煎炸油品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置

"譚迪熬" 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

一、確定選題

某著名快餐店曾出現(xiàn)“老油兌新油”事件。這老油兌的新油吃起來(lái)跟普通的油沒(méi)啥區(qū)別，但是對(duì)人的身體健康有極大的危害。

備受關(guān)注的某著名快餐店的煎炸油品質(zhì)都令人擔(dān)憂，那在一些處于監(jiān)管盲區(qū)的路邊油炸攤點(diǎn)，商家會(huì)不會(huì)反復(fù)利用煎炸油煎炸食材呢？為了保障消費(fèi)者的身體健康，督促商家定期更換煎炸油，我們想發(fā)明一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煎炸油的品質(zhì)并及時(shí)警示的裝置。

二 、研究思路

油的過(guò)氧化值和酸價(jià)可作為判斷油品質(zhì)的重要指標(biāo)。當(dāng)油的過(guò)氧化值＞0.25 g/100 g或酸價(jià)（KOH）＞3 mg/g時(shí)，這種油就超出了國(guó)家食用油的安全標(biāo)準(zhǔn)范圍。

我們查找資料發(fā)現(xiàn)，煎炸油的煎炸時(shí)間不斷增加，過(guò)氧化值和酸價(jià)的值會(huì)不斷升高。對(duì)油的過(guò)氧化值和酸價(jià)進(jìn)行檢測(cè)，需要使用特制的檢測(cè)試紙，這種檢測(cè)試紙不但成本高，而且時(shí)效較短，不宜作為實(shí)時(shí)檢測(cè)的工具。

我們通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，隨著煎炸時(shí)間增加，油的透光率在不斷下降。因此，我們決定通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的研究——隨著煎炸油煎炸時(shí)間的增加，在檢測(cè)過(guò)氧化值和酸價(jià)的同時(shí)檢測(cè)油的透光率，建立油的過(guò)氧化值、酸價(jià)與透光率的高度關(guān)聯(lián)性，特別是當(dāng)過(guò)氧化值＞0.25 g/100 g或酸價(jià)（KOH）＞3 mg/g時(shí)的透光率，為裝置制作提供參數(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)分析

利用模擬量光傳感器，它的輸入值TMD（透明度的縮寫）范圍是0～1023，我們檢測(cè)了新鮮植物油、雞排煎炸油、普通煎炸油的光傳感器的輸入值。另外，我們利用購(gòu)買的油炸鍋、植物油、食材開展油炸體驗(yàn)，并定時(shí)檢測(cè)油炸鍋內(nèi)油的過(guò)氧化值、酸價(jià)及透光率。

通過(guò)多次關(guān)聯(lián)性檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)煎炸油的光傳感器輸入值（TMD）為900時(shí)，煎炸油的過(guò)氧化值、酸價(jià)等指標(biāo)開始出現(xiàn)明顯的變化；過(guò)氧化值＞0.25 g/100 g或酸價(jià)（KOH）＞3 mg/g的煎炸油的光傳感器的輸入值（TMD）小于300。

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終我們確定了油的過(guò)氧化值或酸價(jià)超出國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)油樣的光傳感器的輸入值（TMD）為300。因此得出結(jié)論：當(dāng)煎炸油的光傳感器的輸入值（TMD）為300時(shí)，被確認(rèn)為品質(zhì)已經(jīng)變壞，建議不食用，需要盡快更換新油。

四、制作裝置

我們利用HSGLaser軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)激光切割機(jī)切割透明亞克力板，組裝制作透明亞克力板材質(zhì)的控制盒、壓力艙外殼及裝置底座。在壓力艙內(nèi)安裝一個(gè)小型氣泵，在壓力艙的頂部安裝一個(gè)電磁閥進(jìn)行控制。利用Arduino套件，通過(guò)Mind+軟件進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)制作裝置的邏輯控制電路（包括控制板、電源、測(cè)試按鈕、顯示屏、開關(guān)、充電線等），并安裝到控制盒恰當(dāng)?shù)奈恢?。將一個(gè)150 mL的燒瓶作為檢測(cè)瓶，檢測(cè)瓶和壓力艙通過(guò)一根外徑8 mm的銅質(zhì)導(dǎo)氣管連通，在檢測(cè)瓶的底部連接一根油管伸入油炸鍋中。在檢測(cè)瓶的一側(cè)安裝紅激光發(fā)射管，對(duì)側(cè)安裝光接收器。

五、使用與檢測(cè)

打開裝置電源，當(dāng)顯示屏的時(shí)間顯示為整點(diǎn)（可根據(jù)需要調(diào)整時(shí)間）時(shí)，或者按下控制盒上的測(cè)試按鈕，邏輯控制電路控制氣泵開始工作，將檢測(cè)瓶和壓力艙中的空氣抽出，形成一個(gè)低壓環(huán)境。在大氣壓的作用下，油炸鍋中的少量油樣被抽取到檢測(cè)瓶中，然后檢測(cè)瓶一側(cè)的紅激光發(fā)射管發(fā)射紅激光，對(duì)油的品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完后控制電磁閥打開，檢測(cè)瓶?jī)?nèi)的油樣流回油鍋中。

如果煎炸油的光傳感器的輸入值（TMD）大于900，LED燈亮綠燈，表示油品質(zhì)好并播報(bào)語(yǔ)音：“本次檢測(cè)結(jié)果顯示油品質(zhì)新鮮，可以放心食用?！比绻偷墓鈧鞲衅鞯妮斎胫担═MD）為300～900，LED燈亮黃燈，表示油品質(zhì)下降并播報(bào)語(yǔ)音：“本次檢測(cè)結(jié)果顯示油品質(zhì)合格，可以食用?！比绻偷墓鈧鞲衅鞯妮斎胫担═MD）小于300，LED燈亮紅燈，表示油品質(zhì)不合格并播報(bào)語(yǔ)音：“本次檢測(cè)結(jié)果顯示油品質(zhì)超出國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)范圍，建議不食用，請(qǐng)更換新油。”

六、主要貢獻(xiàn)

針對(duì)油品質(zhì)監(jiān)管盲區(qū)，裝置對(duì)路邊油炸攤點(diǎn)的煎炸油品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、警示，強(qiáng)化人們的食品安全意識(shí)，同時(shí)為食品安全監(jiān)管部門對(duì)路邊油炸攤點(diǎn)煎炸油品質(zhì)的監(jiān)管提供智能化管理新模式。

七 、改進(jìn)設(shè)想

今后，我們將改進(jìn)作品，添加GPS模塊和發(fā)送信息模塊，將檢測(cè)結(jié)果與攤點(diǎn)的GPS定位信息發(fā)送到食品安全監(jiān)管部門的智能化監(jiān)管平臺(tái)，方便食品安全監(jiān)管部門實(shí)行智能化的管理。（指導(dǎo)老師：陳水章" "程友維" "歐陽(yáng)貞）

專家點(diǎn)評(píng)

劉鍇瑞、楊文濤同學(xué)的煎炸油品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，是一項(xiàng)迭代性的發(fā)明作品。這是因?yàn)椋瑢?duì)煎炸油品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的器具已有多種，但如何達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)，此項(xiàng)目還是首創(chuàng)。

食品安全問(wèn)題主要包括三個(gè)方面：一是食品污染如生物性污染、化學(xué)性污染、物理性污染等導(dǎo)致的質(zhì)量安全問(wèn)題；二是食品工業(yè)技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的質(zhì)量安全問(wèn)題，如食品添加劑、食品生產(chǎn)配劑、介質(zhì)以及輻射食品、轉(zhuǎn)基因食品等；三是濫用食品標(biāo)識(shí)，如偽造食品標(biāo)識(shí)、缺少警示說(shuō)明、虛假標(biāo)注食品功能或成分、進(jìn)口食品缺少中文食品標(biāo)識(shí)等。

為了保障食品安全、公眾身體健康和生命安全，我國(guó)于2015年10月1日起施行《中華人民共和國(guó)食品安全法》，它確立了以食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估為基礎(chǔ)的科學(xué)管理制度，明確食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果作為制定、修訂食品安全標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)食品安全實(shí)施監(jiān)督管理的科學(xué)依據(jù)。兩位同學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行科技創(chuàng)新嘗試，富有積極意義。