Способ определения содержания жира и белка в молоке

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р >983538 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.06.80 (21) 2942370/28-13

1Щ М. Ка.з с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетG 01 N 33/06

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,1232. Ьюллетень М47

t$33 УДК543. 8Ы

1088. 8) Дата опубликования описания 23.12.82

С.Ф. Антонов, С. Н. Атутов, С.С. Беднар кевскнй, В. 1Т-;М,щьцев, Е.К.Матвеева, С.Г.Раутиан и Г.И.Смирнов.

Новосибирский государственный университет им..Ленинского комсомола и Алтайский филиал Всесоюзного научноисследовательского института маслодельной и сыродель ой промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА

И БЕЛКА В МОЛОКЕ

Изобретение относится к технике ис-следования пищевых продуктов, в частности к способам определения содержания жира и белка в молоке, и может найти применение как в пищевой промышленности, так и в. сельском хозяйстве.

Известен способ определения содержания жира и белка в молоке,предусматривающий облучение контролируемой пробы электромагнитным потоком, измерение полной индикатрисы рассея- ния и оптимальных углов рассеяния для каждого иэ компонентов, установление содержания последних в пробе по интенсивности излучения рассеянного потока под оптимальными угла,ми (1 ).

Недостатком известного способа является его невысокая точность при определении содержания жира и белка в молоке.

Источники некогерентного излучения и конденсоры, применяемые при анализе состава молока по указанному способу, не позволяют создавать световые потоки высокой направленности и приводят к появлению значительного фона рассеянного света. Это вызывает параэитную засветку приемного устройства и уменьшает точность измерениЯ.

Значительная погрешность вносится также вследствие немонохроматичности излучения.

Целью изобретения является повышение точности определения. указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа определения содержания жира и белка в моло30 ке, предусматривающего облучение контролируемой пробы электромагнитным потоком, измерение полной индикатрисы рассеяния и оптимальных углов рассеяния для каждого из компонентов, установление содержания последних в тЗ пробе по интенсивности излучения потока, рассеянного под оптимальными угламн, облучение контролируемой пробы осуществляют непрерывным высокомонохроматичным лазерным потоком, а

20 пробу пропускают через проточную кюнету со скоростью 0,1-50 см/с.

Лазерный источник излучения создает световой поток с повышенной нап-. равленностью и резко уменьшает паразитную засветку фотоприемников. Для усреднения случайных флуктуаций ин« тенсивности рассеянного излучения анализируемую пробу пропускают через проточную кювету .со скоростью 0,150 см/с. Длину волны л лазерного as983538 интенсивности падающего и рассеянного света соответственно; длина волны падающего света в вакуумер показатели преломпения среды и рассеивающей частицыу ее объем> угол рассеяния е расстояние до точки наблюдения; функция Бесселя. жира угловая эависиности рассеянного свегде 3, 3

П1,2

Ч

Э i (U)—

Для частиц мость интенсив та имеет вид

При этом основным источником по,грешности измерений являются случайные флуктуации интенсивности рассеянного излучения, обусловленные броу55 новским движением взвешенных частиц жира. Так как среднетепловая скорость частиц жира в молоке V 0,1 см/с, то для усреднения флуктуаций рассеянного излучения необходимо прокачивать

Q) анализируемую пробу через кювету со скоростью Ч>Ч„.

В табл.1 показано влияние скорости прокачки пробы на воспроизводимость и

65 точность результатов. лучения выбирают таким образом, чтобы индикатрисы рассеяния для разных микрочастиц резко различались. В,данном случае )(должна лежать в интервале между ар и а, где а>, а — характерные радиусы частиц белка и жира соответственно.

Индикатрисса рассеяния на мицеллах белка определяется формулой р -(ее), е e (мсое е).% (ек si>+)1 ее ге (eI э(е(=(") -+е,IAIe, (»

Я/2 -jysjnr

Я(рл)= J ((-е )Э,(г соег(е(лба . (el

Индикатрисса для жировых частиц сильно вытянута в направлении падающего лазерного излучения (вперед ).

Иэ выражений (1)-(4 ) видно, что рассеяние вперед от жира в 101З раз превосходит по интенсивности рассеяние о от белка. В интервале углов 20 <8<30 это различие составляет уже только один порядок в пользу жира. Интенсивности излучения, рассеянного от жира и белка, выравниваются при углах

8 50О Наконец, при 8 =90 рассеяние на белке существенно превосходит рассеяние на жире. Указанные особенности рассеяния обусловили выбор углов наблюдения (9 =25-60О), при которых погрешности измерений оказались минимальными.

На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Пробу молока, разведенную водой, преопускают через проточную кювету 1.

На пфверхиость кюветы направляют лазерный пучок 2, образуеьый оптическим квантовым генератором 3, работающим в непрерывном режиме. Высокомонохроматическое лазерное излучение, проходя через кювету с исследуемой пробой, рассеивается под различными yr5 лами.от частиц жира и белка. Рассеянное излучение улавливают фотоприемники 4 и 5, расположенные под двумя углами к направлению падающего лазерного луча 2. Электрические сигналы фо10 топриемников с помощью электронного блока 6 преобразуются в показания процентного содержания жира и белка.

Погрешности измерения, вызываемые немонохроматичностью источника излу15 чения, оценивают по формуле

Ф,= е(аХ р — "- — Д, . N (.)

Г1 dI

Ре jT дЛ P < где %(.ô - значения воспроиэводимос20 ти концентрации Мр Ф * ра или белка; д )(- ширина спектра источника излучения.

Интенсивность рассеянного иэлуче25 ния (6) определяют соотношениями (1)-(4). (Б известном техническом решении дпя выделения нужной длины волны электромагнитного излучения применялись светофильтры, не позволяющие создавать монохроматичность в полосе

d А < 5 -10 мкм. Как следует иэ выражений (1)-(5), это существенно ограничивает воспроиэводимость результа,тов измерений. В частности, для

=0,63 мкм и молока с концентрацией белка и = 6Ъ, налицо низкая воспроизводимость, характериэуе4О мая расчетным значением Ч

+0,19%.

Лазерный источник излучения позволяет создавать электромагнитный по45 ток с высокой стабильностью длины волны УА =10 мкм, вследствие чего резко (примерно в 10 раз) уменьшаются фон рассеянного света и значения величин .

983538 приведенные данййе получены; экслериментальным путем.

Лазерно-оптический способ одновременногО определения концентрации жира и белка в молоке обладает повьыеннойвоспроизводимостью и точностью результатов измерения.

При анализе молока преДлагаеэым способом производительность труда возрастает в 10 раз по сравнению с о. используемыми в молочной прсэвшленности методами и в 7 раз понимается стоимость анализа отдельной пробы.

Т аблица 1

Скорость прокачки

Ч, см/с

Точность Р, Ъ

Воспроизводимость.M,Ъ

< 0,036

+ 0,035

- 1 0,012

i 0,011

0,1

i 0,005

10,0041

0,5

+ 0,015

+ 0,0145

5,0

-0,0129

Расчет годового экономического

15 эффекта,.обусловленного использованием. предлагаемого способа анализа состава молока, производили по формуле (4):

Ъ, (Й:.Й.Щ

B„P <+E н Р2+Ен 2

+0i003

50,0 Ас где 3„ и 32

Р и Р

1 l

К., иК2

И иИ2Ф I

Таблица 2 5О

Известный (лампа накадивания со светофильтром)

Предлагаемлй лазер лазер, проточная кювета

+0,24

+0,2

+0,036

10,012

+0 015

+О 005

Видно, что при Ю50.см/с рост скорости прокачки не сопровождается заметным улучшением воспроизводимос- . ти и точности результатов измерений.

Пример. Гомогенизированные пробы молока с содержанием жира и белка 1-6%, объемом 0,5 мл, разбавленные водой в отношении 1:10, пропускали через проточную кювету толщиной 0,2 мм со скоростью 0,5 см/с.

Анализируемую пробу освещали гелийнеоновым лазером с длиной волны излучения А =0,63 мкм. B гомогенизированном молоке характерное значение радиуса частиц жира:составляло а =

=1 мкм, белка — a =0,05 мкм.. Следовательно, для выбранной длины волны были выполнены необходииае условия: аос) <а .. Рассеянное на частицах жира и белка излучение регистрировали под углами 25 и 60О к направлению лазерного луча.

Способ продемонстрировал воспроизводимость результатов измерений содержания..жира и белка в молоке

é0,005% и точность 1 0,015, что в четыре раза улучшает соответствующие ,показатели известных анализаторов (воспроизводимость й0,02%, точность

О, 06%), В .табл.2 приводятся сраВнительные данные воспроизводимости и точности при предлагаемом и известном, способах для концентраций жира и белка 1-6%. приведенные затраты единицы соответственно базового и нового сред ства труда: 3„=1260 руб, 32=1760 Руб; коэффициент учета роста производительности единицы нового средства труда по сравнению с базовым, равный 10; доли отчислений от ба-лансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) базового и нового средства труда:

Р=Р2=0,1; нормативный коэффициент эффективности.(0,15 ); сопутствунщие капитальные вложения при использовании базового и нового средства труда:

К. =О, К - 200 руб., годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании им базового и нового средств труда в расчете на обаем работы, производимой с помощью нового средства труда

И, =О, И -180 руб. у годовой объем производства новых средств.труда в расчетном году в натуральных единицах, (за А2 в данном спу-.. чае принимается ориентировочная потребность в экспресс-анализаторах молока научно-исследовательских учреждений страны, составляющая

180 экз).

983538

Формула изобретения

Составитель Н.Арцыбашева .

Редактор И.Николайчук ТехредИ.Надь КорректорС.Шекмар

Заказ 9909/50 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Способ определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающий облучение контролируемой пробы электромагнитным потоком, измерение полной индикатрисы рассеяния и оптимальных углов рассеяния для каждого иэ компОнентов, установление содержания последних в пробе по интенсивности излучения потока, рассеянного под оптимальными углами, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, облучение контролируемой пробы осуществляют непрерывным высокомонохроматичным лазерным потоком, а пробу пропускают через проточную кювету со скоростью 0,.1-50 см/с.

Источники информации принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2758793/28-13,,кл. G 01 N 33/06, 3969.