时间温度指示器等量线匹配适应性评估方法 - 农业机械学报.pdf

２０１４年 ７月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ７期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０７．０２９ 时间温度指示器等量线匹配适应性评估方法 １ ２ １ １ 马常阳　傅泽田　姚萌萌 　张小栓 （１．中国农业大学信息与电气工程学院，北京 １０００８３；２．中国农业大学工学院，北京 １０００８３） 摘要：提出了一种基于等量线匹配的时间温度指示器（ＴＴＩ）评估方法。首先，从理论方面论证了等量线方法的可 行性，然后以不同温度条件下的４种 ＴＴＩ响应值与玫瑰香葡萄硬度变化进行了验证与评估。研究结果表明，Ｖｉｔｓａｂ Ｍ２５ ２型ＴＴＩ最适于监测玫瑰香葡萄的品质变化，此结果与经过变温方案检验的反应动力学方法的评估结果一 致。同时发现，ＴＴＩ和玫瑰香葡萄等量线之间的差异与其反应活化能之间的差别呈正相关关系，进一步验证了等量 线方法的可靠性。 关键词：时间温度指示器　品质等量线　反应活化能　动力学方程 中图分类号：ＴＳ２０１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０７０１８３０６ 相关程度。 　　引言 １　方法构建 作为一种简便智能的温度感知装置，时间温度 指示器（Ｔｉｍｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｄｉｃａｔｏｒ，ＴＴＩ）通过监测物 １１　等量线方法 流过程中不断变化的环境温度，产生相应的内部反 为待测农产品选择合适的ＴＴＩ，需要保证ＴＴＩ在 应使其自身颜色发生变化。这样，ＴＴＩ可以在产品 恒温和变温条件下的监测时间与农产品的货架期接 货架期终点时显示出明显的视觉差异，间接地反映 近。在时间 温度二维图中把不同恒温条件下的农 产品的品质变化过程，监测该产品的货架期。目前， 产品货架期终点连成线，则在这条线上的所有点都 ＴＴＩ正在逐步被应用于农产品与食品物流过程的品 有着与货架期终点等量的品质状态，因此这条线记 质监测［１－３］。 为所监测农产品的货架期终点品质等量线（简称农 由于ＴＴＩ变化过程和产品品质变化过程是两个 产品等量线）；同理也可以绘制 ＴＴＩ的响应值终点状 独立的随温度变化而变化的过程，因此，为了能让 态的等量线（简称 ＴＴＩ等量线）。当农产品等量线 ＴＴＩ准确地监测产品货架期，不仅需要分别建立两 与ＴＴＩ等量线接近时（如图 １），则可以保证在不同 者的反应动力学模型，还需要逐步验证两者的耦合 的恒温条件下农产品的货架期与ＴＴＩ的监测时间十 程度：第一，活化能相匹配，即ＴＴＩ本身与被感知产 分接近，即在恒温条件下，ＴＴＩ可以很好地监测产品 品对温度的敏感性相同或相近，在一定的可接受误 货架期。而变温过程可以看作多个不同温度的恒温 差范围之内；第二是货架期相匹配，即ＴＴＩ响应值要 过程组合在一起，如果变温过程中的每个恒温阶段 与产品质量变化具有同步效应，ＴＴＩ动力学模型可 所测农产品和ＴＴＩ的反应进度相同，那么农产品在 以模拟质量变化整个过程，且激活后 ＴＴＩ的监测时 间需要与被监测产品的剩余货架期趋于一致［４－７］。 在这个过程中，首先需要构建 ＴＴＩ和产品的反 应动力学模型，并在此基础上进行耦合。动力学方 程一般进行经过多次数学拟合，不仅计算复杂，精确 度也会有所下降。 本文提出基于等量线匹配方法，对 ＴＴＩ适应性 图１　农产品货架期和ＴＴＩ响应值终点等量线图示 进行评估，以期直观、快速地评价ＴＴＩ和待测产品的 Ｆｉｇ．１　Ｃｏ