文献综述——基于人工神经网络水分活度检测模型

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1、题目：基于人工神经网络水分活度检测模型摘要：康卫氏IIIL扩散法和水分活度仪扩散法测定食品中的水分活度。利用干湿温度计测量原理，描述了动态法测MAW的装置，推导并建立了AW动态法测量的数学模型，为测量AW提供一种更快速、精确的方法。关键词：水分活度Aw测量BP神经网络食品水分含量与食品腐败变质存在一定的关系，现在更多用水分活度来评价食品腐败变质的程度。通过控制水分活度，起到良好的保藏效果。水分活度可定义为溶液中溶剂水的逸度f与纯水逸度foZ比，即Aw=f/f0,在室温低压下，f/f。与溶液中的水蒸气分压P和纯水的蒸汽压的P。之比（即相对蒸汽压RVP）近乎

2、相等，两者之间的差别小于1%,因而Aw^p/po水分活度与环境平衡湿度（ERH）和拉乌尔定律有如下关系：Aw=p/po=ERH/100o[4]平衡相对湿度法原理：将被测试样置于一个密闭的容器，被测试样与密闭空间中的环境Z间进行水分了交换平衡，待达到表现平衡（试样恒重）后测定容器内的压力（如用量压计测定）或相对湿度（如用电子湿度计、霜点仪测定）。便携式快速水分活度仪套装HygroPaimAWl—Set/40,集成AwQuick软件包实现了水分活度的快速测量，优化的数学模型准确地预测平衡后的水分活度值，使得测量在4〜6min完成.【3】《食品水分活度的测定》

3、由国家标准化委员会止式发布实施。该标准规定了康一卫氏皿扩散法和水分活度仪扩散法测定食品中的水分活度，其中康一卫氏皿扩散法为仲裁法。采用处标内插法测定食品水分活度，通常使用康维容器恒温法分析。在分析屮，准确测定食品样品的aw值，选择标准盐溶液是关键。通过对不同食品aw值测定的研究得出：在测定时，一般至少选择3种标准盐溶液与样品一起分别进行试验，从而得到平衡时壇减值。[12]口前Aw的测量主要为静态法，主要有康威皿法、微晶纤维素法、蒸汽压力测量（VPM）法和平衡相对湿度（ERH）法等【6、18]0这些方法测量一个样品AW的时间约为30min,且测量Aw值而是

4、样品经粉碎后的平均值。食品屮AW的分布并不均匀，特别是干品和半干品。在储藏中AW大的部位首先腐败变质。食品屮微生物的生长，酶促或非酶促变化以及油脂氧化等的反应速度均与AW具有显著的相关性。在食品加工与贮存过程中，测量和控制食品的Aw是相当重要的。因此确定一种更快速、准确的AW测量方法是必要的。【15、16、17]当然又有许多新型有正对性的水分活度测量方法。女口：气相色谱法【20】、溶剂萃取法、近红外光谱【13】、吸湿能力测量法、批量效应测量法【19】。[1]利用干湿温度计测量原理，描述了动态法测量AW的装置，推导并建立了AW动态法测量的数学模型，探讨了A

5、Wmix值的测定方法，旨在为测量AW提供一种更快速、精确的方法。且有研究表明，动态法的测量精度优于静态法。[5]基于静态法原理的LabMASTER-AW型水分活度仪和本动态法测定装置分别测量若干标准品的AW值。可见本动态法对标准品AW值的测量，所测标准品AW的准确性优于土0.01AW,这与文献报道的标准品的AW值相吻合【14、6]o本动态法是把AW测量转换为较易测取的温度测量。根据上述温度，可得岀物料任何部位AW值。通过上述获得的温度与水分活度，借用MATLAB建立BP神经网络数学模型。BP网络是一种多层前馈型神经网络，英神经元的传递函数是S型函数，输出

6、量为0到1Z间的连续量，他可以实现从输入到输出的任意非线性映射。由于权值的调整采用反向传ffi(BackPropagation)学习算法，因此也叫BP网络。【8】图2三层前馈型nr神经网络Thi;Ini■LsBl1iir4wi>rk输入层隐含层输出层在确定了BP网络的结构后，利用输入输出样本集对其进行训练，也即对网络的权值和域值进行学习和调整，以使网络实现给定的输入输出映射关系经过训练的BP网络，对于不是样木集的输入也能给出合适的输出，这种性质称为泛化功能。从函数拟合的角度看，这说明BP网络具冇插值功能。【10】基于已冇数据，利用模型进行训练，保留训练后

7、的权值和阈值.并在此基础上，利用变步长梯度法实现了BP模型的最优化。【11,21]英屮，对食品水分活度测量不确定度的评定结果表明，测量不确定度主耍来源于标准曲线的拟合度，仪器的稳定性也对不确定度产生了影响。[2]现冇很多水分活度仪，通过其与软件的拟合，实现水分活度的快速检测。如研制了一种能测最不同温度下的食品和医药水分活度的检测仪。仪器主要由半导体恒温器、模块电源、研华公司的数据采集模块以及温度、湿度传感器组成。恒温器小的温度可以调节并恒定在所需要的温度，恒温范围为-50°C-50°C,控制粕度为0.1KO检测软件是利用VB6.0来编程，可以口动存储和打

8、印检测的水分活度和温度数据。【7】而我们则通过BP模型，干•湿温度计测量原理动态