Способ определения содержания жира и белка в молоке Советский патент 1993 года по МПК G01N33/04 

Изобретение относится к методам исследования пищевых продуктов и предназначено для экспресс-анализа качества молока по количественному содержанию жира и белка в молоке.

Известен способ определения содержания жира и белка в молоке, согласно которому пробу молока облучают электромагнитны потоком в ближней инфракрасной области спектра, измеряют интенсивность рассеянного излучения в прямом и обратном направлениях, определяют разность между интенсивностью светового потока, рассеянного в обратном направлении, по которой

судят о содержании жира в молоке, а содержание белка в молоке определяют по интенсивности светового потока, рассеянного Р обратном направлении.

Недостатком дан него способа является необходимость обеспечения режима однократного рассеяния света на частицах молока, что достигается уменьшением толщины слоя анализируемой среды до размера рассеивающих частиц. В данном случае инди- катрисса рассеяния светового потока на частицах жира существенно отличается от индикатрисы рассеяний на частицах белка. что позволяет селективно определять кон

00 Ю

а &

со

центрации жира и белка. В то же время, уменьшение фотометрируемого объема анализируемой среды приводит к увеличению случайной составляющей погрешности измерения за счет попадания сгустка пробы или пузырька воздуха в проходящий через среду световой поток, которая может достигнуть ста и более процентов. Кроме того, малый фотометрируемый объем существенно усложняет методы очистки кюветы.

Наиболее близким по существу является способ.определения содержания жира и белка в молоке, согласно которому разведенную пробу гомогенизированного молока пропускают через проточную кювету, облучают непрерывным монохроматичным световым потоком и измеряют под двумя определенными углами значения интенсивности рассеянного излучения, которые преобразуются затем в показания процентного содержания жира и белка.

Недостатком способа является предварительная подготовка пробы, которая заключается в разведении молока водой и его гомогенизации, что значительно увеличивает время проведения анализа и исключает возможность его проведения в потоке.

Цель - сокращение времени анализа.

Для решения поставленной задачи, в способе определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающем облучение пробы молока непрерывным монохроматичным световым потоком, измерение интенсивности прошедшего через пробу молока излучения и определение содержания жира и белка в пробе по измеренным значениям интенсивности, проводят измерение двух световых потоков, прошедших через пробу молока различный по длине оптический путь, а длину оптического пути устанавливают из условия , где:1 -1п(1/1о), lo-интенсивность падающего светового потока, I - интенсивность светового потока, прошедшего через пробу молока.

На чертеже, изображена структурная схема устройства для определения содержания жира и белка в молоке.

Устройство состоит из пульта управления 1, контроллера 2, блока питания 3, аналрго-цифрового преобразователя 4, источника излучения 5, термостабилизатора 6, демультиплексора 7, оптической кюветы 8, первого фотрпреобразователя 9, первого усилителя 10, второго фотопреобразователя 11 и второго усилителя 12.

Для осуществления способа, пробу цельного молока объемом 100-150 мл помещают в пробоприемник проточной оптической кюветы 8, облучают монохроматичным

световым потоком от источника излучения 5; регистрируют N раз с помощью первого фотопреобразователя 9 световой поток, прошедший через анализируемую среду меньший по длине оптический путь; регистрируют N раз с помощью второго фотопреобразователя 11 световой поток, прошедший через среду больший по длине оптический путь: усиливают преобразованные электрический сигналы с помощью усилителей 10, 12; поочередно коммутируют N раз демультиплекосром 7 усиленные сигналы на вход АЦП 4, происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровой код; по заданной программе с помощью

контроллера 2 определяют среднеарифметические значения измеренных N раз сигналов с фотопреобразователе й 9, 11 и вычисляют по полученным значениям концентрацию жира, а концентрацию белка находят по найденному ранее значению жира и одному из значений интенсивности светового потока, прошедшего через слой молока.

Предложенный способ определения содержания жира и белка в молоке основывается на результатах исследований процесса распространения монохроматичного излучения в цельном молоке. Как показали исследования, зависимость интенсивности

светового потока, прошедшего через слой молока толщиной d от концентрации жира и белка для исследуемой оптической системы первичного преобразователя аппроксимируется выражением:

1 + гСж-а2)2

И

1 +34

+ ),

(1)

где I - интенсивность светового потока, прошедшего через слой молока толщиной d;

d - толщина слоя молока:

Сж, Сб - концентрация жира и белка в молоке, соответственно;

ai-a - поправочные коэффициенты.

Решая систему уравнений, составленную для двух значений толщины слоя моло- ка di и da, относительно концентрации жира и белка в молоке, получим:

Сж -1 /а7:(2)

сб(|-т

1

+

1 + 34 Сж 1 + а Сж

/Г/Сж 82) Ч + ail ГЗ) /L(1 + )+азЬ (JJ

Из выражений 2 и 3 следует, что для определения концентрации жира и белка необходимо измерить интенсивности световых потоков, прошедших через молоко различных по длине оптический путь. Мини- мальная длина оптического пути должна удовлетворять условию распространения светового потока в слое молока, оптическая толщина которого Z 3, что обеспечивает многократное рассеяние светового потока на частицах молока и возможность селективного определения жира и белка в молоке без проведения п робоподготовки.

Максимальная длина оптического пути должна удовлетворять условию уверенной регистрации сигнала на фоне помех.

Минимальная разность длин оптических путей (d2-di) определяется требуемой чувствительностью способа.

Способ осуществляется следующим об- разом. После подачи питающего напряжения 220 В 50 Гц на блок питания 3, контроллер 2 задает интервал времени, необходимый для выхода термостабилизатора 6 первичного преобразователя 8 на рабочий режим.

При помещении пробы молока в про- боприемник оптической кюветы, автоматически начинается процесс измерения значений интенсивности светового потока, прошедшего через анализируемую среду различный по длине оптический путь, и вычисление их среднеарифметических значений в контроллере 2. Концентрация жира

5

0

0

5 0

5

0

определяется в контроллере 2 путем извлечения искомого значения из ячейки памяти ПЗУ контроллера, адресом которой являются среднеарифметические значения сигналов Ji и J2. Заполнение ячеек памяти ПЗУ осуществляется при калибровке анализатора перед вводом его в эксплуатацию.

Концентрация белка вычисляется контроллером 2 в соответствии с алгоритмом, реализующим выражение 3 по найденным значениям концентрации жира и одному из значений интенсивности прошедшего светового потока.

Полученные результаты анализа выводятся на цифровое табло пульта управления 1, В случае загрязнения кюветы, отсутствия молока в преобразователе до окончания процесса измерения, неисправности устройства в целом на табло пульта управления выводятся сообщения о соответствующих неисправностях устройства.

Формула изобретения

Способ определения содержания жира и белка в молока, предусматривающий облучение пробы молока непрерывным монохроматическим световым потоком и измерение интенсивности прошедшего через пробу молока излучения, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа, проводят измерение ин- тенсивностей двух световых потоков, прошедших через пробу молока различный по длине оптический путь, при этом длину оптического пути устанавливают из условия , где (l/l0), lo - интенсивность падающего светового потока, I - интенсивность светового потока, прошедшего через слой молока, а определение содержания белка и жира осуществляют с учетом измеренных значений интенсивностей.

Использование: изобретение относится к методам исследования пищевых продуктов и предназначено для экспресс-анализа качества молока по количественному содержанию жира и бе/(ка в потоке. Существо изобретения: способ предусматривает пропускание через проточную кювету пробы молока, облучение последней непрерывным монохроматичным световым потоком, измерение прошедшего излучения и определение содержания жира и белка в молоке. При этом через кювету пропускают пробу цельного молока, оптическую толщину слоя молока задают из условия , где (l/l0), lo - интенсивность падающего светового потока, I - интенсивность светового потока, прошедшего через слой молока. Проводят не менее двух измерений интенсивности двух световых потоков, прошедших через слой молока различный по длине оптический путь, вычисляют среднеарифметические значения интенсивности каждого из двух световых потоков, по которым определяют значение содержания жира в молоке, а содержание белка вычисляют по одному из значений интенсивности светового потока, прошедшего через слой молока, и найденной ранее концентрации жира. 1 ил. (Л С