Способ определения содержания жира и белка в молоке

 

Использование: изобретение относится к технике исследования пищевых продуктов , а именно к способам определения соБИБЩТЕКА держания жира и белка в молоке и молочных продуктах, может быть использовано на предприятиях молочной промышленности и в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: контролируемую пробу облучают двумя непрерывными высокомонохроматичными лазерными потоками различной частоты, направленными под заданным углом друг к другу, затем регистрируют одним фотоприемником излучение, рассесчное из области пересечения потоков, и анализируют спекто фотоэлектрического сигнала, т.е. выделяют спектры, соответствующие обеим фракциям , определяют их форму, ширину и амплитуды , определяют отдельно сколько частиц жира и белка участвовало в рассеянии света. Предлагаемый способ определения жира и белка в молоке обладает высокой воспроизводимостью и точностью. 2 ил. Ё

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИчЕCKИХ

РЕСПУБЛик

ГОсудАРстВенный кОуитет

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Л И ОТКРЫТИЯЛЛ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0 0И1, ПАТЕНТН ф. !

Со

С» (Л

:,C0 (21) 4727482/13 (22) 07.08.89 (46) 15.07.92. БюлМ26 (71) Институт теплофизики СО AH СССР (72) С.Н,Багаев, B.A.Îðëoâ и Ю.Н.Фомин (53) 637.127.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 857869, кл. G 01 N 33/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 983538, кл. 6 01 N 33/06, 1980.

Кремер А.А. C рассеянии или как измерить жирность молока. — Квант, 1988, N. 8, с.9 — 14. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА И БЕЛКА В МОЛОКЕ (57) Использование: изобретение относится к технике исследования пищевых продуктов. а именно к способам определения соИзобретение относится к технике исследования пищевых продуктов. а ил1енно к способам определения содержания жира и белка в молоке и молочных продуктах, и может быть использовано на предприятиях молочной промышленности и в сельском хозяйстве.

Известен способ определения содержания жира и белка в молочных продуктах путем облучения пробы контролируемого продукта электромагнитным потоком и регистрации рассеянного потока, измерения полной индикатрисы рассеяния и оптимальных углов рассеяния для каждого из составляющ tx компонентов, установления содержания последних в пробе по интенсивности излучения потока, рассеянного под оптимальными углами.. Ж„„1748058 Д1

<я)5 G 01 N 33/06

g держания жира и белка в молоке и молочных продуктах, л1ожет быть использовано на предприятиях молочной промышленности и в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: контролируемую пробу облучают двумя непрерывными высокомонохроматичными лазерными потоками различной частоты. направленными под заданным углом друг к другу, затем регистрируют одним фотоприемником излучение, рассе ««ое из области пересечения потоков, и анализируют спекто фотоэлектрического сигнала, т.е. выделяют спектры, соответствующие обеим фракциям. определяют их форму, ширину и амплитуды, Определяют отдельно сколько частиц жира и белка участвовало в рассеянии света.

Предлагаемый способ определения жира и белка в молоке обладает высокой воспроизводимостью и точностью. 2 ил.

Недостатками данного способа является низкая точность и надежность измерений содержания жира и белка в молоке, обусловленные немонохроматичностью электромагнитного зондирующего потока.

Наиболее близким по технической сущности к гредлагаемому является способ определения содержания жира и белка s молоке, включающий разбавление пробы молока дистиллированной водой, гомогенизацию контролируемого раствора, облучение его непрерывным высокомонохрол1атичным лазерным потоком. фотоэлектрическую регистрацию сигналов рассеянного излучения и их преобразование в показания процентного содержания жира и белка.

Недостатком известного способа является низкая точность определения жира и

1748058 белка в исходном продукте. Причиной, приводящей к низкой точности способа. является отсутствие контроля за реальными распределения ли частиц жира и белка по размерам, определяющим при заданном угле действительный вклад в рассеяние жировой и белковой фракции. В измерениях интенсивность рассеянного светового потока зависит не только от угла рассеяния, концентрации рассеивающих частиц, объема облучаемай пробы, но и от размера частиц.

Низкая воспроиэводимость и связанная с ней точность в указанном способе обосновывается тем, что молока, являясь достаточно сложным органическим продуктом, проявляет в каждом конкретном случае ряд индивидуальных особенностей, определяющих физико-химическую структуру и размер белковых частиц. Поэтому калибровочная индикатриса рассеяния. полученная для одного молока, не отражает действительное содержание жира и белка в контролируемой пробе другого.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении спссаба определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающего разведение пробы молока водой, гамагенизацию. облучение пробы манахраматическим световым патокам, фотоэлектрическую регистргци о рассеянного световага излучения, облучение прсбы молока производят двумя лазерными патоками различной частоты направленными под статическим угла",л один к другому, рассеянное излучение регистрируют од. им фотоприемникам, а процентное содержание

: жира и белка определяют из анализа спектра фотоэлектрического сигнала путем выявления спектров жировой и белковой компонентов и измерения высоты и ширины спектрального распределения каждого из компонентов.

Фотоэлектрический сигнал рассеяния подвергается спектральному анализу, что позволяет определять наличие или отсутствие движения у рассеивающих частиц, а также различать белковые и жировые частицы, совершающие броуновское движение в раствсре; па уширечию отдельных спектров контролировать средний размер белковых и жиаавых частиц: следить за процесса ли кангламе ации жира в растворе, связаннога с0 случайным слипан«ем мелких жыравь.х частиц: благодаря искусственному сдвигу частоты дасти ь высокого атнаше ; я с гнал/шум за с ет исключены статие ° ага рассеяния на окна ° кюветы.

Путем облучения пробы двумя световыми монохраматическими потоками достигается дифференциальнасть способа. как показывает теоретический расчет спектр фотоэлектрической модности сигнала рассеяния на частицах жира и белка, совершающих броуновское движение в области пересечения облучаащих потоков, аписы. вается простой формулой. содержащей сумму двух лоренцавых контуров:

Р (Q) = p+ (гж) Йж 11 12 оптических элементах, пыли и т.д. ° а также различнаго рода квазистатических помех (электрических, механических, тепловых и т.д.) в нулевой области частот. S результате

5 по сравнению с известным способом существенно повышается точность определения содержания жира и белка в молоке.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа определения

10 содержания жира и белка в молоке; на фиг.2 — спектры сигнала рассеяния в пробе молока и его фракциях.

Способ осуществляют следующим образом.

15 Двумя зондирующими высокомонохроматическими потоками 1 и 2, имеющими различные частоты cu>, W и направленными под углом Q д рpуytг к K д рpуyгrуy, облучают кюеегу 3 с пробой молока, предварительно

20 разбавленного дистиллированной водой и подверженного гамагенизации. Излучение

4, рассеянное броуновски ли частицами раствора из области пересечения зондирующих световых потоков, регистрируется

25 фотоприемником 5. Электрический сигнал с фотоприемника исследуют с помощью анализатора спектра 6. По измеренным характеристикам спектра определяют содержание в молоке жировой и белковой

30 фракций, Имеющий место искусственный сдвиг частоты O = юр — 0)> в предлагаемом способе позволяет с высокой эффективностью отделить регистрируемый спектральный сигнал от низкочастотных шумов, 35 частотный диапазон которых перекрывает и искажает его. затрудняя таким образом анализ, Это особенно важно для регистрации узких спектров, частотный диапазон которых очень мал (несколько герц), а низкоча40 статные шумы, обусловленные виброакустикай, электрическими наводками, йлазменными флуктуациями разряда в активном лазерном элементе, конкуренцией лазерных мод и т.д. являются значи45 тельными.

1748058 (й- ) + Г где!> и lz — интенсивности световых потоков соответственно с частотами си> и ар так, что в2 — и1 = Q,, N<, N6 — число жировых и белковых частиц, участвующих а рассеянии; у„(г„) и уБ(гб) — ЭффективноСти раСсеяния соответственно на частицах жира и белка; Гж и ГБ — полуширины соответственно жировой и белковой линий рассеяния, каждая из которых определяется броуновским движением частиц соответствующей фракции:

r = Д -Ц; ГБ = ДБ.a

КТ КТ где Дж = и ДБ- — коэф гж >g гБ фициенты диффузии частиц, рассматриваемых жировой и белковой фракций, à q 20

q - к1 - к2 = кэ!п a/2

=2к/Л . sin a/2 — величина разностного волнового вектора, определяемого длиной волны лазерного излучения и углом между световыми зондирующими пото ами, который предпочтительно брать в пределах 20—

60О, чтобы обеспечить с одной стороны достаточно большой вклад в общее рассеяние белковой фракции, с другой уширение узкого жирового спектрального компонента с 30 воэможностью использования для измерений спектроанализатора с невысоким спектральным разрешением. Полуширина линии рассеяния для каждого сорта частиц не зависит от направления и угловой апер- 35 туры приема рассеянного излучения и определяется только разностным волновым . вектором. Это свойство дифференциальности предлагаемого способа существенно поскольку анализ пробы молока и калибра- 4п вочные измерения производятся при фикси- рованной геометрии рассеяния.

В связи с тем, что средний размер жировых частиц после гомогенизации гж 0,5

Высота распределения

Процентное содержание жира в молоке 0+/0ж a„/0®...

Несмотря на то, что белковая фракция

45 гомогенизации не подвергается и средний размер ее частиц может достаточно сильно флуктуировать при переходе от одного молока к другому, спектр белковой части имеет аналогичный вид

РБ(ЛИ) =АБ МБ ЛгБ

ГБ/ 7

ГБ + (ЛсИ а процентное содержание белка будет так же пропорционально высоте соответствуюмкм на порядок больше среднего размера белковых частиц rs 0,05 мкм, разделение и контроль вкладоа обеих фракций в общее рассеяние с помощью спектрального анализа рассеянного потока существенно упрощается. Зависимость спектра (1) от частоты в пределах 0 < Q < 2Г< с относительной точностью 0.5 определяется а основном узким спектральным компонентом жира, т.е. первым членом суммы (1). Это позволяет отделить в сигналах рассеяния вклады жироаой и белковой фракций и с высокой аб солютной точностью 0,05$ определить их процентное содержание 0 «(Г, Юж) и 06(Гб, Щ) в пробе, используя калибровочные данные о их зависимостях от полуширин Г®, Г6 и высот соответствующих спектральных распределений W, Иб.

При условии гж, гБ > 0,03Л 0,02 мкм (Л- 0 63 мкм) рассеяние света на частицах молока описывается теорией Ми, когда интенсивность рассеяния пропорциональна геометрическому сечению отдельной частицы а =кГ2 с коэффициентом пропорциональности в общем случае, зависящим от радиуса г. Для гомогенных частиц жира. размер которых принудительно калибруется при приготовлении пробы, соответствующая спектральная плотность рассеяния (спектр жирового компонента) имеет следующий вид:

Рж (AC@) =A Йи Лггг

Г +(Ли (з> где M® — число частиц жира в единице объема, Лв = Q- K Аж — эмпирический коэффициент пропорциональности, который при заданном радиусе частиц является константой. В максимуме распределения, т.е. при Лв- О, имеем

Мl =Р (Лe=0)=А

Nx гж

Гж

4пз

° д

8 +gKTq 8dgKTq (4)

Поскольку 0 = N. V®100$ — есть процентное содержание, а W — высота спектрального распределения жировой фракции, то выражение (4), отражающее между ними прямо пропорциональную зависимость

Р /Q - Н - const, позволяет получить ! I градуировочные табличные данные

1748058 щего спектрального распределения. Одна„о коэффициент пропорциональности

Нг, ф =. Р"„/G - не ЯвлЯетсЯ в этом слУчае постоянным как для жира. а имеет ряд значений Н вЂ” однозначно связанный при калибровочных измерениях с рядом средних значений радиуса белковых частиц г, определяемых ширинами белковых спектральных компонентов Г

Пример. Го логенизированную пробу молока с содержанием жира и белка в пределах 2 — 7%, объемом 1мл разбавляют дистиллированной водой в отношении 1:20 и помещают в стационарную кювету обьемом

1 мл (толщиной 3 м л), Анализируемую пробу освещают двумя параллельными пучками (1=0,63 мкм, W 1 мВт) разной частоты (cry - ю )/2 л = 1 MÃö), сфокусированными в кювету с помощью формирующего объектива так, что угол. под которым световые потоки пересекаются в кювете, составляет

a= 30 . Рассеянный поток в пределахтелесного угла 0,5 стерад собирают с помощью приемного объектива на фотокатоде приемника ФЭУ-79. С помощью смесителя частоту биений электрического сигнала из области

1 МГц смещают s область обзора анализатора спектра, на выходе которого с разрешением 0,1 Гц спектр регистрируют на самописц при времени единичной записи

10-20 мин. Полученный спектр разделяют на спектр ал ьн ые саста вл я ющие, соответствующие жиру и белку. Затем измеряют высоту и ширину каждого из спектральных распределений, полученных в результате разделения, и, пользуясь табличными данными предварительной градуировки, определяют содержание жира и белка в молоке.

На фиг.2а представлен типичный спектр сигнала рассеяния в анализируемой пробе молока с содержанием жира 1.4% и белка 6,8%, а на фиг.2б и 2в представлен результат его раздел ения на фракци он н ые спектры: соответственно жира и белка фиг.26. в. Радиус белковых частиц составил гв- 0,042 мкм и жировых соответственно г® = 0,44 мкм. Благодаря тому, что узкая

S0 (верхняя) часть спектра. (фиг.2а) практически полностью определяется рассеянием на частицах жира. общий спектр легко разделился на компоненты с полуширина ли Г„=

=4,1 Гц и Гб = 31,3 Гц. Сопоставление экспериментальных данных, полученных на различных пробах, показало, что размер белковых частиц от молока к молоку достаточно сильно варьируется в пределах

0.03 < гв < 0,07 мкм, Это обстоятельство не учтено в прототипе, что существенно снижают точность определения жира и белка в молоке.

Таким образом, использование предлагаемого способа определения жира и белка в молоке по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность, воспроизводимость и тем самым точность определения их процентного содержания в молоке и молочных продуктах. Предлагаемый способ обладает точностью, превышающей также точность химического способа (0,1 %), широко применяемого в промышленности.

Кроме того, предлагаемый способ позволя-ет легко автоматизировать процесс измерений.

Формула изобретения

Способ определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающий разведение пробы молока водой, гомогенизацию, облучение пробы монохроматическим световым потоко л, фотоэлектрическую регистрацию рассеянного светового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, облучение пробы молока производят двумя лазерными потоками различной частоты, направленными под статическим углом один к другому, регистрируют рассеянное излучение одним фотоприемником, анализируют спектр фотоэлектрического сигнала, выявляют спектры жировой и белковой компонент, определяют высоту и ширину спектрального распределения каждой из компонент, определяют процентное содержание жира и белка в зависимости от измеренных значений высоты и ширины спектрального распределения соответствующих компонент. (1748058

Составитель B. Орлов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Мусха

Редактор Н. Горват

Заказ 2501 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Способ определения содержания жира и белка в молоке Способ определения содержания жира и белка в молоке Способ определения содержания жира и белка в молоке Способ определения содержания жира и белка в молоке Способ определения содержания жира и белка в молоке 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к агропромышленному комплексу, а именно к анализу сырья и продукции, в частности к устройствам для управления аналитическим анализатором

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения жирности молока тепловым методом

Изобретение относится к исследованию физикохимических свойств и может найти применение при создании устройств контроля жирности молока

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при определении содержания жира в молоке

Изобретение относится к приборам для анализа жидких нефтесодержащих сред и позволяет упростить конструкцию, уменьшить металлоемкость и сократить время анализа

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к извлечению молочного жира из жидкости, содержащей молочный жир

Изобретение относится к молочному производству и направлено на повышение точности

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к способам определения содержания жира в молоке

Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано при измерении массовой доли жира в молоке в сельском хозяйстве и молочной промьшшенности

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при определении -массовой доли жира в молоке с помощью турбидиметрического жиромёра

Изобретение относится к области производства овечьей шерсти и может быть использовано в селекционной работе по совершенствованию пород овец при определении фракционного состава жиропота шерсти, позволит определить технологическую ценность жиропота как сырья для получения шерстного жира и ланолина, осуществлять дифференцированный подход при построении технологических процессов первичной обработки шерсти

Изобретение относится к технической древесине в виде круглых лесоматериалов и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки при контроле качества круглых лесоматериалов в различных условиях их хранения

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для определения свободного жира (СЖ) в жидких молочных продуктах

Изобретение относится к технике исследований пищевых продуктов и может найти применение как в пищевой промышленности, так и сельском хозяйстве

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для определения содержания жира и белка в молоке и молочных продуктах

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для определения свободного жира в жидких молокосодержащих продуктах с эмульгированным животным и растительным жиром

Изобретение относится к техническому контролю в сыродельной отрасли молочной промышленности. Способ предусматривает вырезание из анализируемого продукта пробы в форме пластинки размером (10×10×2) мм, помещение ее в стеклянную бюксу объемом 10 см3 и массой М1, измерение массы бюксы с пробой продукта М2, высушивание пробы продукта в бюксе при остаточном давлении 70-100 кПа в течение 8-12 ч до получения пористой капиллярной структуры, пятикратное экстрагирование свободного жира по 1 ч органическим растворителем объемом: 1) 3 см3, 2) 2 см3, 3) 2 см3, 4) 2 см3, 5) 2 см3, слив экстракта свободного жира после каждой экстракции в бюксу объемом 50 см3 и массой М3; выпаривание органического растворителя на водяной бане при температуре 60-80°C, измерение массы бюксы со свободным жиром М4 и определение массовой доли свободного жира в продукте по заданной формуле. Достигается упрощение и повышение надежности определения. 2 пр.
Наверх