Способ определения содержания массовой доли белка и жира в сборном молоке Советский патент 1992 года по МПК G01N33/04 

.(Л

с

Изобретение относится к способам контроля молочных продуктов, в частности к способам определения содержания белка и жира в сборном молоке, и может найти применение в молочной промышленности. Способ повышает точность определения белка и жира в пробе молока. Измерение скорости распространения ультразвука в пробе молока производят при фиксированной температуре из диапазона температур 13,8-14,6°С, при которой скорость распространения ультразвука в сборном молоке не зависит от содержания жира в данной пробе, и другой фиксированной температуре 41°С. Определение осуществляют по расчетным форму-, лам. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам контроля молочных продуктов, в частности к способам определения содержания белка и жира в сборном молоке, и может найти применение в молочной промышленности.

Известен способ определения содержания белка и жира в молоке, предусматривающий отбор пробы молока, ее обезжиривание и измерение значения скорости распространения ультразвука в обезжиренной пробе молока, осаждение белка в обезжиренной пробе молока путем внесения реагента и фильтрации полученного сгустка и измерение значения скоростей распространения ультразвука в полученном фильтрате и в цельном молоке отобранной пробы, причем измерение скоростей распространения ультразвука осуществляют при одной и той же температуре.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса вследствие необходимости использования химического реактива для осаждения белка.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания массовой доли белка и жира в сборном молоке, предусматривающий отбор пробы молока, ее термостатирование,измерение скоростей распространения ультразвука в пробе молока при двух фиксированных температурах: и т, - и определение содержания белка и жира в данной пробе молока по формулам:

VMW 341 Сж +

V,

D41 К D45

СБ + УД.В.

м$у 365 Сж+ -ТГ- СБ + VA.B6J,

(1)

(2)

где VM65- скорости распространения ультразвука в молоке при температурах и соответственно, м/с;

341 и 365 - концентрационные коэффициенты скорости распространения ультра- звука для жира при температурах и

4

соответственно, ---;

КГ О

Ь41 и Ьб5 концентрационные коэффициенты скорости распространения ультра- звука для СОМО при температурах

м4 и соответственно, . ;

КГ(rf

Vfl.B4tH VA.B6f скорости распространения ультразвука в дистиллированной воде при температурах и соответственно, м/с:

Сж и СБ - концентрация жира и белка в данной пробе молока соответственно, кг/м ;

К -. безразмерный коэффициент пропорциональности..

Способ позволяет измерить содержание жира и сухого обезжиренного молочно- го остатка (СОМО) в пробе молока по формулам: .

VM, Э41 Сж + Ь41 Ссомо t Vfl.B,; (3)

/м65 эб5 Сж+Ьб5 Ссомо + Vfl.B(ij, (4) где Ссомо концентрация СОМО в данной

кг

пробе молока, -,.

м но учитывая, что для сборного молока

Св КСсомо,(5)

из подстановки (5) в (3) и (4) получим (1) и (2).

Недостатком известного технического решения является невысокая точность ввиду необходимости экспериментального определения четырех коэффициентов, которые взаимосвязаны и зависят от темпе- ратуры.

Цель изобретения - повышение точности определения содержания белки и жира в пробе молока.

На чертеже показан график изменения (увеличения) разности между скоростью распространения ультразвука в жире и дистиллированной воде при росте температуры. ......

Согласно предлагаемому способу опре- деления содержания белка и жира в молоке производят отбор пробы молока, измеряют значения скоростей распространения ультразвука в пробе молока при двух фиксированных значения температуры, одно из которых выбирают из диапазона температур 13,8-14,6°С, а другое - за пределами указанного диапазона, например41°С, а содержание белка и жира в пробе молока определяют по формулам:

CB (VM,-VA.B,); Сж

(6)

(.--Б7 + БТ 1 Уд в-2} (7)

где СБ и Сж концентрация белка и жира в пробе молока соответственно,

bi и D2 концентрационные коэффициенты скорости распространения ультразвука для СОМО при фиксированной температуре из диапазона температур 13,8- 14,6°С и другой фиксированной температум« .

ре соответственно,

КГ С

32 - концентрационный коэффициент скорости распространения ультразвука для жира при фиксированной температуре, отличной от температуры из диапазона 13,,УД.В и VA.B2- значения скоростей распространения ультразвука в дистиллированной воде при фиксированной температуре из диапазона 13,8-14,6°С и другой температуре соответственно, м/с;

К - безразмерный коэффициент пропорциональности.

Пример. Отбирают пробу молока. Измеряют значения скоростей распространения ультразвуковых волн в пробе молока при фиксированной температуре из диапазона 13,8-14,6°С и другой фиксированной температуре (41 °С).

Скорость распространения ультразвука в молоке можно представить в виде

VM, VA.B|+ ai Сж + bi Ссомо; (8)

VM2 VA.B2+ 32 Сж + 02 ССОМО,(9)

где ai - концентрационный коэффициент скорости распространения ультразвука для жира при фиксированной температуре из

4

диапазона 13,8-14,6°С,.

-Ki . С

Из соотношений (3) и (4) с учетом того, что СБ К Ссомо получаем:

СБ - -Ы-а1Сж-уд;в/),(Ю)

bi

Сж

1

32 - ai

Ь2

bi

X (VM2 |j VM1 + Vfl.B., - Уд.в.2 ).

(11)

По формулам (6) и (7) определяют содержание белка и жира в данной пробе молока.

Для определения содержания белка и жира в молоке одной из двух температур выбрана фиксированная температура из диапазона 13,8-14,6°С.

Молоко можно рассматривать как легкую водную взвесь. Этому способствует дисперсное состояние жира и наличие оболочек у жировых шариков (фосфолипидная оболочка, обеспечивающая стабилизацию взвеси).

Скорость распространения ультразвука в легких взвесях удовлетворяет соотношению

V Vi (1 + С к) П + Ј) 1/2;

«-Ј- «-Ц-1где V - скорость распространения ультразвука во взвеси;

Vi - скорость распространения ультразвука в содержащей жидкости;

С - объемная концентрация частиц взвеси;.

pi - плотность жидкости;

/01 - плотность частиц взвеси;

/32 адиабатическая сжимаемость жидкости;

- адиабатическая сжимаемость частиц взвеси.

При малых/с, Ји С скорость распространения ультразвука во взвеси зависит от концентрации частиц по линейному закону

V Vi(1-±CX);

Х +Ј, где С и X - функции температуры.

В диапазоне температур 13,8-14,60С

, V Vi.

Следовательно, скорость распространения ультразвука в диапазоне температур 13,8-14,6°С для взвеси молочного жира в воде на частоте 1 МГц отличается от скорости в дистиллированной воде на -СХ

0,01% для С 0,05, т.е. концентрационный коэффициент скорости распространения ультразвука для жира ai при фиксированной температуре из диапазона 13,8-14,6°С близок к нулю. Учитывая этот факт, соотношения (10) и (11) можно записать в виде соотношений (6) и (7).

Соотношение (6) показывает зависимость концентрации белка от разности значений скоростей распространения ультразвука в молоке и дистиллированной воде при фиксированной температуре из диапазона 13,8-14,6°С.

Если принять ,8 м/с на 1 вес.% СО- МО, среднее содержание СОМО в сборном молоке около 9%, а среднее содержание белка в сборном молоке около 3,5%. Таким образом,

|/

СБ

Ссомо

- 0,39.

Следовательно, формула (6) с конкретными параметрами ,8 м/с на 1 вес.% и ,39 будет иметь вид

Св-0,103 (VM1-VA.B).

Отсюда следует, что концентрации белка ,5% соответствует разность скоростей

VM,-W м/с.

0 Из приведенных данных видно также, что при чувствительности измерения скорости в 0,1 м/с чувствительность данного способа составляет 0,01 % для белка в сборном молоке.

5 Соотношение (7) показывает связь концентрации жира и суммы разностей значений скоростей распространения ультразвука в молоке и дистиллированной воде при температуре из диапазона 13,80 14,б°С и другой фиксированной температуре, в качестве которой выбрана температура 41 °С по следующим причинам: свернувшийся белок в молоке - это уже новые физико- механические свойства молока, другая

5 скорость распространения УЗ в нем при неизменной концентрации в нем белка и жира,. другое значение концентрационного коэффициента скорости распространения УЗ по белку. Поэтому переход через указанную

0 температурную границу в область более высоких температур - дополнительный источник ошибок.

Температура 41°С по сравнению с более низкой температурой предпочтитель5 нее, так как. с повышением температуры увеличивается разность между скоростью распространения УЗ в жире и дистиллированной воде, т.е. концентрационный коэффициент скорости распространения УЗ для

0 жира (а2) будет иметь при указанной температуре наибольшее значение.

Если принять 32 - 2 м/с на 1 вес.% жира , м/с на 1 вес.% СОМО при 50°С, скорость распространения ультразвука в

5 дистиллированной воде при 14°С /д в 1462,7 м/с, при 50°С - Уд.в/ 1542,87 м/с.

Следовательно, формула (7) с конкретными параметрами будет иметь вид: Сж

- ( VM2 Jg- VM1 .+ jg- Уд.в.1 - VA.B. 2 )

Сж - Ј (VM2- 0,53 VMf- 767,8).

Отсюда следует, что концентрации жи- 5 pa ,5% соответствует разность скоростей распространения ультразвука в молоке при разных температурах

VM2- 0,53 VMf 760,8 м/с.

Из приведенных данных видно, что при чувствительности измерения разности скоростей VMЈ- 0,53 VM;b 0,1 м/с чувствительность данного способа составляет 0,05% для жира в сборном молоке.

Пример. Молоко в емкости, из которой берут пробу, тщательно перемешивают и отбирают в две пробирки по 20 мл в каждую.

Обе части отобранной пробы молока заливают в измерительную акустическую камеру, находящуюся в термостате при фиксированной температуре измерения из диапазона температур 13,3-14,6°С, например 14,2°С. После заполнения камеры измеряют скорость распространения ультразвука в данной части пробы цельного молока при одной фиксированной темпера- туре измерений 14,2°С - VM.

Вторую часть пробы заливают в другую измерительную акустическую камеру, находящуюся в другом термостате, при фиксированной температуре измерения, отличной от температуры из диапазона 13,8-14,6°С, например 41 С. После заполнения камеры измеряют скорость распространения ультразвука в данной части пробы цельного молока при второй фиксированной температуре измерения .

На вход каждой акустической камеры подается сигнал от одного генератора с частотой 1 МГц и амплитудой 4В.

Определяют содержание белка и жира в пробе молока по формулам: .

C5 -Ј(vMf-Vfl.4

Сж Ј х .

г b2 / о.b2 vv

2 bT 1 БТ A B 1 д-в 2 - Применение предлагаемого способа обеспечивает повышение точности измерения содержания белка и жира в сборном молоке в связи с тем, что уменьшается число, эмпирически определяемых коэффициентов, а также повышается точность измерения скорости распространения УЗ в молоке.

Формула изобретения 1, Способ определения содержания массовой доли белка и жира в сборном мо5

0 5

0 5

0

5

0

5

локе, предусматривающий отбор пробы молока, ее термостатирование, измерение скоростей распространения ультразвука в пробе молока при двух фиксированных значениях температуры, установление разности измеренных значений скорости распространения ультразвука в молоке и дистиллированной воде при двух фиксированных значениях температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве одного фиксированного значения температуры используют значение из диапазона температур 13,8-14,6°С, а в качестве другого фиксированного значение - за пределами указанного температурного диапазона, а определение содержания массовой доли жира и белка в, молоке осуществляют по формулам

CB -Ј(VMf-Vfl.Bf);

Сж

i VM2-FVM1+eVfl M Vfl-B-2)l

где СБ, Сж - концентрация белка и жира в пробе молока соответственно, кг/м3; .

b.i и D2 - концентрационные коэффициенты скорости распространения ультразвука для СОМО при фиксированной температуре из диапазона температур 13,8- 14,6°С и другой фиксированной температуре соответственно, м v кг-с;

а - концентрационный коэффициент скорости распространения ультразвука для жира при фиксированной температуре, отличной от температуры из диапазона 13,8- 14,6°С, м4/кг-с;

Vfl.Bf и Vfl.B2 - значения скоростей распространения ультразвука в дистиллированной воде при фиксированной температуре из диапазона 13,8-14,6°С и другой температуре соответственно, м/с;

К - безразмерный коэффициент пропорциональности.

2. Способ по п. 1, о т пинающийся тем, что в качестве другого фиксированного значения температуры выбирают ее значение, равное 41°С.