s，穿刺深度為8 mm；