Способ определения содержания жира в молоке Советский патент 1983 года по МПК G21C3/06 

(Л

с

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖА НИЯ ЖИ5А В МОЛОКЕ, включаюший облучение пробы продукта электромагнитным потоком в ближней инфракрасной областн спектра и измерение величины интенсивности электромагнитного потока, рассеянного в обратном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют величину интенсивности электромагнитного потока, рассеянного в прямом направлении, а определение содержания жира в молоке осуществляют по разности измеренных величин интенсивности.

о to

Oi

ьо

аг./ Изйбретение относится к технике исояяедования пищевых продуктов, в частности к способам и устройствам для определения содержания жира в молоке, и может быть использовано как в молочной промышленности, так и в сельском хозяйстве. Известен способ определения микрочастиц в молочных продуктах, при осуществлении которого пробу контролируемого продукта облучают электромагнитным потоком и фиксируют рассеянный поток, при этом предварительно определяют индикатрисы рассеяния для каждого из компоненто молочного продукта под углами в пределах от О до и устанавлив ют оптимальные углы рассеяния элект ромагнитного потока для каждого из компонентов, а содержание последних в молочных продуктах определяют по величине рассеянного электромагнитного потока, измеренного под оптима ным углом рассеяния для каждого из компонентов fl. Недостатком данного способа является то, что при измерении рассеяния под каким-то определенным углом значительно снижается точность измерения ввиду малой интенсивности регистрируемой части светового поР звестен также способ определения содержания жира в молоке, пред усматривающий облучение пробы продукта электромагнитным потоком в j ближней инфракрасной области спектр и измерение величины интенсивности электромагнитного потока, рассеян, ного в обратном направлении С2J. Кроме того, измеряют прямопрошедший электромагнитный поток, после чего содержание компонентов проб молока находят как корни системы уравнений. Используемый для измерения в данном способе прямопрошедший поток по закону сохранения энергии 55 -Фс-Фт.р-Фу.обр-аи,; :где Фо - Лучистый поток, излучаемый на молокоJ ш пр У истый поток, рассеянны в прямом направлении; моБ) лучистый поток, рассеянный в обратном направлении, - лучистый поток поглощенны молоком, зависит как от рассеяния на частицах жира и белка, так и от поглоще . ния нежировой частью молока. Интенсивность прямопрошедшего потока выражается законом Бугера-Ламберта зК IE .ifb e5iKie.L)fi |-С--(о где IP - интенсивность лучистого потока, излучаемого на молоко; S - линейный коэффициент поглощения, krt коэффициент рассеяния излучения под углом , li - толщина слоя Молока, Прямопрошедший поток является функцией .рассеяния и поглощения нежировой частью молока. Поскольку содержание твердых нежировых компонентов молока у отдельно взятых животных колеблется в пределах 7,5-10,7% это. обуславливает погрешность, достигающую t о, 2 % жи)а. Кроме этого, консервация пробы молока хромпиком (,K,) приводит к наличию в пробе молока микрочастиц, размеры которых достигают размеров мицелл белка, что вызывает дополнительную погрешность измере-ния. В случае применения данного способа для измерения лишь одного компонента, например жира, что целесообразно вести в ближ.ней инфракрасной области спектра, где наблюдается максимум интенсивности рассеяния для жира, интенсивность рассеяния для белка значительно меньше интенсивности рассеяния для жира и мало влияет на результат измерения. Так, если относительные колебания содержания белка в пробе не превышают i 10%, погрешность измерения содержания жира равна t 0,05%, но отклонение S содержании белка на ±30% уже приводят к погрешности ±О,14%. Цель изобретения - повышение точности измерения содержания жира. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения содержания жира в молоке,- предусматривающему облучение пробы продукта электромагнитным потоком в ближней инфракрасной области спектра и измерйние величины интенсивности электромагнитного потока рассеянного в прямом направлении измеряют величину интенсивности электромагнитного потока, рассея;нного в пря- . мом направлении, а определение содержания жира в молоке осуществляют по разности измеренных величий интенсивности. На фиг. 1 показана схема устройства для определения содержания жира в мОлоке, на фиг. 2 - индикатрисы рассеяния для белка и жи{эа, на фиг. 3 - зависимость интенсивности рассеяния для жира и белка от длины волны. Применение для измерения содержания жира в молоке интенсивности электромагнитного потока, рассеянного в прямом направлении вместо прямопрошедшего позволяет исклю-.

чить влияние на результат измерения колебаний концентрации нежировых компонентов молока; проводить анализы в пробах молока, консервированных хролтиком (К2;СГ2.Сь J

Это связано с тем, что индикатриса рассеяния для микрочастиц/ возникших после консервации, аналогична индикатрисе рассеяния для белка (фиг. 2а) и имеет симметричный вид, а для жира сильно вытянута вперед по ходу излучения. По этому в данном способе интенсивности потока рассеяния для белка и микрочастиц в прямом и обратном направле.ниях взаимно компенсируют друг друга.

Способ может быть реализован с помощью устройства, состоящего из кварцевого генератора 1 с частотой колебаний, например, 100 кГц, модулирующего светодиода 2, выполненного из GaP или QaAsc длиной волны 0,6 или 0,95 Мкм соответственно. По ходу -лучей светодиода 2 перпендикулярно к нему установлена кювета 3 с пробой молока. На кювете 3 со стороны источника света расположен датчик 4 рассеяния в обратном направлении лучей, выполненный в виде плоского фотодиода с центральным отверстием. На противоположной стороне кюветы установлен плоский фото диод с центральным отверстием 5, являющийся датчиком б рассеянных в прямом направлении лучей.

Датчик 4 рассеянных в обратном направлении лучей и датчик 6 рассеянных в прямом направлении лучей соединены с разными входами дифференциального усилителя 7, выход которого и датчика 4 рассеянных is обратном направлении лучей соединены с блоком 8 формирования сигналов , подключенным к регистрирующему прибору 9. Питание осуществляется от стабилизированного блока 10 питания,а кварцевый генератор подключен к блоку формирования сигналов через дифференциальный усилитель 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Пробу молока помещают в кювету 3 и пропускают через нее плоскопараллельный световой поток светодиода 2 промодулированный кварцевым генератором 1. Плоскопараллельный светово поток, проходя через пробу молока, рассеивается на частицах жира и белка. Интенсивность электромагнитного потока, рассеянного в обратном направлении; фиксируется датчиком 4, а рассеянного в прямом направлении датчиком 6. Прямопрошедшие лучи проходят через центральное отверстие

В случае применения способа для измерения одного компонента жира в качестве источника излучения устанавливается Go AS светодиод с длиной волны излучения 0,85 мкм. На этой длине волны наблюдается макси-альная интенсивность.рассеяния электромагнитного излучения в молоке (фиг. 3, кривая З) за счет максимального рассеяния на жировых шариках молока (кривая 1). Измерение всех рассеянных лучей прямого и обратного направления позволяет получить сигнал с высоким значением интенсивности, что обеспечивает высокую точность измерения. Это связано и с тем, что индикатриса рассеяния для белка на длине волны изучения 0,95 мкм (фиг. 2Q) имеет имметричный вид при малом уровне интенсивности. Поэтому при нахожении разности интенсивностей рассеяния в прямом и обратном направениях интенсивности рассеяния для

белка взаимно компенсируют друг друга, чем полностью исключается влияние содержания белка в пробе на результат измерения жира.

В таблице приведены экспериментально полученные абсолютные погрешности измерений содержания жира в молоке при различных концентра1иях белка. p -g % J 1,23 Концентрация белка

Абсолютная погрешность . измерения, %, по способу 0,0100,061 Изйестному

0,010

Предлагаемому

Аналогичная картина наблюдается . и для других включений молока, размером не более частиц белка,.что позволяет производить анализ проб молока, консервированных хромпиком.

Повьрйение точности достигнуто и тем, что применение для измерения интенсивности рассеяния электромаг90° 75° 60 f5

fffS

00 05до°75 SO

135

(Рт. Z

0,018 0,021 0,034 0,043

15 нитного потока в прямом направлении взамен интенсивности прямоцрошедшего потока позволяет исключить влияние на результат измерения колебаний концентрации нежировых компонен2Q тов молока, -вызывающих ослабление инчгенсивности прямопрошедшего потока, приводило к погрешности измерения.

20

Жир

10 1,36 j 1,47 iSe Т З 0,1241,050 0,213