Устройство для количественного определения содержания компонентов молока

(19) 01) 3(51) 0 01 Н 33/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Вечкасов И.А., Кручинин Н.А,Поляков А.И., Резинкин В.б. Приборыи методы анализа в ближней инфракрасной области. М., ффХимия,1977.2, Патент СЧА Р 4,236.075,кл. 6 01 7 1/00, опублик. 1980,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯКОМПОНЕНТОВ МОЛОКА, содержащее расположенные на одной оптической осиисточник ИК-излучения,кюветныйблок и Фотоприемник, блок управления и синхронизации, подключенныйк первому входу вычислителя, выход которого связан с блоком индикации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, оно оснащено блоком уменьшениядиаметра светового потока и полихроматором, связанным с вычислителемчерез последовательно р сположенные блок Аотопреобразователей иблок стробирования и экстраполяциии посредством последовательно раэ"мещенных Фотоприемника, регистратора импульсов и блока суммированияимпульсов, при этом один из выходов блока управления и синхронизации подключен к блоку суммированияимпульсов, другой посредством блока перемещения пробы относительносветового потока связан с кюветнымблоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробирования и экстраполяции, блок уменьшения диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а запоследним на оптической оси расположен полихроматор.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 растворенного вещества, содержацее излучатель, кювету, светофильтры и Аотоприемник 111.Данное устройство дает хорошие результаты измерений при анализе истинныхраствооов, 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 раса 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 жиоаУ 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 121 .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 - повышениеточности измерения количественногосодержания компонентов молока,Поставленная цель достигаетсятем, 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 уменьшениядиаметра светового потока и поли хроматором, связанным с вычислителем через последовательно расположенные блок Фотопреобразователейи блок стробирования и экстраполяции и посредством последовательноразмещенных фотоприемника, регистратора импульсов и блока суммирования импульсов, при этом один из выходов блока управления и синхоонизации подключен к блоку суммированияимпульсов, другой посредством блокаперемещения пробы относительно светового потока связан с кюветным блоком, причем регистоатор импульсовподсоединен к блоку стробированияи экстраполяции, блок уменьшениядиаметра светового потока размещенперед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположенполихроматор.На чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1инфракрасного излучения, блок 2уменьшения диаметра светового потока в плоскости кюветы до разме ров, сравнимых со средним размеромжировых частиц, кюветный блок 3,блок 4 перемещения пробы молока относительно светового потока, полихроматор 5, блок б фотопреобразователей, 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 синхоонизации.Устройство работает следующимобразом.Свет от источника 1, дающего излучение в заданном спектральном интервале, например 3,5-10 мкм, попадает на блок 2 уменьшения диаметрасветового потока. В качестве такого блока может использоваться ко роткоФокусный объектив, снабженныйдиафоагмами и дающий в .плоскоститонкой кюветы световое пятно диаметром 2-3 мкм. кювету заполняютмолоком. Прокачку через кювету 65 определенной дозы молока в течениеизмерительного цикла осуществляютблоком 4 перемещения пробы молокаотносительно светового потока, Крометого, блок 4 осуществляет медленноеперемещение кюветы в направлении,перпендикулярном оси светового пучка, во избежание ошибок измеренияв случае, если на окнах кюветы появляются загрязнения. После прохождения кюветы световой пучек попадаетв полихроматор 5, который выделяет 10набор квазимонохроматических световыхпучков, причем длины волн, присутствующие в этом наборе, зависят отопределяемых компонентов молока.Как правило, для белка выбирают характеристическую длину волны 6,46 мкми опорную 6,68 мкм, для лактозы выУбирают характеристическую длинуволны 9,61 мкм и опооную 7,68 мкм,для воды выбирают характеристическую длину волны 4,42 мкм и опорную5,35 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 эхомсветовой пучок, имеющий длину жира,попадает на Аотоприемник 7, а остальные световые пучки попадаютна Фотопреобразователи блока 6 Фото.преобразователей. Полихроматор,блок Фотопреобразователей и Фотоприемник могут быть выполнены в 35виде клинового интерференционногофильтра, за котооым в определенныхточках укреплены Фотопреобразователи и Аотоприемник. Ввиду того,что длину волны жира выбирают в области прозрачности воды и остальных компонентов молока, во все промежутки времени, когда в поле зрения светового пучка нет жировойчастицы, сигнал с фотоприемника 7 45остается на одном уровне. Как только в поле зрения светового пучкапопадают жировые частицы, на выходе фотоприемника 7 появляются выбросы напряжения, которые поступаютна регистратор 8 импульсов, которыйформирует стробирующие импульсы,равные по длительности длительностям выбросов и имеющие постояннуюамплитуду. Стробирующие импульсыпоступают далее на блок 10 суммирования длительностей импульсов, гдеопределяется полное время прохождения жировых частиц через полезрения светового пучка. Это время в определенном масштабе отображает массовую долю жира в исследуемом образце молока.Стробирующие импульсы поступают также в блок 9 стробироваиия и экстра. поляции, 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 упоавления и синхронизации, который задает началои 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 величинеотносительной оптической плотности молока при определении количественного содержания белка, лактозы и воды. В свою очередь, благодаря рассеянию на жировых частицах про" изводится 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.Арцыбашеведактор М.Рачкулинец Техред М.Тепер орректор Г.решетник ЮЭВЮ тттшПодписно 4/ Филиал ПП аз 11673/42ВНИИПИпо113035,Тираж 823осударственного комитета СССлам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб д Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная