Способ определения содержания жира и белка в молоке

 

Назначение: техника исследования пищевых продуктов и может найти применение как в пищевой промышленности, так и в сельском хозяйстве. Сущность: при осуществлении способа пробу молока разбавляют, гомогенизируют, облучают лазерным потоком с последующим измерением величины флуктуаций интенсивности рассеянного вперед светового потока, при этом измерение осуществляют под углом 25 - 60 ^o. 3 ил., 1 табл.

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

Известен способ определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающий облучение контролируемой пробы электромагнитным потоком, измерение полной индикатрисы рассеяния и оптимальных углов рассеяния для каждого из компонентов, установление содержания последних в пробе по интенсивности излучения рассеянного потока под оптимальными углами [1] Из известных способов определения содержания жира и белка в молоке наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающий разведение пробы, гомогенизацию, облучение монохроматическим световым потоком с последующим измерением интенсивностей рассеянных вперед и назад световых потоков, а также прошедшего через анализируемую пробу cветового потока, устанавливают средний радиус белковых мицелл.

Основным недостатком указанного способа является низкая точность при определении содержания жира и белка, так как не учитывают средние радиусы жировых шариков.

Задачей изобретения является повышение точности определения содержания жира и белка в молоке. Технический результат повышение точности определения содержания жира и белка достигается тем,что при осуществлении способа определения содержания жира и белка в молоке предусматривающий разведение пробы, гомогенизацию, облучение монохроматическим световым потоком с последующим измерением величины флуктуаций интенсивности рассеянного вперед светового потока, при этом измерение осуществляют под углом 25-60^о.

Для регистрации флуктуаций, связанных с броуновским движением частиц жира и мицелл белка, разведенную пробу молока гомогенизируют и заливают в цилиндрическую кювету. Длина волны лазерного излучения выбирается из условий прозрачности рассеивателя (воды) на данной длине волны. Известно, что вклады в рассеяния частиц жира и мицелл белка сравнимы в области углов 25-60^о. При угле из этого интервала измеряется корреляционная функция интенсивности рассеянного излучения (Kамминс Г. и Пайк Э. Спектроскопия оптического смещения и корреляция фотонов. М. 1978, с 296-303).

G (τ)=I_ж(Θ)exp[-D_ж˙q²τ]+ +I_б(Θ)˙exp[-D_б˙q²˙τ] где I_ж(Θ), I_б(Θ) интенсивность рассеянного излучения на частицах жира и белка под углом Θ; D_ж.б. коэффициент диффузии; q проекция вектора рассеяния; τ время задержки, мс.

Известно, что дисперсная фаза молока в основном состоит из шариков и частиц белка, которые образуют мицеллы, в интервале размеров 2-4 мкм и 0,02-0,3 мкм соответственно. Наличие в дисперсной фазе молока двух основных пиков распределения частиц и разнесенных по размерам более чем на порядок, позволяет одновременно определять из измеренной корреляционной функции флуктуаций интенсивности излучения, функцию распределения частиц по размерам.

На фиг. 1 в логарифмическом масштабе нарисована характерная кривая полученная для молока. Таким обpазом в данном способе вклады в рассеяние частиц жира и мицелл белка разделяются в явном виде. По измеренному G(τ) адаптивным методом гистограмм определяем n(r) распределение частиц жира и белка по размерам по следующим формулам G(τ)= exp-An(r)·dr Далее минимизируем по А exp-An(r_i)·Δr_i-G(τ_j) __→ min A_i где А_i гистограммная амплитуда; n(r_i) распределение частиц по размерам; r_i радиусы частиц, мкм;
r_j время задержки на канал, мс.

Решая эти уравнения, определяем искомую n(r_i) для частиц жира и мицелл белка в виде гистограммы распределения частиц по размерам. На фиг.2 показана гистограмма распределения частиц жира и белка по размерам. Получаем наборN: R} достаточный для определения содержания данных частиц в молоке, и используя следующие формулы находим:
C_F K·100; C_p K·100 где С_F,С_Р содержание частиц жира и мицелл белка,
R_F,R_р радиусы частиц жира и мицелл белка, мкм;
n(R_F), n(R_р) распределение частиц по размерам;
V объем пробы, мл;
К коэффициент разбавления пробы.

В предлагаемом способе используются обычные непроточные кюветы, но не исключена возможность использования проточной кюветы, если пропускание пробы осуществляют со скоростью не более 0,01 см/с.

На фиг.3 изображена схема, поясняющая предлагаемый способ. Пробу молока, разведенную водой, гомогенизируют и заливают в кювету 1. Кювету облучают сфокусированным с помощью объектива 2 непрерывным излучением гелий-неонового лазера 3. Лазерное излучение, проходя через кювету с исследуемой пробой, рассеивается частицами жира и белка. Рассеянное излучение фокусируется с помощью объектива 4 и фиксируется под оптимальным углом фотоэлектронным умножителем ФЭУ 5, сигналы с которого преобразуются с помощью электронного блока 6 в показания процентного содержания жира и белка, а также показывает распределение частиц по размерам.

П р и м е р. Из цельного коровьего молока готовят пробы для проведения измерений. Подготовка пробы заключается в разбавлении 0,1 мл молока дистиллированной водой в 10⁴-10⁵ раз для устранения эффектов многократного рассеяния. Проба заливается в цилиндрическую кювету. Анализируемую пробу освещают лазерным потоком с длиной волны 0,63 мкм. Лазерный пучок фокусируется на кювету с пробой молока, где рассеивается от частиц жира и белка. Рассеянное излучение собирается с помощью фотообъектива и фокусируется фотоэлектронным умножителем ФЭУ, сигнал с системы счета фотонов подается в ЭВМ типа ДВК или IВМ РС, где с помощью программы корреляционной обработки сигнала получаем корреляционную функцию G(τ) интенсивности рассеянного излучения на частицах жира и белка. По измеренному G(τ) методом гистограмм определяем n(R) распределение частиц жира и мицелл белка по размерам
G(τ)= exp-An(r)·dr Далее минимизируем по А:
exp-An(r_i)·Δr_i-G(τ_j) __→ min A_i
Решая эти уравнения с помощью программы разработанной для ЭВМ, находим искомую функцию распределения частиц по размерам n(r_i) в виде гистограммы. Получаем набор N: R} достаточный для определения содержания жира и белка в молоке и по следующим формулам вычисляем
C_F K·100; C_p K·100
Полученные результаты экспериментальных исследований вместе с данными химического метода показаны в таблице, где использованы следующие обозначения: С_F^хим данные химического метода анализа содержания жира; Δ C_F отклонения от данных химического метода значений содержания жира, полученных предлагаемым способом; Δ R_F отклонение среднего радиуса частиц жира полученных предлагаемым способом от данных микроскопированием; С_р содержание белка измеренное предлагаемым способом.

Анализ результатов экспериментальных измерений показывает, что предлагаемый способ по сравнению с химическим методом позволяет получить более высокую точность при определении жира и белка.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА И БЕЛКА В МОЛОКЕ, предусматривающий разведение пробы, гомогенизацию, облучение монохроматическим световым потоком с последующим измерением величины интенсивности рассеянного вперед светового потока, отличающийся тем, что осуществляют измерение флуктуаций интенсивности рассеянного вперед светового потока, при этом измерение осуществляют под углом 25 - 60^o и устанавливают распределение частиц по размерам, а определение содержания жира и белка в молоке осуществляют по формуле

где C_F, C_р - содержание жира и белка, % ;
R_F, R_р - радиусы частиц жира и мицелл белка, мкм ;
n(R_F), nR_р - распределение частиц по размерам;
V - объем пробы, мл;
K - коэффициент разбавления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4