[发明专利]基于耦合仿生的食品脆性测试仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品检测领域，特别涉及一种基于耦合仿生的食品脆性测试仪及测试方法。

背景技术

食品的脆性是食品的重要感官指标，对食品物料的新鲜度、贮藏性、安全性等有重要影响。目前，对食品脆性的测定主要有感官评价法、仪器测定法。感官评价是人类通过对口腔咀嚼食物时力和声音的感知，然后分析判断，它是最准确的脆性评价方法。但是，感官评价不仅需要具有一定判断能力的评价人员，而且评价过程也费时费力，其结果还带有主观因素，评价很不稳定。脆性的仪器测定法有通用的食品质构仪测定和一些脆性专用测试仪器测定。通用食品质构仪多是采用探头刺压食物块，通过获取力学信号曲线，按照TPA分析法从曲线上获取食物脆性数据；这种方法有时并不能获取食物脆性值，只能得到硬度值，而且在探头运动方式上、温湿环境上与人类口腔存在很大的区别，不能反映真实的脆性。

其它的用于食品质地评价和咀嚼模拟的装置有：发明专利201180036198.3公开了一种食品脆度测定法，即利用一个有刃的刀侵入多孔性食品进行破碎，用与刀密接的振动检测器对基于破碎被测定物之际产生裂纹的裂纹振动进行检测，计算机从检测出的裂纹振动抽出各个裂纹持续时间内的裂纹振动所含有的给定振动功率以下的小裂纹振动，根据对所抽出的小裂纹振动计数得到的计数(裂纹数)计测脆度。这种脆度测试方法是通过食品破碎的裂纹来判断食物的脆性的，没有模拟人类咀嚼食物时对脆性的感知，而且这种方法只能用于油炸食品等多孔性食品脆性的测定；发明专利201010255196.0公开了一种食品物性仿生检测机器人，该机器人包括控制装置与仿生口腔，所述的仿生口腔由上颚与下巴组成，上颚的上牙与下巴的下牙相配合；上颚顶部固定在机架的上部，下巴底部固定在动平台上，动平台与机架底座之间通过若干个球副一移动副一球副机构连接；在口腔内部不同位置设置有若干传感器；所述控制装置控制所述移动副的运动，并且从传感器接收数据并存储处理。该机器人能够对食品物性作出科学、客观地评价。食品物性仿生检测机器人虽然模拟了人类的口腔咀嚼情况，但是只是从力学传感器中获取食物物性的数据，没有获取食物破碎时的声音，而且主要适合测定硬度、弹性、韧性等质地指标测定，对脆性的测定没有优势，甚至不能测定。发明专利201010115381.X公开了一种柔索驱动的冗余并联咀嚼机器人，该机器人由机架、电机、减速器、索轮、柔索、人类下颌骨模型和颅骨牙齿模型组成。机架为整个机器人的支撑平台，安装有可移动横梁，电机通过电机座固定在横梁上。电机通过减速器与索轮相连，索轮上缠有柔索，柔索另一端与下领骨模型相连，驱动下领骨模型实现三维空间内的咀嚼运动。颅骨牙齿模型通过机架的固定支架固定。该发明采用的柔索驱动具有对肌肉模拟更真实、柔顺性更好等特点，整体结构相对紧凑，工作空间大，冗余机构也更符合人类咀嚼系统的实际情况。该发明主要模拟人类咀嚼情况，没有设置传感器，不能用于感知食品质地，也不能用于食品脆性的测定。

此外，国内外还有一些咀嚼模拟器或仿生口腔，大体上是模拟人类咀嚼动作制成的，在牙齿形态、口腔温室环境上与人类口腔有较大差异，主要用于医疗领域、食物咀嚼时食物团以及挥发气味分析。

通过以上分析研究，目前国内外还没有准确的食品脆性测试方法和测试仪器，更没有通过人类咀嚼食物时的力、声来判断食物脆性的仿生检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于耦合仿生的食品脆性测试仪及测试方法。

本发明的目的之一是提出一种基于耦合仿生的食品脆性测试仪；本发明的目的之二是提出一种基于耦合仿生的食品脆性测试方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种基于耦合仿生的食品脆性测试仪，包括咀嚼模拟器、脆裂信号采集系统和数据处理分析系统；

所述咀嚼模拟器，用于实现模拟人类咀嚼系统咀嚼破碎食物；

所述脆裂信号采集系统包括力学脆裂信号采集单元和声音脆裂信号采集单元；

所述力学脆裂信号采集单元，用于采集咀嚼模拟器咀嚼时产生的压力信号；

所述声音脆裂信号采集单元，用于采集咀嚼模拟器咀嚼时产生的声音信号；

所述数据处理分析系统，用于接收从脆裂信号采集系统输入的脆裂信号并进行数据处理分析获取食品脆性预测结果。

进一步，所述咀嚼模拟器包括仿生颌骨、仿生牙齿、仿生颞下颌关节、仿生咀嚼肌和驱动机构；

所述仿生颌骨包括仿生上颌骨和仿生下颌骨；

所述驱动机构包括可调速电动机、传动轴、偏心轮、凸轮和压板；