Устройство для количественного определения содержания компонентов молока Советский патент 1984 года по МПК G01N33/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для количественного анализа многокомпонентных водных эмульсий, например молока, и может найти применение в пищевой и молочной промышленности и лабораторной практике

Известно устройство для определения количественного состава растворов путем .измерения оптической плотности растворов на определенных длинах волн, характерных для каждого растворенного вещества, содержащее излучатель, кювету, светофильтры и фотоприемник til.

Данное устройство дает хорошие результаты измерений при анализе истинных pacTBODOB, но обладает недостаточной точностью при анализе суспензий и змульсий, например молока. Это-связано с тем, что в негомогенных жидкостях оптическая плотность определяется не только поглощением данного компонента расз вора, но и рассеянием на нерастворимых компонентах. Поэтому оптическая плотность негомогенной жидкости оказывается зависящей от дис перенести нерастворимых компонентов ..

Известно также устройство для количественного определения компонентов молока, преимущественно жира белка, лактозы, воды, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ин()ракрасного излучения, кюветный блок и фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком индикации С2: .

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения количественного содержания компонентов молока, связанная с тем, что вариации в распределении жировы частиц по разменам приводят к вариациям в величине рассеяния света, а следовательно, и к ваоиациям оптической плотности образца молока. Поэтому перед измерениями в известном устройстве молоко предварительно гомогенизируют. Однако имеющиеся гомогенизаторы не могут обеспечить воспроизводимость распределения жировых частиц по размерам, достаточную для достижения высокой точности измерений. Кроме того, характеристические полосы поглощения компонентов молока лежат вблизи мощных полос поглощения воды. Оптическая плотность молока на характеристических длинах волн оказывается большой и определяется в основном не данным компонентом, а водой.

Цель изобретения - повышение точности измерения количественного содержания компонентов молока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для количествен5 ного определения содержания компонентов молока, содержащее расположенные на одной оптической оси источник инфракрасного излучения, кюветный блок и фотопоиемник, блок

0 управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход КОТОРОГО связан с блоком индикации, оснащено блоком уменьшения диаметра светового потока и поли5 хроматором, связанным с вычислителем через последовательно расположенные блок Фотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно

Q размещенных фотоприемника, регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхоонизации подключен к блоку суммирования

5 импульсов, другой посредством блока перемещения пробы относительно светового потока связан с кюветным блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения

диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник- 1 инфракрасного излучения, блок 2 уменьшения диаметра светового потока в плоскости кюветы до разме0 ров, сравнимых со средним размером жировых часТиц, кюветный блок 3, блок 4 перемещения пробы йолока относительно светового потока, полихроматор 5, блок б фотопреобразова5 телей. Фотоприемник 7, регистратор 8 импульсов, блок 9 стробирования и экстраполяции, блок 10 суммирования длительностей импульсов, вычислитель 11, индикатор 12 количестQ венного содержания компонентов молока и блок 13 управления и синхоонизации.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1, дающего излучение в заданном спектральном интервале, например 3,5-10 мкм, попадает наблок 2 уменьшения диаметра светового потока. 3 качестве такого блока может использоваться ко0 роткоФокусный объектив, снабженный диафрагмами и дающий в .плоскости тонкой кюветы световое пятно диаметром 2-3 мкм. Кювету заполняют молоком. Прокачку через кювету

5 опреде;з енной дозы молока в течение измерительного цикла осуществляют блоком 4 перемещения пробы молока относительно светового потока. Кром того, блок 4 осуществляет медленное перемещение кюветы в направлении, перпендикулярном оси светового пучка, во избежание ошибок измерения в случае, если на окнах кюветы появ ляются загрязнения. После прохождения кюветы световой пучек попада в полихроматор 5, который выделяет набор квазимонохроматических светов пучков, причем длины волн, присутст вующие в этом наборе, зависят от определяемых компонентов молока. Как правило, для белка выбирают характеристическую длину волны 6,46 м и опорную 6,68 мкм, для лактозы выбирают характеристическую длину волны 9,61 мкм и опорную 7,63 мкм, для воды выбирают характеристическую длину, 4,42 мкм и опорную 5,35 мкм. Цля жира в данном устройстве выбирают, длину волны, лежащую например, в диапазоне 3,5-4,5 мкм, где вода прозрачна. Каждый из свето вых пучков, выделяемых полихроматором 5, попадает на отдельный фотопреобразователь блока 6 Лотопреобра зователей и фртоприемник 7. При это световой пучок, имеющий длину жира попадает на Ъотоприемник 7, а остальные световые пучки попадают на фотопреобразователи блока 6 фото преобразователей. Полихроматор, блок фотопреобразователей и фотоприемник могут быть выполнены в виде клинового интерференционного фильтра, за котооым в определенных точках укреплены фотопреобразователи -и Фотоприемник. Ввиду того, что длину волны жира выбирают в области прозрачности воды и остальных компонентов молока, во все промежутки времени, когда в поле зрения светового пучка нет жировой частицы, сигнал с Лотоприемника 7 остается на одном уровне. Как только в поле зрения светового пучка попадают жировые частицы, на выходе фотоприемника 7 появляются выбросы напряжения, которые поступают на регистратор 8 импульсов, который формирует стробируюшие импульсы, равные по длительности длительностям выбросов и имеющие постоянную амплитуду. Стробирующие импульсы поступают далее на блок 10 суммиррвания длительностей импульсов, где определяется полное время прохождения жировых частиц через поле зрения светового пучка. Это время в определенном масштабе отображает массовую долю жира в исследуемом образце молока. Стробирующие импульсы поступают также в блок 9 стробирования и экстра поляции, куда поступают также сигналы с фотопреобразователей блока 6 фотопреобразователей, настроенных на длины волн остальных компонентов молока, кроме жира. В те промежутки времени, когда в поле зрения светового пучка нет жировой частицы, в блоке 9 производят измерение оптической плотности образца молока на характеристической длине волны по отношению-к опорной длине волны по стольким каналам, сколько компонентов молока, кроме жира, подлежит определению, например по трем каналам: белок, лактоза, ёода. В момент прихода стробирующего импульса измерения не производятся. По окончании времени измерения в блоке 9 вычисляется среднее значение относительной оптической плотности по всем измеряемым компонентам молока, кроме жира. Данные об оптических плотностях и о суммарной длительности выбросов поступают далее в вычислитель 11, где определяют процентное содержание каждого компонента молока с учетом предварительной калибровки прибора и взаимного влияния одного компонента на другой. Информация о процентном содержании всех измеряемых компонентов молока поступает на индикатор 12, Устройство содержит также блок 13 управления и синхронизации, который задает начало и конец измерительного цикла. Как видно, введение блока 2 уменьшения диаметра светового потока до размеров, сравнимых со средним размером жировых частиц, позволяет вести измерения не интеграль но, а узким световым пучком. В результате рассеяние на жировых частицах не сказывается на величине относительной оптической плотности молока при определении количественного содержания белка, лактозы и воды. В свою очередь, благодаря рассеянию на жировых частицах производится прямой подсчет количества жира в образце молока регистратором В и блоком 10. При этом измерение количества жира производится на длине волны прозрачности воды и остальных компонентов молока, что повышает Фотометрическую точность устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучения,кюветный блок и фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком инДикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно оснащено блоком уменьшения диаметра светового потока и полихроматором, связанным с вычислителем через последовательно p cпoлoжeнные блок Лотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно размещенных (Ьотоприемника, регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхронизации подключен к блоку суммирования импульсов, другой посредством блоi ка перемещения пробы относительно светового потока связан с кюветным (Л блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.