Инфракрасный анализатор для относительного определения количеств некоторых веществ в образце пищевых продуктов, преимущественно в муке

(57) Изобретение оматериалов, в часналичия или относив процентах воды,в пищевых продуктав муке. Цель изобрточности. Пробу пр В 12(ЯЕ)8.8)л Цейсатации на. ИнЙена,СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Лейкометр Карструкция по эксплу1977.)4 С 01 Б 33/,10 АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОТЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВ В ОБРАЗЦЕ ПИЩЕВЫХЕСТВЕННО В МУКЕ тносится к анализутности определениютельного количествпротеина или маслах, преимущественно етения - повышение одукта помещают в1386049 цаз 26 лержате;я образца, При включении источника 10 света циск 15 блока сменных светофильтров поворачивается в положение, цри котором одиниз его Фильтров, размещенных по периметру диска 15, перекрывает траекторию луча. Электромагнит 21 отводитэталонный блок 4 от выходного отверстия 7 шарообразной камеры (ШК) 5.ГГри этом монохроматический коллимированный свет падает на образец. Изобретение относится к анализуматериалов, в частности для определения наличия или относительного (впроцентах) количества некоторых веществ, таких как вода, протеин и масло в пищевых продуктах, преимущественно в муке.Целью изобретения является повышение точности.На фиг,1 схематично изображен инФракрасный анализатор; на Фиг.2 -держатель, продольное сечение; наФиг.3 - держатель, в аксонометрии;на Фиг,4 - уплотнитель для образцаисследуемого материала; на фиг.5держатель, вариант,Инфракрасный анализатор содержиткорпус 1 с окном 2, держатель 3 дляисследуемого образца, эталонный блокшарообразную полую камеру 5 с отверстиями 6 и 7 соответственно длявхода и выхода сканирующего луча,снабженную фотоэлементами 8 и 9 длярегистрации отраженного света, расположенные на общей оптической оси источник 10 света, коллиматор, состоящий из двух двояковыпукльгх линз 11и 12, конденсорную линзу 13, блок.сменных светофильтров, выполненныйс возможностью вращения вокруг оси14, смещенной относительно оптическойоси источника света, в виде диска 15,по периметру которого закрепленыстеклянные пластинки 16 с отличноидруг от друга светопропускающей способностью, Диск приводится в прерывистое вращательное движение электрическим щаговым двигателем 17 и совершает полный оборот за 5-15 с. С нет, отраженный образцом, и опадаетвнутрь ШК 5. После рассеяция матовойпозолоченной стенкой ШК 5 свет попадает на Фотоэлементы 8. Электрическийфотосигнал усиливается, Фильтруется,выпрямляется и преобразуется ц цифровой сигнал, регистрируемый микропроцессором, В фокусной точке расположен светопрерыватель, выполненный ввиде пластины 19, которая вибрируетс частотой 100-200 Гц,1 з.п.ф - лы,5 иц После блока сменных светофильтровсвет фокусируется линзой 18. В Фокусной точке расположен -светопрерыва-,тель, выполненный в виде приводимой 5 в действие пьезоэлектрическим илимагнитным путем пластины 19, котораяпериодически блокирует свет при более высокой частоте, чем 100 Гц, воз -можно 200 Гц, так что электрические 1 О сигналы, создаваемые светом, будутиметь ту частоту, которая легко усиливается. Прерванный свет поступаетчерез коллимирующий конденсор 20 вшарообразную полую камеру, выходноеотверстие которой перекрывается периодически эталонным блоком, совершающим колебательные движения в своейсобственной плоскости с. помощью электромагнита 21 или с помощью механи - 20 ческого или электрического соединенияс блоком сменных светофильтров, Эталонный блок приводится в синхронное.колебательное движение с блоком сменных светофильтров между положением 25полностью блокированного света и положением полностью свободного окна,Пружина 22 служит для возврата эталонного блока в положение блокировкисвета в случае обесточивания электромагнита, Поверхность эталонного блока, обращенная внутрь шарообразнойкамеры, может быть плоской или сферически дугообразной такого же радиуса,что и радиус внутренней части шаро образной камеры, Поверхность эталонного блока и внутренняя часть шарообразной камеры покрыта соответствующей матовой позолотой, тобы бытьотражающей, химически сгойкой и це 1386049стареющей, Поверхность эталонного блока может быть выполнена из другого прочного вещества, нежели внутренняя часть шарообразной полой камеры, на 5 пример из политетрафторэтилена.Когда эталонный блок отходит, свет падает через стеклянное окно на образец 23. Окно выполнено в стенке 24 анализатора, которая может быть снята, например отвинчена с рамы (не показана) анализатора, Держатель для исследуемого образца представляет собой пластину 25 с пазом 26 для размещения образца исследуемого продукта, при этом паз расположен со стороны окна. Держатель может быть закреплен на стенке анализатора или жестко (фиг.2), или с помощью шарниров 27, (фиге 1 и 3), или с помощью 20 пружинных замков, зажимных средств, крючков или с помощью иных известных средств. Держатель может быть выполнен из ферромагнитного материала или же содержать ферромагнитный элемент. При перемещении держатель удерживается в прижатом к стенке состоянии при помощи постоянного магнита 28. Релейный контакт 29 отключает подачу тока на источник света и/или регулирует подачу тока на электромагнит для эталонного блока таким образом, что постоянный магнит находится в нерабочем состоянии, т.е. держатель отходит от стенки, а эталонный блок предупреждает проникновение наружного света в шарообразную полую камеру и на размещенные в ней фотоэлементы, поскольку на последние оказывает вредное воздействие проникающий свет и иной свет, содержащий ультрафиолетовые лучи. Релейный контакт может быть также соединен таким образом, что при открывании держателя он будет отключать и подачу тока на электрический шаговый двигатель. Кроме того,45 релейный контакт может также управлять другими средствами, например сигнальными средствами. Отключение подачи тока на источник света необходимо также для обеспечения нахождения 50 фотоэлементов в темноте и предупреждение ненужного образования тепла,Магнитная операция релейного контакта может осуществляться различными путями, например полным или частичнь 1 м 55 завершением магнитной цепи постоянного электромагнита, когда держатель закрыт, так что релейньп контакт приводится в пействие Ослаблением магнитного поля, воздействующим на него.Если постоянный электромагнит смонтирован на подвижном держателе, то релейный контакт может приводиться вдействие усилением магнитного поля,воздействующим на него в момент контакта держателя со стенкой.Исследуемый образец - мука - вводится непосредственно в паз держателя (фиг.2) или в кассету (фиг.5),которая может иметь в верхней частиворонкообразное расширение, Паз недолжен содержать выступов и/или впадин, которые могли бы препятствоватьраспределению муки в пазу или егоочистке после использования.Муку в пазу или кассете, уплотняютпод заданным давлением уплотнителем30, состоящим из двух различного размера элементов 31 и 32 с направляющими стержнями 33, Обеспечивающимиих подвижное соединение, и пружинами34 сжатия.Обе части уплотнителя могут иметьв поперечном сечении ту же самую форму, что и отверстие держателя. Послезаполнения кассеты или непосредственно держателя в отверстие последнеговставляют уплотнитель нижней сторонойвперед и вдавливают его в названнуюлолость до тех пор, пока оба элемента уплотнителя не придут в контактодин с другим, Затем муку в держателеуплотняют под давлением, определяемым пружинами в положении сжатия. Таким образом, характеристики давленияи поверхностей определяются по муке,находящейся в контакте с окном. Этихарактеристики давления и поверхностей являются крайне. важными для надежности измерения, поскольку в иномслучае для нескольких образцов изодной и той же муки могут быть получены разные значения, т.е. точностьанализатора не может быть лучшей, чемнаибольшая разница между упомянутымивьппе различными значениями, получаемыми при одной и той же муке.Кроме того, нижняя часть паза держателя может иметь скошенную под уголом 30-60 в сторону стенки анализатора плоскость,Анализатор работает следующим образом.В паз 26 держателя 3 помещают исследуемую пробу муки, которую уплотняют под заданным давлением уплотни 1телем 30. При этом мука находится в прямом контакте с окном 2 являющимся единственным стеклом между образцом и фотоэлементами 8. При нажатии на пусковую кнопку включается источник 10 света, шаговый двигатель 17 поворачивает диск 15 блока сменных .светофильтров в такое положение, в котором один из его фильтров находится на 10 траектории луча, а электромагнит 21 отводит эталонный блок 4 от выходного светового отверстия 7 шарообразной камеры 5, так что монохроматический коллимированный свет попадает на образец. Свет, отраженный образцом, попадает внутрь шарообразной камеры 5, где он попадает на фотоэлементы 8 после рассеяния матовой позолоченной стенкой шарообразной камеры. Затем 20 фотоэлементы посылают соответствующий сигнал переменного тока с частотой 200 Гц вследствие вибрации светопрерывателя 19. Электрический фото- сигнал усиливается, фильтруется, вы прямляется и преобразуется в цифровой сигнал, который регистрируется микропроцессором.Диск 15 блока сменных светофильтров продолжает еще некоторое время оставаться в том же самом положении, идущий на электромагнит 21 ток отключается и пружина 22 переводит эталонный блок 7 в положение, в котором он блокирует поступление света на образец, а своей матовой позолоченной поверхностью отражает эталонный свет в шарообразную полую камеру 5, где этот свет диффузионно попадает на фотоэлементы 8, которые теперь по сыпают электрический эталонный сигнал, который также является сигналом переменного тока и в дальнейшем обрабатывается таким же образом, что и сигнал образца.45Кроме того, возможен такой вариант работы анализатора, при котором получают несколько сигналов от исследуемого образца, чередующихся с сиг.- налами эталона каждый раз, когда один50 фильтр блока сменных светофильтров остается в неизменном положении до того, как диск 15 будет повернут шаговым двигателем 17 на один шаг до следующего фильтра.Для каждого образца упомянутый выше процесс последовательно повторяетсл для каждого фильтра. Диск 15 имеет восемь фильтров, но при изменении видов образцов и анализов не требуется производить измерения с использованием всех фильтров.,Предположим, что измерения образца и эталона производятся дважды для каждого из шести фильтров, причем первое и второе измерение обозначены индексами 1 и 2, соответственно, с указанием номера фильтра (1-6 для шести фильтров), Буква Р обозначает сигнал образца, К - сигнал эталона.Микропроцессор, связанный с инфракрасным анализатором, подсчитывает величинуК + К, 1 од - +К хК+ Кго 1 + Р гК 2 + Кгг К 16 + Кгбх 1 оя ---- + К, 1 О 8 - Ргг Рб+ Р,Где. Ко, , 6 - постоянные коэффициенты, определяемыепо методу наименьшихквадратов (например,Р - первое (1) измерение с помощьювторого (2) фильтРа),Полученная величина является величиной относительного содержания протеина в муке, если образец являетсямукой, облученной последовательноинфракрасным светом с различной длиной волны, определяемой шестью применяемыми фильтрами и выбираемой надлежащим образом для данного анализапротеина.Данный инфракрасный анализаторобеспечиваетвысокую точность измерения. Несмотря на то, что некомпенсируемый дрейф температуры значительноснижает точность измерительных устройств, в данном анализаторе дрейфтемпературы компенсируется обработкой в вычислительной машине изменения сигнала эталонного блока такимобразом, что соответствующее компенсирующее изменение сигнала образцадостигается регулированием коэффициента усиления в зависимости от изменений в сигнале эталона. При необходимости анализатор можно сделатьнечувствительным к изменениям силысвета в источнике 10 света. Еслидрейф температуры компенсируется описанным выше образом, то легко избежать при смене анализатора воздействий изменений температуры и изменений силы света на электрический сигнал эталона, 1 86%91 а фп . 5 показан держатель обра з -на для использования под отлельные обра гцы муки, как на фиг.1 - 3.,ержатель образца устроен таким образом, что его воронкообразная в верхней части и клиновидная в нижней части пластины перемещаютгя подобно кассете в проекторе или камере для фотографирования на стеклянных пластинах, 10Предлагаемый анализатор обеспечивает большую точность при контроле муки и пищевых продуктов подобной консистенции, которые подвергаются анализу на относительное содержание протеина и/или воды.Формул а и з о б р е т е н и я1. Инфракрасный анализатор для относительного определения количеств некоторых веществ в образце пищевых продуктов, преимущественно в муке, с.одержащий корпус с окном, держатель для исследуемого образца, эта лонный блок, шарообразную полую камеру с отверстиями для входа и выхода сканирующего луча, снабженную фотоэлементами для регистрации отраженного света, и расположенные на ЗО общей оптической оси источник света,коллиматор и блок сменных светофильтров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, оно оснащено светопрерывателем, размещенным за блоком сменных светофильтров в фокусной точке, при этом эталонный блок расположен на оптической оси источника света между окном для исследуемого образца и отверстием для выхода сканирующего луча с возможностью перекрытия последнего и представляет собой пластину, формой и размерами аналогичную форме и размерам окна и отверстия, а блок сменных светофильтров выполнен с возможностью вращения вокруг оси, смещенной относительно оптической оси источника света, в виде диска, по периметру которого закреплены стеклянные пластинки с отличными одна от другой светопропускающими способностями. 2, Анализатор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что держатель для исследуемого образца представляет собой пластину с пазом для размещения образца, при этом держатель закреплен на корпусе, а паз. расположен со стороны окна.1386049 Арцыбашева кова Корректор С.Шекм оставитель ехред Л.Сер Редактор А.Долини Заказ 1427/58 исно НИИП ииауш 03 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна ЗЛ ЗГ Тираж Государст елам изобр осква, Жкомитета СС открытий кая наб., д