电子鼻(electronic nose, EN),又称气味传感器、多传感器阵列(multi-sensor array)、人工鼻(artificial nose)、嗅觉系统(odorsensing system)、电子嗅觉丈量器(electronic olfactometry)等,其发明则受嗅觉的启示。嗅觉系统可帮助生物更好地感知环境、创造潜在的危险、识别及区分食品。
从技能层面,由于气味中自然交织着多种化学物质,因此对气味进行自动识别及分类是一项极具寻衅的任务。气味自然交织可分为三类:协同(synergism)、补偿(compensation)、遮蔽(masking)。
"协同"指两种及以上不同物质发出气味并相互交织,使得稠浊后的气味浓于单一物质的气味;
(图片来自网络侵删)"补偿"指一种身分的气味抵消另一种身分的气味;
"遮蔽"指一种宜人的气味(pleasant odor)与另一种不良气味(unpleasant odor)领悟。
电子鼻技能涌现前,学界尚无法对一样平常情形下的化学稠浊物做高精度剖析及身分分离。随着电子鼻设备的发展,一些研究可以丈量气味强度、认识气味交互及传感器对气味交互的反应。
只管检测分外气味的研究始于20世纪20年代,借助化学电子传感器阵列(chemical electronic sensor array)来检测气味的想法却在20世纪80年代早期才涌现,但那时受传感器技能的限定,这一想法还无法实现。20世纪90年代晚期,"电子鼻"观点正式提出,其最初的定义是: "由多传感器阵列组成、可用于检测一种以上化学身分的设备"。随后,传感器技能的发展及更多研究可能的实现很好扩展了电子鼻技能的运用范围。近年来,EN技能已经覆盖农业、水及食品家当、医药、安全系统等诸多领域,具有相应韶光短、检测速率快、本钱低等优秀性能。
上图展示了生物嗅觉系统(biological olfactory system)与电子鼻技能(EN technology)的相似之处。电子鼻的电子传感器阵列(electronic sensor array)对应着鼻子的嗅觉感想熏染器(olfactory nose receptors),可检测空气中的化学物质。在生物嗅觉系统中,被感想熏染和捕捉的气味分子会作为输入旗子暗记传入嗅球(olfactory bulb),由嗅球对气味信息进行处理。而后,大脑中的嗅皮质(olfactory cortex)对气味进行描述,并终极识别出气味。
类似地,在电子鼻技能中,预处理器(preprocessor)首先对捕捉到的气味旗子暗记进行特色提取。基于所提取的数字署名(extracted digital signatures),电子鼻再利用数据剖析、模式识别、机器学习干系算法来识别及区分输入气味。
两者比较后可知,电子鼻技能由硬件和软件两部分组成,软件部分相称于生物的"大脑",硬件部分相称于"嗅觉感想熏染器"。详细而言,软件部分紧张包括一个数据处理单元(data processing unit),可借助感想熏染到的化学物质(sensed chemicals)的数字署名(digital signatures),识别出所捕捉的每一种气味并对其进行分类。硬件部分紧张指传感器阵列(sensor array)。由于电子鼻的紧张任务是检测并区分多种气味,因此传感器阵列常日包括各种不同类别的传感器,不同传感器可检测出不同化学物质。
完成特界说务时,电子鼻技能的关键在于找到得当的传感器。总而言之,要想成功构建出一套电子鼻系统,就要有得当的硬件及高效的软件做为支撑。
电子鼻的检测工具紧张针对挥发性的风味物质。当一种或多种风味物质经由电子鼻时,该风味物质的“气味指纹”可以被传感器感知并经由分外的智能模式识别算法提取。利用不同风味物质的不同“气味指纹”信息,就可以来区分、辨识不同的气体样本。其余,某些特定的风味物质恰好可以表征样品在不同的质料产地、不同的收成韶光、不同的加工条件、不同存放环境等多变量影响下的综合质量信息。保圣电子鼻采取前辈的传感器组合而成,是目前同类仪器稳定性好,检测精度高的电子鼻。非常适用于检测含有挥发性物质的液体、固体样品。
过程掌握:食品生产中添加剂的用量,工业洗濯过程的掌握,发酵过程掌握,自然气体中人造气体的量,食品工业中包装物的生产掌握,油炸或烧烤的过程掌握。
质量掌握:油脂的恶臭,食品的新鲜度,包装物的外散气体,聚合物的溶剂残留物,风味的退化,药物气体,树脂的特点,饮料的喷鼻香气等。
环境安全掌握:废水纯化过程的气味,肥料气味,过滤过程管理,事情室中空气中的有机溶剂,细菌辨别,透露掌握,燃烧掌握。
▲慧闻科技IDM-D02电子鼻 32种不同传感器组成的阵列
慧闻科技设计并制作的 IDM-D01 电子鼻系统由 32 个不同的气体传感器组成,可以完成专业级气体和气味识别测试的移动式数据采集。该系统集成了前辈的电子鼻操作电路、气体取样、数据传输和采集为一体。采集的数据即可以直接用于慧闻科技的电子鼻演习测试软件程序,也可以由用户自行研究开拓利用。具有携带方便,操作大略,无噪音等精良特点,系统配置的测试软件可以实时显示测试结果并完成多路传感器和温湿度的数据采集。该系统尤其适宜对气体或气味有关项目研究级别的开拓的利用,如果合营慧闻科技开拓的电子鼻演习平台 ,经由相应的演习测试,可以直接在运用项目中做为嗅觉感知仪利用。该系统也可以根据不同利用场景来专门配置面向目标气体或气味的阵列传感器组合。
问答韶光
电子鼻在食品家傍边运用的场景?
1、 食品腐臭剖析
2、糖蜜种类和芳香特性的剖析
3、肉品新鲜度剖析
4、水果新鲜度芳香种类的剖析
5、酸奶和酸奶辅料的鉴定剖析
6、牛奶新鲜度剖析
7、果汁等不含酒精的饮料的区分剖断
8、酒精饮料喷鼻香气的差异剖析
9、谷物成长剖析
10、咖啡及干系产品的喷鼻香气分
11、烟草质量及喷鼻香气剖析
12、其它食品喷鼻香气的剖析