食品物质光学性质课件.ppt
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- 食品 物质 光学 性质 课件
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1、食品物质光学性质v大部分的食品是由无数细小的内部界面组成,在光学上是各向异性的。光进入这种物料后在各个方向上散射,而不是以直线方式透过物体,多次散射和重新分布是光和食品相互作用的主要特征。v反射光提供了食品表面特征的信息,如颜色、表面缺陷、病变和损伤等,而光的吸收和透射则是食品内部结构组成、内部颜色和缺陷等信息的载体。对这些量的分析可以判断食品物料的不同颜色、区分质量优劣、指示成熟与否,从而可以对食品进行分选和质量分析。对食品光学性质的测定,最大优点就是可以实现对食品快速、无破坏、无损伤检测。食品物质光学性质v食品与色泽色差的概念和食品色度的检测方法v食品光物性与测定食品的光学测定原理; 利用
2、食品光学性质的应用; 食品近红外测定的原理和应用; 食品与色泽v食品的色泽是人的感官评价食品品质的一个重要因素。不同的食品显现着各不相同的颜色,例如,菠菜的绿色、苹果的红色、胡萝卜的橙红色等,这些颜色是食品中原来固有的。v饮食文化讲究色香味俱全,其中色彩排在首位,色彩可以促进人们的食欲,有色彩变化搭配的食物容易增进食欲,而单调或者杂乱无章的色彩搭配则使人倒足了胃口。不同彩色光源的照射也会对食品色彩产生很大的影响,从而引起人们不同的食欲反映,农贸市场中许多出售肉食的摊位用红色玻璃纸包裹灯泡用红色灯光照射食物,就是为了使肉食看上去更加新鲜,引起人的食欲。v色彩与嗅觉的关系大致与味觉相同,也是由生活
3、联想而得。从花色联想到花香,根据试验心理学的报告:通常红、黄、橙等的暖色系容易使人感到有香味,偏冷的冷色系容易使人感到有腐败的臭味。深褐色容易联想到烧焦了的食物,感到有蛋白质烤焦的臭味。1物体的颜色物体的颜色 物质的颜色与物质的颜色与光密切相关。按物光密切相关。按物理学的观点,太阳理学的观点,太阳辐射是一种电磁波,辐射是一种电磁波,太阳光只是其中的太阳光只是其中的一部分,它是由不一部分,它是由不同波长的光所组成同波长的光所组成的。除可见光外,的。除可见光外,还有紫外光和红外还有紫外光和红外光。光。食品颜色的表征食品颜色的表征 通常,物质的颜色是物质对太阳可见光(通常,物质的颜色是物质对太阳可见
4、光(白光白光)选择性)选择性反射反射或或透过透过的物理的物理现象(现象(物质本身的自发光也使物质产生颜色物质本身的自发光也使物质产生颜色,限于篇幅,这里不做介绍限于篇幅,这里不做介绍)。可)。可见光被物体反射或透射后的颜色,称为见光被物体反射或透射后的颜色,称为 物体色物体色。不透明物体表面的颜色,称为。不透明物体表面的颜色,称为 表面色表面色。 根据三原色学说,任何一种颜色的光,都可看成是由根据三原色学说,任何一种颜色的光,都可看成是由 蓝蓝、绿绿、红红 三种颜色的光按一定比例组合起来的。三种颜色的光按一定比例组合起来的。 “ “颜色视觉颜色视觉”是由于外界物质的辐射能刺激于人们眼睛内视膜网
5、敏感是由于外界物质的辐射能刺激于人们眼睛内视膜网敏感的视觉神经中心末稍而引起的。光进入眼睛后,三种颜色的光分别作用的视觉神经中心末稍而引起的。光进入眼睛后,三种颜色的光分别作用于视膜网上的三种细胞上,产生激励,在视神经中,这些分别产生的激于视膜网上的三种细胞上,产生激励,在视神经中,这些分别产生的激励又混合起来,产生彩色光的感觉。励又混合起来,产生彩色光的感觉。食品颜色的表征食品颜色的表征 物体的颜色与照射的光源和物体的颜色与照射的光源和人眼对颜色的感觉有关。由于人人眼对颜色的感觉有关。由于人的生理上的差别,各人对颜色的的生理上的差别,各人对颜色的灵敏性也大不相同,因此,人对灵敏性也大不相同,
6、因此,人对颜色的判断带有很大的主观性。颜色的判断带有很大的主观性。人类视觉的这些缺点是难以正确人类视觉的这些缺点是难以正确测定颜色的原因。测定颜色的原因。2颜色的表示方法颜色的表示方法 为了准确地描述和表示物体的颜色,新兴了一门科学为了准确地描述和表示物体的颜色,新兴了一门科学 色度色度学。色度学是研究人的颜色视觉规律,颜色测量的理论与技术的科学。学。色度学是研究人的颜色视觉规律,颜色测量的理论与技术的科学。在这门科学里,物体的颜色一般用色调、色彩度和明度这三种尺度来在这门科学里,物体的颜色一般用色调、色彩度和明度这三种尺度来表示。表示。 色调色调 表示红、黄、绿、蓝、紫等颜色特性。表示红、黄
7、、绿、蓝、紫等颜色特性。 色彩度色彩度 是用等明度无彩点的视知觉特性来表示物体表面颜色的浓是用等明度无彩点的视知觉特性来表示物体表面颜色的浓谈,并给予分度。谈,并给予分度。 明度明度 表示物体表面相对明暗的特性,是在相同的照明条件下,以表示物体表面相对明暗的特性,是在相同的照明条件下,以白板为基准,对物体表面的视知觉特性给予的分度。白板为基准,对物体表面的视知觉特性给予的分度。 此外,还用此外,还用 色差色差 来表示物体颜色知觉的定量差异。来表示物体颜色知觉的定量差异。食品颜色的表征食品颜色的表征 2颜色的表示方法颜色的表示方法 使用规定的符号,按一系列规定和定义表示颜色的系统称为色使用规定的
8、符号,按一系列规定和定义表示颜色的系统称为色度系统(亦称表色系统)。度系统(亦称表色系统)。 为了科学地表征颜色特征,国际照明委员会(为了科学地表征颜色特征,国际照明委员会(CIEInternational Commission on Illumination)创立了)创立了CIE标准色度标准色度系系统。统。 由由CIE 1931年规定的光谱三刺激值为年规定的光谱三刺激值为 表示的色度系统,称为表示的色度系统,称为CIE 1931标准标准色度系统色度系统,有时称为,有时称为20视场视场XYZ色度系统。色度系统。 由由CIE 1964年规定的光谱三刺激值为年规定的光谱三刺激值为 表示的色度系统,
9、称为表示的色度系统,称为CIE 1964补充标准补充标准色度系统色度系统,有时称为,有时称为100视视场场X10 Y10 Z10 色度系统。色度系统。食品颜色的表征食品颜色的表征 2颜色的表示方法颜色的表示方法 在在X10 Y10 Z10 色度系统中,色品(度)坐标色度系统中,色品(度)坐标 x x1010、y y1010、z z1010 按按下式计算:下式计算: 食品颜色的表征食品颜色的表征 式中的式中的X10 、 Y10 、Z10 是仪器测得试样的三刺激值。是仪器测得试样的三刺激值。 如果两种颜色完全一致,则限定这两种颜色的三刺激值必如果两种颜色完全一致,则限定这两种颜色的三刺激值必须相同
10、。其中,须相同。其中,Y10 还表示颜色的明亮程度。还表示颜色的明亮程度。 色度图色色 度度 图图CIE 1931年年色度系统色品图色度系统色品图(补充件)(补充件)备注:备注: 标准照明体标准照明体 20 视场视场 CIE 1964年年色度系统色品图色度系统色品图(补充件)(补充件) 标准照明体标准照明体 D65 100 视场视场 色品图及样品的标注色品图及样品的标注 表示色品坐标的平面图称为色品(度)图。在X10 Y10 Z10 色度系统中,以色品坐标为横坐标,为纵坐标。图中有波长分度的曲线,是把各单色光刺激点连接起来形成的光谱轨迹,把光谱轨迹两端连接的直线是紫轨迹,如图49-1所示。 从
11、、色品图中可见,可见光颜色分布在一个色品三角形中,物体的色品值可以在色品三角形中用唯一的点来确定。但要精确地表示一个物品的颜色,必须用一个色品坐标和一个明度因子来确定。图图491 X10 Y10 Z10 色度系统的色品图色度系统的色品图 物体色测量方法的分类物体色测量方法的分类 颜色测量方法一般分为颜色测量方法一般分为 光谱光度测色法光谱光度测色法 和和 刺激值直读法刺激值直读法 两大类。两大类。 光谱光度测色法光谱光度测色法 光谱光度测色法用光谱光度计(带积分球的分光光度计)进行测定,光谱光度测色法用光谱光度计(带积分球的分光光度计)进行测定,测量波长的范围一般为测量波长的范围一般为3807
12、80,不能小于,不能小于400700。试样测。试样测量结果是单色光与透过率或反射率的对应数据,需按公式经复杂的计算量结果是单色光与透过率或反射率的对应数据,需按公式经复杂的计算才能得出三刺激值和色品坐标值。才能得出三刺激值和色品坐标值。 刺激值直读法刺激值直读法 刺激值直读法用光电类测色仪器进行测定,这类仪器利用具有特定刺激值直读法用光电类测色仪器进行测定,这类仪器利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件,能直接测量物体的三刺激值或色品坐标,光谱灵敏度的光电积分元件,能直接测量物体的三刺激值或色品坐标,因而称之为光电积分仪器。光电积分仪器包括因而称之为光电积分仪器。光电积分仪器包括光电色度计光电色
13、度计和和色差计色差计等。等。 光电色度计光电色度计 光电色度计是一种测量光源色和由仪器外部照明的物体色的光电积光电色度计是一种测量光源色和由仪器外部照明的物体色的光电积分测色仪器,用光电池、光电管或光电倍增管做探测器,每台仪器由分测色仪器,用光电池、光电管或光电倍增管做探测器,每台仪器由3 3个个或或4 4个探测器将光信号变为电信号进行输出,得出待测色的三刺激值或色个探测器将光信号变为电信号进行输出,得出待测色的三刺激值或色度坐标。度坐标。 色差计色差计 色差计是利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或色差计是利用仪器内部的标准光源照明来测量透射色或反射色的光电积分测色仪器,一般由照明光源、探
14、测器、放反射色的光电积分测色仪器,一般由照明光源、探测器、放大调节、仪表读数或数字显示、数据运算处理等部分组成。大调节、仪表读数或数字显示、数据运算处理等部分组成。通常用通常用3 3个探测器将光信号转变为电信号进行输出,得出待测个探测器将光信号转变为电信号进行输出,得出待测色的三刺激值或色度坐标;还可以通过模拟计算电路或连机色的三刺激值或色度坐标;还可以通过模拟计算电路或连机的电子计算机给出两个物体色的色差值。因此,这是一种操的电子计算机给出两个物体色的色差值。因此,这是一种操作简便的实用测色仪器。作简便的实用测色仪器。物体色测量方法的分类物体色测量方法的分类 SC-80色彩色差计的仪器结构
15、主机 液晶显示器 操作键盘 光学测试头 可升降的测试台 电源开关 电源线插座 保险管 打印机插座 连接电缆插座 支架 锁紧丁 样品架 挡光板 光栏 SC-80轻便色彩色差计的测试条件及有关数据轻便色彩色差计的测试条件及有关数据 标准照明体标准照明体D65 相关色温约为相关色温约为6504K的的平均昼光。平均昼光。 视场视场 当头和眼睛不动时,被观察物的立当头和眼睛不动时,被观察物的立体角范围。体角范围。 照明余观照明余观察条件察条件 , 在在GB 3979中规中规定有定有 o/d 和和 d/o 两种几何两种几何光学条件。光学条件。试样要求与制备试样要求与制备 待测试样可以是陶瓷墙地砖、平板玻璃
16、等成型制品,待测试样可以是陶瓷墙地砖、平板玻璃等成型制品,也可以是水泥等粉末状制品。也可以是水泥等粉末状制品。 块状样品的制备块状样品的制备 对于成型制品,每批取样一般不少于三块(件)。对于成型制品,每批取样一般不少于三块(件)。 试样切割试样切割 对于陶瓷墙地砖,用切割机将其切成对于陶瓷墙地砖,用切割机将其切成.的小块做试样。对于玻璃,用玻璃刀将其切成的小块做试样。对于玻璃,用玻璃刀将其切成.的小块做试样。试样切割之后,檫净备用。的小块做试样。试样切割之后,檫净备用。 试样处理试样处理 在一般情况下不必烘样。如果试样受潮影响其测量结在一般情况下不必烘样。如果试样受潮影响其测量结果时,应将其置
17、于果时,应将其置于105110的干燥箱中烘的干燥箱中烘1小时。取出小时。取出后置于干燥器中冷却到室温备用。后置于干燥器中冷却到室温备用。试样要求与制备试样要求与制备 粉状试样板的制备粉状试样板的制备 采用恒压粉体压样器,将待采用恒压粉体压样器,将待测粉体试样压制成粉体试样板。测粉体试样压制成粉体试样板。试样板的表面应平整、无纹理、试样板的表面应平整、无纹理、无疵点和无污点。每批待测试样无疵点和无污点。每批待测试样(产品)须压制三块试样板。(产品)须压制三块试样板。 恒压粉体压样器恒压粉体压样器试样板试样板装料压样装料压样五五. . 彩彩 色色 试试 样样 的的 测测 试试反射样品的测量反射样品
18、的测量 对于陶瓷墙地砖、对于陶瓷墙地砖、不透明的玻璃试样块及不透明的玻璃试样块及粉体试样板的测量。粉体试样板的测量。透射样品的测量透射样品的测量 对于透明玻璃或对于透明玻璃或其他透明体的测量。其他透明体的测量。 数据记录与数据处理数据记录与数据处理 国家标准国家标准GB 11942-89指指出:出:“本标准采用国际照明委本标准采用国际照明委员会(员会(CIE)1964和和1931标准标准色度系统的三刺激值和色品坐色度系统的三刺激值和色品坐标表示结果。也可以用标表示结果。也可以用CIE 1976 L* *、a* *、b* *色度空间或色度空间或主波长(补色波长)和兴奋纯主波长(补色波长)和兴奋纯
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