Изобретение относится к технике исследования пищевых продуктов, в частности к устройствам для определения содержания жира и белка в мол ке, и может найти применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Известно устройство для одновременного определения жира и белка в молоке, содержащее источник света, конденсор с диафрагмой для фокусировки светового потока, светофильтр обеспечивающий нужную длину волвда, кювету с анализируемой пробой, вогнутое зеркёшо, расп;оложенное за кюветой и служащее .для разделении све товых потоков на прямопрошедший и рассеянный под малыми углами вперед которое вогнутой поверхностью обращено к кювете и выполнено с централ ным отверстием, соосным источнику света, два фотоприемника, регистрир ющих прямопрошедший и рассеянный вперед световые потоки 1 . .Однако использование немонохроматических источников света и конденсоров снижает точность измерения Регистрация рассеянного светового п тока ведется не под оптимальными.уг лами. Конструкция приспособления. фокусирующего рассеянный световой поток, позволяет регистрировать только часть рассеянного частицами жира и белка светового потока, что также ухудшает точность измерения, использование при. регистрации двух фотоприемников понижает точность измерения вследствие того, что их характёриСЭ:Ики при эксплуатации могут меняться независимым образом. Точность этого устройства 0,03%. Известно устройство для определения содержания жира и белка в молоке, состоящее из источйика монохроматического света, проточной кюветы для анализируемого продукта, и фотоприемника. При этом имеется еще один фотоприемник, и они расположены под оптимальными углс1ми, s/ становленными путем измерения индикатрис рассеяния для каждого из определяемых компонентов 12 . Недостатком известного устройства является.невысокая точность определения содержания жира и белка в молоке. Целью изобретения является повышение точности определения содержания жира и белка в молоке.
Указанная цель достигается тем, что устройство для определения содержания жира и белка в молоке, состоящее из источника монохроматического света, проточной кюветы для анализируемого продукта и фотоприемника, снабжено подвижной диафрагмой для попеременной регистрации прямопрошедшего и рассеянного световых потоков, расположенной между кюветой и фотоПриемником, и приспособлением для фокусирования на фотоприемник рассеянного светового потока, выполненным в виде линзы с зеркальной поверхностью и центральным отверстием , соосным источнику монохроматического света, при этом приспособление для фокусирования рассеянного светового потока размещено перед кюветой и прикреплено к ней.
Регистрация прямопрошедшего и рассеянного назад световых потоков с помощью одного фотоприемника исключает возможные расхождения результатов измерений вследствие независимого изменения характеристик фотоприемников во время эксплуатации, что улучшает точность измерения. В данном устройстве конструкция приспособления для фокусировки на фотоприемник рассеянного светового потока позволяет собрать большую часть рассеянного частицами жира и белка света, чем в известном устройстве, что повышает точность измерения.
На фиг. 1 изображена схема устройства для одновременного определения содержания жира и белка в молоке; на $иг. 2 - рассеяние светового потока частицей анализируемого продукта, когда к стенке кюветы крепится линза с зеркальной поверхностью с показателем преломления, равным или большим, чем у кюветы, i,e. п (в этом случае удается собрать рассеян.ное излучение из заданной полусферы, вплоть до е 90°).
Устройство содержит источник 1 монохроматического света, например лазер, обеспечивающий монохроматичный и высоконаправленный световой поток, приспособление 2 для фокусировки на фотоприемник рассеянного назад светового потока, выполненное в виде линзы с центральным отверстием и зеркальной поверхностью (линза прикреплена к стенке кюветы), проточную кювету 3 с анализируемой пробой, подвихсную диафрагму 4, выполненную в виде диска с диаметром, превосходящим размеры фокусируемого на фотоприемник светового пучка, ,с поглощающим .вкраном 5 и отверстием 6, служащую для попеременной регистрации с помощью одного фотоприемника 7 прямопрошедшего и рассеянного назад световых потоков, и электронный блок 8,
преобразующий сигналы фотоприемника в процентное содержание жира и белка
Устройство работает следующим образом.
Разбавленную водой пробу молока пропускают через проточную кювету 3, на которую направляют излучение источника 1 монохроматического света, работающего в непрерывном режиме. Лазерное излучение, обладающее высокой монохроматичностью и пространственной направленностьк), проходит через кювету с пробой, где происходит частичное рассеивание, пропорциональное концентрации жира и белка.- Рассеянное назад излучение фокусируют с помощью приО:пособления 2 на фотоприемник 7, причем диафрагма 4 повернута в этот момент так, что поглощающий экран 5 прекрывает прямопрошедший луч и регистрирует только рассеянный назад световой поток. Затем диафрагму поворачивают на 90° и перекрывают фокусируемый на фотоприемник рассеянный световой поток, а прямопрошедший, пройдя через отверстие 6 в диафрагме попадает на фотоприемник. Электронный блок 8 регистрирует сигналы, поступающие от фотоприемника, и преобразует их в процентное содержание жира и белка.
Для повышения точности определения содержания белка в данном устройстве приспособление для фокусирования светового потока,выполненное в виде вогнутого зеркала фокусирует на фотоприемник излучение, рассеянное жиром и белком назад. При этом большая точность регистрации содержания белка достигается за счет того,что интенсив- ность-светового потока,рассеянного жировыми шариками назад,меньше в 10 раз интенсивности свехоьиги потока, рассеянного ими вперед, тогда как белок рассеивает свет во все стороны одинаково. Таким образом, в регистрирующий блок поступает сигнал, пропорциональный интенсивности светового потока прямопрошедшего и рассеянного назад, соответствующий количеству жира, и сигнал, пропорциональный интенсивности рассеянного назад светового потока, соответствующий количеству белка.
Регистрация одного и того же светового потока двумя фотоприемниками, у которых температуры различаются на 1°С, приводит к ошибке в показаниях 0,5% от величины регистрируемой интенсивности.
При анализе пробы молока, содержащей концентрацию жира б%, указанная величина ошибки составит 0,03%,
В табл. 1 приведены экспериментально полученные абсолютные погрешности измерений различных концентраций компонентов анализируемого продукта при расхождении температур у двух фотоприемников.
Таблица
В данном устройстве повышение точности измерения достигается еще тем что для фокусировки на фотоприемник рассеянного светового потока, регистрируемого под оптимальными углами, использовано приспособление, выполненное в виде линзы с зеркальной поверхностью и отверстием, соосньм источнику света. Приспособление расположено между источником света и кюветой и прикреплено к последней, например, с помощью клея для скрепления оптических изделий. Это позволяет сфокусировать на фотоприемник большую, чем в известном устройстве часть рассеянного частицами жира и белка светового потока.
Точность измерения содержания жиipa и белка в существенной мере определяется соотношением между величиной регистрируемого рассеянного све тового потока и погрешностью измериПриведенные данные показывают, ч предлагаемое устройство в 2-3 раза улучшает по сравнению с известным точность регистрации рассеянного св тового потока. Формула изобретения Устройство для определения содержания жира и белка в молоке, состоящее из источника монохроматического света, проточной кюветы для анализируемого продукта и фотоприемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено подвижной диафрагмой для попеременной регистрации прямопрошедшего и рассеянного световых потоков.
тельной аппаратуры. Если, например, погрешность измерительной аппаратуры , 5 составляет ±1 относительную единицу, а регистрируемая рассеянного светового потока подставляет 5 относительных единиц, то погрешность измерения компонентов составит 420%; при
0 регистрации части рассеянного света в 10 относительных единиц погрешность составит уже ±10%. Поэтому, чем большую часть рассеянного частицами жира и белка светового потока удается собрать для регистрации, тем
5 выше точность определения их концентрации.
В табл. 2 приведены в относительных единицах экспериментально полученные значения интенсивностей рассе0янного назад светового потока и оши- -бок их регистрации измерительной аппаратурой, погрешность которой условно принята за 1, у известного и предлагаемого устройств. расположенной между кюветой и Фотоприемником, и приспособлением для фокусирования на фотоприемник рассеянного светового потока, выполненным в виде линзы с зеркальной поверхностью и центральным отверстием, соосным источнику монохроматического света, при этом приспособление для фокусирования рассеянного светового потока размещено перед кюветой и прикреплено к ней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 606130, кл. G 01 N 33/06, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2942370/28-13, кл. G 01 N 33/06, 1980.
