一种综合纸浆性能和浆料成本的浆料配比自动寻优系统

针对实际生产过程中依据人工经验配比浆料用量导致纸浆性能与预期差别较大的现状,本课题结合前期开发的纸浆性能预测模型,提出一种基于数据驱动的浆料配比自动寻优方法,并开发了包含浆料配比和纸浆性能指标统计功能、纸浆性能指标预测功能、浆料配比优化功能和生产数据对数据库的更新功能4种功能的浆料配比自动寻优系统。该系统操作简单,模型训练和预测速度快、预测精度高,不仅可以为生产工艺人员提供依据浆料配比预测纸浆性能的快速预测工具,而且可以在满足期望纸浆性能的前提下进一步提供使浆料采购成本最低的自动配比寻优工具。     

电子鼻技术对猪肉挥发性盐基氮的预测研究

为预测不同肥瘦配比猪肉的新鲜度,对4℃恒温贮藏条件下的新鲜猪肉进行挥发性盐基总氮(Total Volatile Basic Nitrogen,TVB-N)检测和营养成分检测,同时利用电子鼻技术检测挥发性气味的信息。以传感器阵列特征值为自变量建立蛋白质、脂肪的回归预测模型,分别对不同肥瘦配比的猪肉样本建立不分类和分类2种TVB-N神经网络预测模型。结果表明:先分类再建立神经网络模型预测的效果更优,将样本进行二分类建立2个模型后,模型训练组的相关系数达0.994、0.985(p<0.01),预测组的相关系数达到0.984、0.979(p<0.01);模型的绝对误差小而且分布区间集中,训练组和预测组各有86%、62.6%的样本的绝对误差在0~1之间;训练组中没有绝对误差大于2.5的样本,预测组中仅有8.5%的样本绝对误差大于2.5。电子鼻传感器特征信号与TVB-N数据具有很强的相关性,电子鼻可以快速预测出不同肥瘦配比猪肉在贮藏期间TVB-N含量的变化,进而无损的评价猪肉的新鲜度。     

支持向量机方法在烟叶可用性预测中的应用

为了对烟叶可用性分类进行评价,采用不同的核函数建立烟叶可用性支持向量机(Support Vector Machine,SVM)预测模型,对预测集样本进行预测,并与Fisher法的预测结果进行了比较。结果表明,SVM算法所建立的数学模型的预测准确率均比Fisher法高,且以径向基函数(RBF)建立的SVM分类模型的预测效果最好,对预测集样本的准确率达90%,说明SVM分类模型能较好地预测烟叶可用性。     

核磁共振氢谱-PCA-SVM回归法用于稀奶油中植脂奶油掺假定量分析

基于核磁共振氢谱-PCA-SVM回归方法,建立稀奶油中掺假植脂奶油的快速定量方法。核磁共振氢谱数据经分段积分、归一化等数据预处理后,利用PCA进行数据降维,采用交叉验证的方法对SVM中的参数进行优化,然后使用最优参数建立稀奶油中掺假植脂奶油比例的定量校准模型。将校正结果与PLS和SVM算法比较,并将所建立的3个模型用于测试集样本的预测。结果表明:基于PCA-SVM算法定量模型的RMSECV为3. 69,RMSEP为5. 87,训练集和测试集的R2分别为0. 987 5和0. 974 3,模型的稳定性、准确性以及模型的预测能力均优于PLS、SVM算法,且运行速度明显快于SVM算法。研究所建立的PCA-SVM模型表现出较好的模型稳定性和预测精度,结合核磁共振氢谱技术可以快速、准确地测定稀奶油中掺假植脂奶油含量,为规范市场上奶油蛋糕等烘焙制品的质量监管提供技术支持。     

融合光谱与纹理特征的龙井茶等级无损识别

龙井茶等级快速无损识别具有重要意义。本研究以六个等级龙井茶为实验对象,应用高光谱成像技术,分别建立基于光谱特征、纹理特征及融合特征的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)识别模型。首先采用标准正态变量变换(Standard Normal Variate,SNV)对光谱进行归一化处理,提取光谱特征,建立SVM光谱模型;然后通过T分布和随机近邻嵌入(T-Distributed Stochastic Neighbour Embedding,T-SNE)算法将高维高光谱数据映射到低维空间,选取特征图像。应用灰度共生矩阵(Gray-Level Co-Occurrence Matrix,GLCM),提取纹理特征,建立SVM图像模型;最后将光谱特征和纹理特征进行数据级融合,建立SVM混合模型。数据显示,光谱模型预测集识别率为91.11%,图像模型预测集识别率为75.42%,混合模型预测集识别率为95.14%。结果表明,与仅使用光谱或纹理信息建模相比,结合光谱和纹理特征可以提高模型识别的准确率。为进一步提高混合模型精度,引入人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法,迭代优化SVM模型的惩罚因子C和核函数宽度g,得到最优模型,预测集准确率可达98.61%。本研究为改进龙井茶叶快速无损评估技术提供了一种可靠的方法。     

基于IGS-SVM模型的牛肉生理成熟度预测方法

生理成熟度是判定牛肉质量等级的重要指标,本实验建立一种通过改进的网格搜索（improved grid search,IGS）算法优化支持向量机（support vector machine,SVM）参数的模型,以实现牛肉的生理成熟度的预测。收集18、36、54、72 月龄的牛肉样本各25 个,共计100 个。利用机器视觉,采集样本的显微图像,经过图像处理后,提取不同生理成熟度牛肉的肌纤维特征参数,用统计学方法分析牛肉生理成熟度和肌纤维特征参数之间的相关性,并以肌纤维特征参数作为输入,利用76 个训练集样本,建立牛肉生理成熟度的SVM预测模型。为优化所建立的SVM模型,提出一种IGS算法,用其对SVM模型的约束参数C以及核函数参数g进行优化,结合留一交叉验证法得到最优的（C,g）参数组合,并将最佳参数代入分类器,得到优化的牛肉生理成熟度预测模型。用24 个测试集的独立样本检测模型的适用性并估测性能,结果表明：利用该模型对牛肉生理成熟度预测的准确率可达到91.67%;与传统网格搜索算法相比,IGS算法使得模型在训练时间上缩短了1 755.41 s。这表明所建立的模型具有较好的预测效果,也说明根据牛肉肌纤维的特征参数结合机器视觉及图像分析技术,对牛肉生理成熟度进行自动判定的方法是可行的。     

混合办公废纸脱墨效果的探讨

主要研究了混合办公废纸浮选脱墨时,不同碎浆浓度、碎浆时加入脱墨化学品的用量配比、浮选时的温度、pH值及时间等对脱墨浆的白度的影响,并对实验室浮选操作条件和脱墨化学品的匹配及其用量进行了探讨。结果表明：在优化的碎浆和浮选条件下．混合办公废纸脱墨浆白度,纸浆的强度性能也得到改善。     

鳌合处理及Na_2SiO_3对废纸浆漂白性能的影响

近年,废纸浆在造纸原料中的比例正逐年增长,而废纸浆的质量和白度决定了成纸质量,工厂为了生产质量好、光学性能好的废纸浆,必须除去其中的染料、油墨和胶黏物.对废纸浆进行全无氯漂白所用的漂白剂包括氧化性漂剂O2、O3和H2O2,还原性漂剂连二亚硫酸钠和甲脒亚磺酸(FAS).通常情况下,废纸浆要达到高白度,必须联合使用还原和氧化性漂白剂.     

基于集成学习的重大活动肉及肉制品安全风险分析及预测

目的 建立集成学习Stacking模型,对重大活动举办过程中的肉及肉制品进行合格安全分析与风险预测预警。方法 通过收集2015—2020年间国家市场监督管理总局食品日常监督管理抽检数据,筛选出所有肉及肉制品相关数据,选择“食品亚类”、“规格”、“生产时间”、“生产企业类型”、“生产省份”、“是否异地运输”等字段信息作为肉及肉制品合格风险因子,选取所有不合格数据5866条,从所有合格数据中随机抽取10000条数据共15866条构成数据集,按照3:1划分训练集和测试集,搭建基学习器为KNN(K- Nearest Neighbor,K最近邻)、BP(Back Propagation,反向传播)神经网络、SVM(Support Vector Machines,支持向量机),元学习器为LR(Logistics Regression,逻辑回归)的Stacking预测模型,进行训练预测与模型评估。结果 经过5次训练后,模型的准确度为94.20%,精确度为93.78%,召回率为97.57%, F1参数为95.63%,模型鲁棒性强,可靠性高。结论 基于集成学习Stacking的肉及肉制品安全风险分析与预测预警模型整体性能良好,可应用于重大活动举办过程中的食品安全风险分析预测,并精确指导监督抽检与辅助决策情报研判。     

鸡腿肌冻干粉蛋氨酸近红外光谱定量预测模型的建立与优化

本文从光谱预处理方法、建模特征光谱筛选、异常样本剔除、建模样本选择四个方面建立和优化鸡腿肌冻干粉蛋氨酸近红外定量预测模型,旨在进一步提高模型的预测精度和模型稳健性。以263个鸡腿肌冻干粉NIRS和蛋氨酸含量为研究对象,分别使用7种不同光谱预处理方法、4种特征光谱筛选方法、2种MCCV异常样本剔除方法,SPXY和常规选择2种建模样本选择方法,应用偏最二小乘法(PLS)、内部交互验证和外部验证建立和优化腿肌冻干粉蛋氨酸近红外定量预测模型。结果表明：在本研究中,最优鸡腿肌冻干粉蛋氨酸NIRS定量预测模型为在1000-2502nm谱段,使用原始光谱,在SNV+gapsegment(1#,15,7)光谱的基础上使用MCCV方法删除54个样本后,采用SPXY方法选取156个校正样本,39个外部验证样本所建模型,其为0.93、SE_CV为0.0609、为0.83、RPD_P为2.42。研究表明,模型预测值与化学检测值有很高的相关度,对腿肌冻干粉蛋氨酸NIRS模型预测精度和稳健性影响最大因素是异常样本剔除方法和建模样本选取方法。     

C/D漂白段化学品用量的优化控制

根据某浆厂C/D漂白段生产经验和运行数据,建立了卡伯值在线计算模型和漂后浆白度预测模型。在没有在线卡伯值测量仪和漂后浆白度测量仪的情况下,实现了对漂白化学品用量的优化控制。对未使用优化控制和使用优化控制的漂后浆白度半个月的化验数据进行统计分析,结果表明,未使用优化控制,漂后浆白度均值为62.0%,标准差为4.39;使用优化控制,漂后浆白度均值为61.3%,标准差为2.53。     

Discrimination of Cocoa Beans According to Geographical Origin by Electronic Tongue and Multivariate Algorithms

Electronic tongue as an advanced and novel emerging technology has been successfully utilized for the rapid identification of cocoa beans according to their geographical locations. Seven categories of cocoa beans from Ghana were used in this experiment. Electronic tongue system was used for data acquisition while three pattern recognition methods were applied comparatively to build discrimination model. The performances of the models were cross-validated to ensure its stability. Experimental results revealed that Fisher’s discriminant analysis (FDA) is better than principal component analysis (PCA) for visualizing the cluster trends. K-nearest neighbor (KNN) model was slightly better than FDA model at an optimal performance of 100 % in the training set and 98.8 % in prediction set. Overall, support vector machine (SVM) was superior to both FDA and KNN with 100 % discrimination rate in both the training and prediction set at five PCs. This finding proves that electronic tongue technology coupled with SVM technique can rapidly, accurately, and reliably discriminate cocoa beans for quality assurance management.     

有机酸法玉米秸秆皮浆短流程TCF漂白特性

选择短流程漂白技术对有机酸法玉米秸秆皮浆(OABCSRP)进行漂白,研究了碱处理(E)、压力H2O2(PO)和H2O2(P)及其组合漂白工艺对OABCSRP浆特性的影响。结果表明,碱处理对OABCSRP浆脱木素选择性高,是后续漂白的重要基础,当用碱量4.0%时,浆的得率为95.4%、脱木素率为23.5%、黏度为115 mPa.s、亮度为44.2%;短流程E(PO)漂白可作为中高白度文化用纸浆料的漂白,在E段用碱量4.0%、PO段H2O2用量为2.0%时,可获得得率87.6%、黏度53.5 mPa.s、亮度79.9%的漂白浆,E(PO)漂白浆具有较好的打浆和纸张性能;短流程E(PO)P漂白在H2O2总用量为2.5%时,可获得得率为86.4%、黏度为59.6 mPa.s、亮度为82.7%的漂白浆。     

OBA和纳米ZnO改善含HYP涂布纸白度稳定性的研究

高得率浆（HYP）作为一种资源节约型的浆料越来越受到人们的重视。但HYP含有大量木素,易受光、热及环境因素的诱导而返黄。通过在涂料中添加荧光增白剂（OBA）和纳米氧化锌（ZnO）,探索其对含HYP涂布纸白度稳定性的影响。结果表明：在涂料中添加OBA增加了涂布纸的初始白度,也有一定的防老化作用。但是添加OBA增加了涂布纸老化前后的色差。纳米ZnO具有很强的吸收紫外线的能力,能够有效地抑制涂布纸返黄。当纳米ZnO用量为5份时,含20％HYP涂布纸的白度稳定性与全化学浆常规涂布纸相当。     

Identification of Lycium barbarum varieties based on hyperspectral imaging technique and competitive adaptive reweighted sampling-whale optimization algorithm-support vector machine

In order to distinguish different varieties of Lycium barbarum effectively, a fast nondestructive detection method based on hyperspectral imaging technology was proposed. Six varieties of L. barbarum were selected as the research objects to obtain hyperspectral images. With the whole L. barbarum taken as the object, the region of interest was obtained by threshold segmentation, and the average spectra value of the image points of a single L. barbarum was extracted as the spectral data of the sample. Initially, standard normalized variate was used to preprocess the original spectral data. Furthermore, compared with other methods, competitive adaptive reweighted sampling (CARS) was chosen to extract the characteristic wavelengths. Additionally, the model of support vector machine (SVM) was set. The results showed that the SVM model based on CARS had the best classification effect. The training set accuracy was 100%, and the prediction set accuracy was 85%. Finally, in order to improve the classification accuracy, the whale optimization algorithm (WOA) was introduced. The accuracy of training set and prediction set obtained by WOA-SVM model were 89.44 and 88.33% respectively. Therefore, it was feasible to use hyperspectral imaging technology combined with CARS-WOA-SVM model to identify different varieties of L. barbarum.     

生活用纸浆料纤维分析（Ⅱ）

对B、D卫生纸厂原生浆系列及E卫生纸厂废纸浆系列卫生纸原纸生产线上的浆料及卫生纸原纸进行纤维染色分析,对比了用原生浆及废纸浆抄造的卫生纸原纸的纤维形态。结果表明,废纸浆及用其抄造的卫生纸原纸的纤维上均可见油墨脏迹,荧光白度及有效残余油墨含量高;纤维组成较复杂,含有机械浆纤维及未分散开的机械浆纤维束;纤维帚化率较高。     

固体VBL对高光彩喷原纸色相和白度影响的研究

实验证实,通过浆内添加化学品,可以显著地改善纸张的白度和色相。本文选用固体VBL作为染料添加剂,分别研究了不同用量的VBL对硫酸盐针叶木浆和阔叶木浆的高光彩喷原纸色相和白度的影响。结果表明：综合考虑经济因素,确定VBL的最佳添加量为0．4％（对绝干浆料）,此时针叶木浆原纸的明度L’达到92．69,ISO白度达到88．7％,a^＊=＋1．12,b^＊=-0．69;阔叶木浆原纸的明度L^＊达到最大为95．51,ISO白度达到90．6％,a^＊=＋1．08,b^＊=-0．82。     

苹果树枝条浆和杨木浆配抄性能的研究

对苹果树枝条浆配抄杨木浆进行了试验。试验结果表明:加入的杨木浆比例越大,成纸性能越好。在纸张质量满足的前提下,可以使用苹果树枝条浆配抄一定比例的杨木浆,来抄造一些对纸张白度要求不高的纸张。     

木聚糖酶中纤维素酶对麦草浆生物漂白的影响

选用产自里氏木霉的含不同纤维素酶量的木聚糖酶进行漂前预处理，研究了具有不同木聚糖酶活与纤维素酶活比值(X／C)和不同纤维素酶系组成(F／C比值不同)的复合酶对浆料性能的影响。结果表明：随着X/C比值的减小，在相同用氯量时漂白浆白度逐渐升高，裂断长和耐破指数逐渐下降；在X／C比值相近条件下，随着F／C比值增加，浆料白度升高，而裂断长和耐破指数则明显下降，木聚糖酶中存在少量纤维素酶有助于纸浆漂白，若外切葡聚糖酶和纤维二糖酶含量过高，则对纸浆强度不利。