Устройство для количественного определения содержания компонентов молока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучения,кюветный блок и фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком инДикации , отличающееся тем, что, с целью повышения точности , оно оснащено блоком уменьшения диаметра светового потока и полихроматором , связанным с вычислителем через последовательно p cпoлoжeнные блок Лотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно размещенных (Ьотоприемника, регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхронизации подключен к блоку суммирования импульсов, другой посредством блоi ка перемещения пробы относительно светового потока связан с кюветным (Л блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) G 01 N 3 3/04

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3478314/28-13 (25) 3478307/28-13 (22) 28.07.82 (46) 30.01.84. Бюл. Р 4 (72) А.А.Кремер, Л.A.Äüÿ÷åíêî и А.И.Осиновский (71) Научно-производственное объединение Агроприбор .(53) 636.127.6(088.8) (56) 1. Вечкасов И.A., Кручинин Н.A.)

Поляков A.È., Резинкин В.6. Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области. М., Химия, 1977.

2. Патент С 1)А )) 4.236.075, кл. G 01 J 1/00, опублик. 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕЦЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА, содержащее ðàñположенные на одной оптической оси источник ИК-излучения,кюветный блок и фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком индикации, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно оснащено блоком уменьшения диаметра светового потока и полихроматором, связанным с вычислителем через последовательно р сположенные блок Аотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно размещенных Фотоприемника, регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхронизации подключен к блоку суммирования импульсов, другой посредством блока перемещения пробы относительно I светового потока связан с кюветным блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок умень- . ( шения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.

1070472

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для количественного анализа многокомпонентных водных эмульсий, например молока, и может найти применение в пищевой и молочной промышленности и лабораторной практике.

Известно устройство для определения количественного состава растворов путем измерения оптической плотности растворов на опрЕделенных длинах волн, характерных для каждого раствооенного вещества, содержац|ее излучатель, кювету, светофильтры и фотоприемник (11.

Данное устройство дает хорошие результаты измерений при анализе истинных раствооов, но обладает недостаточной точностью при анализе суспензий и эмульсий, например молока. Это связано с тем, что в негомогенных жидкостях оптическая плотность определяется не только поглощением данного компонента pacw вора, но и рассеянием на нерастворимых компонентах. Поэтому оптическая плотность негомогенной жидкости оказывается зависяцей от дис персности нерастворимых компонентов.

Известно также устройство для количественного определения компонентов молока, преимущественно жира

У белка, лактозы, воды, содержащее расположенные на одной оптической оси источник инФракрасного излучения, кюветный блок и Фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком индикации 521 .

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения количественного содержания компонентов молока, связанная с тем, что вариации в распределении жировых частиц по размеоам приводят к вариациям в величине рассеяния света, а следовательно, и к ваоиациям оптической плотности образца молока. Поэтому перед измерениями в известном устройстве молоко предварительно гомогенизируют. Однако имеющиеся гомогенизаторы не могут обеспечить воспроиэводимость распределения жировых частиц по размерам, достаточную для достижения высокой точности измерений. Кроме того, характеристические полосы поглощения компонентов молока лежат вблизи мощных полос поглощения воды. Оптическая плотность молока на характеристических длинах волн оказывается большой и определяется в основном не данным компонентом, а водой.

Цель изобретения — повышение точности измерения количественного содержания компонентов молока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для количественного определения содержания компонентов молока, содержащее расположенные на одной оптической оси источник инФракрасного излучения, кюветный блок и Фотопоиемник, блок

10 управления и синхронизации, подключенный к первому входу вычислителя, выход котооого связан с блоком индикации, оснащено блоком уменьшения диаметра светового потока и поли-.

f5 хроматором, связанным с вычислителем через последовательно расположенные блок Фотопреобразователей и блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательно размещенных фотоприемника, Регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхоонизации подключен к блоку суммирования импульсов, другой посредством блока перемецения пробы относительно светового потока связан с кюветным блоком, причем регистРатор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 инфракрасного излучения, блок 2 уменьшения диаметра светового потока в плоскости кюветы до разме40 ров, сравнимых со средним размером жировых частиц, кюветный блок 3, блок 4 перемещения пробы молока относительно светового потока, полихроматор 5, блок б фотопреобразова4 телей, Фотоприемник 7, регистратор 8 импульсов, блок 9 стробирования и экстраполяции, блок 10 суммирования длительностей импульсов, вычислитель 11, индикатор 12 количественного содержания компонентов молока и блок 13 управления и синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1, дающего излучение в заданном спектральном интервале, например 3,5-10 мкм, попадает на блок 2 уменьшения диаметра светового потока. В качестве такого блока может использоваться ко60 роткоФокусный объектив, снабженный диафрагмами и дающий в .плоскости тонкой кюветы световое пятно диаметром 2-3 мкм. 10овету заполняют молоком. Прокачку через кювету определенной дозы молока в течение

1070472 измерительного цикла осуществляют блоком 4 перемещения пробы молока относительно светового потока. Кроме того, блок 4 осуществляет медленное перемещение кюветы в направлении, перпендикулярном оси светового пучка, во избежание ошибок измерения в случае, если на окнах кюветы появляются загрязнения. После прохождения кюветы световой пучек попадает в полихроматор 5, который выделяет набор квазимонохроматических световых пучков, причем длины волн, присутствующие в этом наборе, зависят от определяемых компонентов молока.

Как правило, для белка выбирают ха- 15 рактеристическую длину волны 6,46 мкм и опорную 6,68 мкм, для лактозы выбирают характеристическую длину волны 9,61 мкм и опоенную 7,68 мкм, для воды выбирают характеристическую длину волны 4,42 мкм и опорную

5,35 мкм. Цля жира в данном устройстве выбирают, длину волны, лежащую, например, в диапазоне 3,5-4,5 мкм, где вода прозрачна. Каждый из световых пучков, выделяемых полихроматором 5, попадает на отдельный фотопреобразователь блока 6 фотопреобразователей и фотоприемник 7. При эхом световой пучок, имеющий длину жира, попадает на отоприемник 7, а остальные световые пучки попадают на фотопреобразователи блока 6 фотопреобразователей. Полихроматор, блок фотопреобразователей и фохоприемник могут быть выполнены в 35 виде клинового инхерференционного фильтра, за котовым в определенных точках укреплены фотопреобразователи и Аотоприемник. Ввиду того, что длину волны жира выбирают в об- 40 ласти прозрачности воды и остальных компонентов молока, во все промежутки времени, когда в поле зрения светового пучка нет жировой частицы, сигнал с Аотоприемника 7 45 остается на одном уровне. Как только в поле зрения светового пучка попадают жировые частицы, на выходе фотоприемника 7 появляются выбросы напряжения, которые поступают на регистратор 8 импульсов, который формирует стробирующие импульсы, равные по длительности длительностям выбросов и имеющие постоянную амплитуду. Стробирующие импульсы поступают далее на блок 10 суммирования длительностей импульсов, где определяется полное время прохождения жировых частиц через поле зрения светового пучка. Это время в определенном масштабе отображает массовую долю жира в исследуемом образце молока.

Стробирующие импульсы поступают также в блок 9 стробироваиия и экстраполяции, куда поступают также сигналы с фотопреобразователей блока 6 фотопреобразователей, настроенных на длины волн остальных компонентов молока, кроме жира. В те промежутки времени, когда в поле зрения светового пучка нет жировой частицы, в блоке 9 производят измерение оптической плотности образца молока на характеристической длине волны по отношению к опорной длине волны по стольким каналам, сколько компонентов молока, кроме жира, подлежит определению, например по трем каналам: белок, лактоза, вода.

В момент прихода стробирующего импульса измерения не производятся.

По окончании времени йзмерения в блоке 9 вычисляется среднее значение относительной оптической плотности по всем измеряемым компонентам молока, кроме жира. Данные об оптических плотностях и о.суммарной длительности выбросов. поступают далее в вычислитель 11, где определяют процентное содержание каждого компонента молока с учетом предварительной калибровки прибора и взаимного влияния одного компонента на другой.

Информация о процентном содержании всех измеряемых компонентов молока поступает на индикатор 12. Устройство содержит также блок 13 управления и синхронизации, который задает начало и конец измерительного цикла.

Как видно, введение блока 2 уменьшения диаметра светового потока до размеров, еравнимых со средним размером жировых частиц, позволяет вести измерения не интеграль. но, а узким световым пучком. В результате рассеяние на жировых частицах не сказывается на величине ° относительной оптической плотности молока при определении количественного содержания белка, лактозы и воды. В свою очередь, благодаря рассеянию на жировых частицах производится прямой подсчет количества жира в образце молока регистратором 8 и блоком 10. При этом измерение количества жира производится на длине волны прозрачности воды и остальных компонентов молока, что повышает Фотометрическую точность устройства.. 1070472

Составитель Н.Арцыбашева

Редактор М.Рачкулинец Техред М.Тепер

Корректор Г.Решетник

Подписное

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11673/42 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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