Способ определения содержанияжира b молоке и устройство дляего осуществления

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмапмстмчесимн

Республми

< 849078

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл.

С 01 И 33/06 (22) Заявлено 12.10.79 (2 ) 2833060/28-13 с присоединением заявки М

Гасударственный кемнтет (28) Приоритет дв делам нзебретеннй н открытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень Лт 27

Дата опубликования описания 23.07.8I (53) УДК 637.145 (088.8) (72) Автор изобретения

А. К. Волик

Кубанский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА В МОЛОКЕ

И. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контролю качества молока и молочных продуктов, в частности к способам определения содержания жира в молоке, и может найти применение как в научных лабораториях, так и на предприятиях молочной промышленности.

Известен способ определения содержания жира в молоке, предусматривающий отбор пробы, пропускание через нее ИК лучей и раздельное измерение интенсивностей прямопро10 шедшего н рассеянного световых потоков (1).

Известно также устройство для определе.ния содержания жира в молоке, содержащее источник света, кювету для исследуемого продукта, датчики прямопрошедших и рассеянных 15 лучей, блок формирования сигналов, регистрируюший йрибор и блок литания (1);

Однако известный способ и устройство не обеспечивают необходимой то ыости.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что в известном способе, предусматриваюшем отбор пробы, пропусканпс через нее ИК лучей и

2 раздельное измерение интенсивностей прямопрошедшего и рассеянного световых потоков, осуществляют модулирование пропускаемь х

HK лучей с длинами волн 0,95 мкм и

5,73 мкм на частотах 100 кГц и 50 кГц со-! ответственно, попарно суммируют величины интенсивностей прямопрошедшего и рассеянного световых потоков при соответствующих длинах волн и частотах и определяют разность полученных величин, а содержание жира устанавливают по величине вычисленной разности н модулированной величине интенсивности рассеянного светового потока с длиной волны 0,95 мкм на частоте 100 кГц.

Устройство для определения содержания жира в молоке, содержащее источник света, кюзету для исследуемого продукта, датчики прямопрошедших и рассеянных лучей, блок формирования сигналов, оегистрирующий прибор и блок питания, дополнительно снабжено источником света, кварцевым генератором, делителем частоты, фильтрами и сумматорами, при этом оба источника света расположены перпендикулярно поверхности кюветы, датчик пря849078

35

3 мопрошедших лучей смонтирован на датчике рассеянных лучей, а в последнем предусмотре но центральное отверстие, соосное оптической оси источников света.

Кроме того, в качестве источников света использованы светодиоды.

На чертеже изображена блок-схема устройстВЭ; йри осуществлении способа определения содержания жира в молоке отбирают пробу молока, ИК лучи с длинами волн 095 мкм, соответствующими максимальному рассеянию и 5,73 мкм — дифференцированному поглощению,. модулируют частотамн ИЮ кГц и

50 кГц соответственно и пропускают через пробу молока.

При этом ФО Ф1 + Ф2 + Фз где Ф0 — световой поток, пропускаемый через пробу молока;

Ф1 — прямопрошедший световой поток; 20

Фз — рассеянный световой лоток;

Фз — поглощенный световой поток.

Световые потоки разделяются:

Ф01 +11 + Ф21 + ФЗ1

Фоз Ф1з + Фзз. + Фзг 25

На выходе из пробы молока рассеянный и прямопрошедший световые потоки преобразуются в электрические сигналы, для разделения которых в зависимости только от одного параметра (Х ) их фильтруют цо частотам 30 модуляции 100 кГц и 50 кГи и получают соотг оо 5д 100 50 ветственно сигналы Ф21 Фзз ° Ф11> Ф12.

Сигналы, соответствующие прямопрошедшему и рассеянному световым потокам, для каждой длины волны, попарно суммируют

Фно+ Ф оо, Фго + Ф5 о

11 . 21 12 22 и находят разность QT полу1енных результатов зоо Ф.1оо 5о то

11 21 12 22 ° соответствующую дифференцированному поглощению жировой частью молока при равенстве 4р

Ф01 и Ф02 — потоков излучения для различных Щип% ВОли Фп,= Фз 2 — Фз 1 ФО 2

Ф01 + @» — Ф12 + Фз 1 — Фзз ° яа блок формирования подаются сигналы, соответствующие рассеяннОму сВетоВому потоку Фз 1 при 45 длине волны 0,95 мкм, ai которой наблюдается максимальное рассеяние жировыми шариками, и дифференцированному поглощению жировой частью Фп при длине волны 5,73 мкм. . 1акмм образом, на входе блока формирования сигнала .имеются электрические сигналы, изменяющиеся 1L соответствии с интенсивностями рассеяния жировыми шариками и дифференцированного поглощения цо следующим зависимостям. 55

Для рассеяния

3 =d -1 — 9!п (бсОРА) .,iSX {1 .- -) |

Е 2-ХЕП

4 где 101 — интенсивность излучаемого на по- верхность пробы светового потока

Ф01 для лучей с длиной волны Я.;

Ip1 — интенсивность рассеянного светового потока Ф21 для лучей с длиной волны 1 под углом а; ц ф(— ) — 2,296875 10 где и Й пе — показатели преломления молока и жировых шариков, Ь = f (Õ,d) 7,291835; где d — диаметр жирового шарика;

Д вЂ” концентрация жира в молоке; — 33,5 мкм = обьем жирового шариХ ка;

1 — 0,95 мкм — длина волны излучения;

8 — расстояние от пробы до датчика.

Для поглощения

1пз . 10з — 102." e где 102 — интенсивность излучаемого на поверхность пробы светового потока

Фоз дпя длины .войны 5,73 мкм;

1 пз — интенсивность поглощенного светоЙОГО иотОка Фз2 для длины ВОлны

5,73 мкм жировой частью молока;

А — коэффициент поглощения для жира;

С вЂ” концентрация жира в молоке;

h — толщина слоя пробы з4олока.

Решение системы двух. независимых уравнений, характеризующих содержание жира в молоке по факторам рассеяния и дифференцированного поглощения жировой частью молока, позволяет существенно повысить точность измерения.

Устройство для оцределеиия содержания жира в молоке, содержит источники 1 и 2 света, кювету 3 для исследуемого продукта, датчик 4 прямопроиюдпй1х лучей, смонтированный иа датчике 5 рассеянных лучей, при этом в последнем предусмотрено центральное отверстие 6, соосиое оптической оси источников света, блок 7 формирования. сигналов, регистрирующий прибор 8, блок 9, питания, кварцевый генератор 10, делитель II частоты, фильтры 12 — 15 и сумматоры 16 — 18.

При этом в качестве источников света использованы светодиоды.

Квар11евый генератор 10 имеет частоту колебаний 100 кГц а делитель ll частоты на выходе имеет частоту колебаний 50 кГц. Генератор модулирует светодиод 1,: выполненный из арсеиида галия QaAs длиной волны

0,95 мкм, а делитель 11 частоты — светодиод 2, выполненный из теллурида свинца

РВ Те с длиной волны 5,73 мкм. По ходу лучеи светодиодов, нерпеидикулярно к ним, установлена кювета 3 с пробой молока, за которой расположены плоские фотодиоды 4 и 5.

849078 d ванного поглощения жидОВОЙ частью молока, что существенно повышает точность измерения, Формула s=.oáðåòåssÿ

5 э

Фотоднод 5, датчик рассеянных световых лучей, соединен с фильтром 12, настроенным на частоту 100 кГц, и фильтром 13, настроенным на частоту 50 кГц. Фотодиод 4, датчик нрямопрошедших световых лучей, соединен с фильтром 14, настроенным на частоту

100 кГц, и фильтром 15, настроенным на частоту 50 кГц. Фильтры 12 н 14 соединены с сумматором 16, а фильтры 13 н 15 соединены с сумматором 17, в которых их сигналы суммируются. Сумматоры 16 и 17 соединены с сумматором 18, где происходит вычитание их сигналов. Фильтр 12 и сумматор 18 соединены с блоком 17 формирования сигналов, к которому подключен регистрирующий прибор )5

8. Питанйе осуществляется от стабилизированного блока 9 питания.

Устройство работает следуницим образом.

Пробу молока помешают в кювету 3:, Световые потоки из светодиодов 1 и 2, промодулированные кварцевым генератором 10 и делителем 11 частоты, п1хходя через кювету с пробой молока, рассеиваются и поглощаются.

Рассеянньй световой поток воспринимается з5 датчиком 5, электрический сигнал разделяется фильтрами 12 и 13. Нрямопрошедший световой поток воспринимается датчиком 14, элек-. трический сигнал разделяется фильтрами 14 и 15. От суммы сигналов фильтров 12 и 13, .щ полученной в сумматоре 16, вычитается в сумматоре 18 сумма сигналов фильтров 13 и 14, полученная s сумматоре 17. На блок 7 формирования сигналов подаются сигналы с фильтра 12 и сумматора 18, зависимость изменения Э которых описывается системой двух независимых уравнений, выражающих рассеяние и дифференцированное поглощение,жировой частью молока. Решение системы уравнений блоком 7, в котором целесообразно применять 4п элементы цифровой вычислительной техники, позволяет определить содержание жира в молоке с высокой точностью.

Одновременное использование факторов picсеяния и поглощения позволяет получить сн- 45 стему двух независимых уравнений от рассеяния жировыми шариками и днфференциро1. Способ определения содержания жира в молоке, предусматривающий отбор пробы, пропускаиие через иее ИК лучей, раздельное измерение интенсивностей прямопрошедшего и paaceassoro световых потоков, о т л и ч а юшийся теМ, что, с целью повышения точности измерения, осуществляют модулированне пропускаемых ИК лучей с длинами волн

0,95 ыкм и. 5,73 мкм иа частотах 100 кГц и 50 кГц соответственно, попарно.суммируют величины нпгеианвностей нрямопрошедпюго . и рассеянного световых потоков при соответствующих длинах волн и. частотах и определяют разность полученных величмн, а содержание жира устанавливают по величине вычисленной разности и модулированной вел»яше интенсивности рассеянного светового нотока с длиной воины 0,95 мкм на частоте

ЮО кГц;

2. Устройство ддя осуществления способа но и. 1, содержаацее источник света, кювету дяя исследуемого продукта,. датчики прямопрошедших и рассеянных яучен, блок формнро- . ваиагя сигмалов, регистрирующий прибор н блок питания, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмеpew, оно дополнительно снабжено источником света, кварцевым генератором, делителем частоты, фильтрами и сумматорами, при этом оба источника света расположены нерпендикулярио поверхности кюветы, датчик нрямопрошедших лучей смонтирован на датчике

paccesewx лучей, а в последнем предусмотpeso центральное отверстые, соосное онтичес-, кой оси наточмйков света.

3. Устройство по и. 2; о т л н ч а ющ е е с я тем, что в качестве источников .света использованы светодиоды.

Источники шформацин, принятые во внимание при экспертизе

l. Автерское свидетельство СССР М4 606!32, кл. 6 61 и 33/06, 1976.

849078

Составитель Н. Арцыбашева

Редактор В. Лазаренко Техред М.Рейвес Корректор В, Синицкая

Заказ 6084/57 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектна», 4