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低能量超声检测技术是一种利用能量低于1w/cm~2而频率高于100 KHz的超声波获取被检材料内部结构、物化特性等信息的测量技术。具有非破坏性、精确、设备廉价、能够对高浓度液体和光不透明性材料进行检测的独特优势,因此在食品加工过程监控和食品质量控制上有着广阔的应用前景。本文以糖溶液为研究载体,探讨了纯糖溶液和混合糖溶液中声速与浓度之间的关系,构建了声速-浓度相关模型,并利用相关模型对果汁、饮料中糖含量进行检测,结果表明本论文的研究成果具有一定的实用性。主要研究结论如下: (1)纯糖溶液中声速随浓度的增加而单调增加,不同种类糖溶液声速差异明显,而糖分子结构的区别是导致不同种类糖溶液声速差异的主要因素之一,声速对糖种类的区分度明显高于密度法的区分度。对曲线进行二次多项式拟合得到的回归方程决定系数R~2>0.998,表明运用超声声速可以对纯糖溶液浓度进行准确估计。由声速计算的参数——绝热压缩系数能较好的反映糖分子与水分子的相互作用强度,灵敏度高于常规使用的参数(偏摩尔体积),因此,绝热压缩系数可以作为研究溶质与溶剂相互作用的参数。 (2)混合糖溶液中糖组分浓度与声速的关系图为均匀点阵构成的三维曲面图,对曲面拟合并进行参数优化得到混合糖溶液中声速与不同组分浓度之间的相关模型。高浓度混合溶液中糖组分之间的交互作用对声速影响明显,浓度较低时(低于30%)交互作用不显著。运用葡萄糖溶液中的声速-浓度模型对总糖浓度进行预算,计算值与理论值差异不显著。结合声速-浓度经验公式和超声波在液体中传播的理论公式,建立了糖混合溶液中不同组分浓度的检测模型。 (3)利用试验得到的声速-浓度检测模型对果汁、饮料中的糖浓度进行预算,结果与化学滴定法和高效液相色谱法的检测结果差异不显著,以高效液相色谱的检测结果为参照,超声检测法对糖浓度的检测优于传统的密度检测法和折光检测法。超声声速与原果汁含量之间存在良好的线性关系,因此可以用来确定原果汁含量。