СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТДЕЛЯЕМОСТИ ЛЬНЯНОЙ ТРЕСТЫ Российский патент 2012 года по МПК G01N21/35 

Изобретение относится к стандартизации льняного сырья и может быть использовано на предприятиях первичной обработки льна для определения отделяемости льняной тресты. Положительный эффект достигается за счет применения способа, не требующего разрушения стебля, а также за счет сокращения времени на проведение измерения. Отбор проб льнотресты для проведения измерений значительно затрудняет проведение анализа и требует значительных временных затрат.

Известен способ оценки качества льняной тресты, заключающийся в механической обработке проб льняной тресты на ручных приспособлениях и последующем вычислении показателя отделяемости льнотресты, являющегося одним из критериев для оценки ее качества [1]. Недостатками этого способа являются высокая трудоемкость, невозможность поточного использования и недостаточная точность оценки.

Известны способы определения отделяемости волокна в стланцевой льняной тресте, заключающиеся в измерении отраженного светового потока и последующем вычислении показателя качества тресты. Однако при использовании этих способов определения отделяемости волокна в стланцевой льняной тресте объективность и точность оценки являются невысокими [2].

Известен также способ определения отделяемости волокна в стланцевой льняной тресте как определяющего параметра качества материала, включающий освещение поверхности исследуемого материала, измерение параметров света, отраженного от него, и оценку отделяемости. Недостатками известного способа является то, что при определении отделяемости волокна измеряется интенсивность отраженного света, то есть оценивается степень потемнения и отражающая способность стеблей льна. Однако степень готовности тресты характеризуется цветом стеблей в полном спектре. Таким образом, данный способ не дает возможности различить цветовые характеристики стеблей, от которых зависит отделяемость волокна [3].

Прототипом является способ определения отделяемости волокна в стланцевой льняной тресте, включающий освещение поверхности исследуемого материала, измерение параметров света, отраженного от него, и оценку по данным измерениям показателя отделяемости, в качестве параметров света используют три стандартные координаты цвета X, Y, Z, каждая из которых является средним значением из результатов испытаний в вершинной, серединной и комлевой частях стеблей. В основу данного метода положена зависимость цвета стеблей тресты от степени ее вылежки. Недостатком прототипа является невысокая точность оценки, коэффициент корреляции измерения по данному методу и по ГОСТу составляет порядка 0,7 согласно [4].

В связи с особенностями технологии приготовления стланцевой тресты ее отделяемость при поступлении на льнозавод значительно варьируется как от рулона к рулону, так и внутри одного рулона. Это требует постоянного контроля отделяемости льняной тресты в ходе ее обработки. Использование стандартного лабораторного метода [1] в такой ситуации невозможно из-за необходимости значительных временных затрат.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является использование ближней инфракрасной (БИК) спектрометрии для определения отделяемости льнотресты. Способ основывается на измерении процентного содержания флавонолов в стеблях льняной тресты. Флавонолы относятся к химическим соединениям ароматической структуры. Они представляют собой целую группу соединений, поэтому область их проявления в инфракрасном (ИК) спектре является размытой и определяется границами 7100-6300 см^-1 [5].

Флавонолы имеют желтую окраску, что и определяет естественный цвет льносоломы. Молекула флавонола содержит два бензольных ядра и одно гетероциклическое кислородосодержащее пирановое кольцо. Флавонолы располагаются только в лубяной части стебля льна, в древесине они отсутствуют полностью. Их содержание в лубе достигает 1,4% [6].

В процессе приготовления тресты флавонолы легко окисляются с разрушением ароматических колец под действием ферментов и микроскопических грибов с образованием меланинов. Меланины имеют черную окраску и обуславливают серый цвет тресты, что свидетельствует о нормальном процессе вылежки. Чем меньше остается флавонолов, тем выше отделяемость льнотресты и больше площадь отраженного ИК спектра. Таким образом, флавонолы выступают в роли индикатора отделяемости.

Проведенный анализ ИК спектров в области 7100-6300 см^-1 показал, что между интенсивностью отраженного спектра и отделяемостью льнотресты имеет место высокая корреляция. По всей ширине диапазона влияние влажности минимально. Кроме того, удалось установить длину волны, на которой влияние влажности отсутствует полностью (фиг.1) и интенсивность спектра определяется только ароматическими соединениями, что позволяет измерять отделяемость с высокой точностью [7].

Видно, что при парном сравнении образцов тресты с одинаковой отделяемостью и разной влажностью имеет место точка пересечения спектров в области 6758 см^-1, что говорит об отсутствии влияния влажности на этой длине волны. В связи с этим предложено использовать этот диапазон для построения калибровочной модели оценки отделяемости льнотресты.

На основании полученной калибровочной модели составлено линейное уравнение для расчета отделяемости при известной интенсивности в области 6758 см^-1:

О=9.4-40.5·I₆₇₅₈,

где I₆₇₅₈ - интенсивность отраженного спектра в области 6758 см^-1.

Технологической задачей заявленного изобретения является сокращение временных затрат на определение отделяемости льнотресты при сохранении высокой точности измерений.

Технологический результат согласно изобретению достигается за счет того, что измерения отделяемости льнотресты проводятся бесконтактным неразрушающим способом и базируются на химическом составе льнотресты, а не на цветовых характеристиках.

Т.о. способ измерения отделяемости льняной тресты включает освещение поверхности исследуемого материала, измерение параметров света, отраженного от него, отличается тем, что значение отделяемости определяется на основе анализа абсолютной величины инфракрасного спектра льняной тресты в области 6758 см^-1 по формуле:

О=9.4-40.5·I₆₇₅₈,

где I₆₇₅₈ - интенсивность отраженного спектра в данной области.

Источники информации

1. ГОСТ 29383-89 «Треста льняная. Требования при заготовках». - М: Издательство стандартов, 1989.

2. Патент RU 2067627, кл. D01В 1/00, 1996.

3. Пашин Е.Л., Жуплатова Л.М., Прима Л.И., Шамин В.Б. Способ определения качества материала, а именно льнотресты. // АС Украины SU 1170978, G01 №21/89. - Опубл. 15.08.2000, Бюл. №3.

4. Пашин Е.Л., Виноградова А.Е. Способ определения отделяемости волокна в стланцевой льняной тресте // RU 2324774, D01B 1/00, G01N 33/36. - Опубл. 20.05.2008.

5. Гремлих Г.-У. Язык спектров. - 2-е изд., перераб. - М.: Брукер Оптик, 2002. - 94 с.

6. Иванов А.Н. Физико-химические основы технологии приготовления льнотресты: Дис. … докт. техн. наук / Костромской гос. технол. ун-т. - Кострома, 1989. - 535 с.

7. Ефремов А.С. Оптимизация процесса трепания при обработке льнотресты в зависимости от ее влажности и отделяемости: Дис. … канд. техн. наук / Костромской гос. технол. ун-т. - Кострома, 2008. - 165 с.

Изобретение относится к стандартизации льняного сырья и может быть использовано на предприятиях первичной обработки льна для определения отделяемости льняной тресты. Способ основан на измерении процентного содержания флавонолов в стеблях льняной тресты, для чего проводятся измерения абсолютной величины инфракрасного спектра льняной тресты в области 6758 см^-1. Для данной длины волны построена калибровочная модель. Изобретение позволяет проводить измерения без разрушения стебля, а также сократить время проведения измерений. 1 ил.

Способ измерения отделяемости льняной тресты, включающий освещение поверхности исследуемого материала, измерение параметров света, отраженного от него, отличающийся тем, что значение отделяемости определяется на основе анализа абсолютной величины инфракрасного спектра льняной тресты в области 6758 см^-1 по формуле: О=9,4-40,5·I₆₇₅₈, где I₆₇₅₈ - интенсивность отраженного спектра в данной области.