RO127568A2 - Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă - Google Patents
Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă Download PDFInfo
- Publication number
- RO127568A2 RO127568A2 ROA201001165A RO201001165A RO127568A2 RO 127568 A2 RO127568 A2 RO 127568A2 RO A201001165 A ROA201001165 A RO A201001165A RO 201001165 A RO201001165 A RO 201001165A RO 127568 A2 RO127568 A2 RO 127568A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- determining
- composition
- dielectric spectroscopy
- food products
- sample
- Prior art date
Links
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004001 molecular interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un sistem şi la o metodă de determinare a compoziţiei produselor alimentare, utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă. Sistemul conform invenţiei include o celulă (1) de măsură, un dispozitiv (2) de măsură cu software specializat integrat, cabluri (3) aferente şi un calculator (4), iar dispozitivul (2) de măsură este format, în partea stângă, dintr-un analizor de frecvenţă, porţiunea de la două canale de intrare (C1 şi C2) până la un procesor (P) de semnal, iar în partea dreaptă, dintr-un convertor de impedanţă (C), capacităţi (Cr) de referinţă, capacităţi (Cp) de probă şi un amplificator (A) de intrare diferenţială. Metoda conform invenţiei presupune testarea unei probe (P) cu ajutorul unui generator (G) de semnal şi al unei celule (C) tip condensator cu plăcuţe plan paralele, umplute cu proba (P) testată.
Description
Sistem de determinare a compoziției produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă
Invenția se referă la realizarea unui sistem de măsură ce funcționează pe principiul spectroscopiei dielectrice de bandă largă și care poate determina prezența unor compuși chimici specifici în alimente și băuturi.
Se cunoaște faptul că dispozitivele actuale de determinare a compoziției produselor alimentare se bazează pe analize chimice și fizico-chimice, complicate, costisitoare și de lungă durată.
Din testările preliminare și interpretarea caracteristicilor dielectrice, obținute cu ajutorul acestui sistem ce funcționează pe principiul spectroscopiei dielectrice, s-a constatat că se poate pune în evidență existența unor compuși chimici specifici și se poate determină influența compoziției chimice asupra comportării dielectrice a produselor alimentare.
Sistemul de măsură propus, se bazează pe spectroscopia dielectrică de bandă largă și corelează compoziția chimică și caracteristicile produselor alimentare, pe baza determinării parametrilor dielectrici și a domeniilor de frecvență de maximă sensibilitate.
Avantajele utilizării acestui sistem sunt acelea de determinare rapidă a compoziției produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă pentru alimente și băuturi și constă în faptul că tehnica este nedistructivă și nu necesită prepararea probelor înainte de analiză, măsurarea este rapidă și simplă, iar monitorizarea „în direct” se poate realiza ușor cu ajutorul unui calculator de control și a unei bază de date.
Problemele pe care le rezolvă invenția sunt: corelarea valorilor critice dielectrice cu tipul și cantitatea de ingredienți potențial dăunători din produsele alimentare (nitrați, pesticide, etc.), determinarea produselor contaminate cu agenți fizici de suprafață sau a produselor iradiate și supra iradiate tehnologic / alterate și a produselor contrafăcute.
C. -2 0 1 0 - 0 1 1 65 -2 A -11- 2010
Rezultatele obținute cu acest sistem de măsură, conform invenției, substituie în primă fază analizele chimice efectuate cu diferite echipamente mai costisitoare și poate confirma autenticitatea produselor de origine controlată.
Sistemul de măsură poate determina comportarea la frecvență și dependența de temperatură a interacțiuniilor moleculare în sistemele macro-moleculare complexe ale alimentelor și băuturilor.
în plus sistemul de determinare a compoziției produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă poate fi utilizată în domeniul controlului calității produselor alimentare și pentru optimizarea proceselor de producție.
Sistemul de măsură permite automatizarea operațiunilor, afișarea rezultatelor în format 2D pe monitorul unui calculator și analiza datelor în vederea interpretări rezultatelor.
Sistemul de măsură include: metoda de măsură, o celulă de măsură (1), dispozitivul de măsură cu software specializat integrat (2), cablurile aferente (3) și calculatorul (4), figura 1.
Metoda de măsură presupune testarea probelor cu ajutorul unui generator de semnal (G) și a unei celule tip condensator cu plăcuțe plan paralele (C) umplut cu materialul testat (P), figura 2.
Capacitatea probei este dependentă de tensiunea și curentul măsurat prin celula tip condensator:
Γ
O)U‘
-C margine
Cp’ reprezintă capacitatea complexă paralelă a condensatorului de măsură umplut cu alimentul testat. Cs reprezintă capacitate adițională cauzată de capacitatea parazită externă a celulei și de capacitatea distanțatorilor opționali din condensatorul de probă. Capacitatea parazită a celulei este datorată capacității de conectare a electrodului care este în jur de 1 pF. Craargine reprezintă capacitate adițională datorată abaterii câmpurilor electrice de la extremitățile condensatorul de proba. Cmargine va fi luat în considerare numai dacă se utilizează din soft opțiunea de compensare a marginilor pentru detalierea calculelor capacității de margine.
Proprietățile electrice intrinseci a materialului pot fi evaluate fiecare sub forma funcției dielectrice a materialului ε =ε’ - ΐε” sau sub forma conductivității sale specifice σ =σ’ - ΐσ”. Pentru măsurări ce au ca dielectric alimente și băuturi, materialul supus testării este aranjat și controlat într-o manieră favorabilă. Proprietățile electrice sunt calculate de la impedanța celulei de probă și de la geometria sa.
Cu ajutorul acestui dispozitiv se pot măsura materiale cu pierderi foarte mici sau procese de relaxare moleculară foarte slabe și pot fi analizate pentru un domeniu larg de frecvență. Dispozitivul de măsură cu software specializat integrat combină o serie de caracteristici excepționale, cum ar fi gamă mare a impedanței și frecvenței și o precizie ridicată. Dispozitivul de
CV 2 0 1 0 - 0 1 1 6 5 -2 4 -11- 2010 măsură cu software specializat integrat, funcționează în același mod ca orice analizor dielectric, dar are adițional intrări diferențiale de tensiune de impedanță ridicată.
Dispozitivul de măsură cu software specializat integrat se bazează pe tehnicile digitale de procesare, figura 3. Operația de bază este să se creeze o sinusoidală la frecvența de interes care se aplică probei și apoi se măsoară tensiunea U(t) și curentul rezultat I(t). Din acestea, amplitudinea Io și faza unghiului φ a armonicii principale a sinusoidei, componenta Ι*(ω) este calculată prin transformata Fourier complexă (FT) a lui I(t). în plus față de detecția fazei, FT suprimă toate componentele frecvenței în I(t) cu excepția unei bande înguste centrate în jurul generatorului de frecvență. Acest lucru îmbunătățește precizia și reduce zgomotul. De exemplu este posibil măsurarea unui semnal acoperit de un zgomot de 1000 de ori mai mare. în final, impedanța Ζ(ω) și parametrii materialului ε*(ω) și σ*(ω) sunt calculați. Opțional se poate include amplificatorul de intrare diferențială pentru impedanță ridicată.
Dispozitivul de măsură cu software specializat integrat este separat în două părți. Partea din stânga include răspunsul analizorului de frecvență, porțiunea de la cele două canale de intrare (CI si C2) până la procesorul de semnal (P), iar cea din dreapta include convertorul de impedanță (Ci/A), capacitățile de referință (Cr) si capacitățile de probă (Cp), amplificatorul de intrare diferențială (A®) și în plus componente care nu au fost arătate sunt realizate prin intermediul câtorva interfețe de testare. Dispozitivul utilizează un sistem digital de procesare a semnalului (P) pentru generarea frecvenței și analiza semnalelor de intrare. Generatorul de semnal (G) este sintetizat digital pentru tot domeniul de frecvență. Procesorul de semnal calculează continuu cu 50 MHz rata digitală a valorilor sinusoidei care sunt apoi sunt transformate într-o tensiune sinusoidală (Vs) de către schimbătorul de tensiune (St). Acest lucru este posibil datorită vitezei foarte ridicate a convertorului digital-analog (Cda) urmat de un filtru de armonici (Fa-a)· Acest tip de generare de semnal garantează o stabilitate foarte mare și o rezoluție a frecvenței de 32 biți corespunzând, de exemplu domeniului 10 mHz peste 20 MHz.
Tensiunile de la cele două canale independente sunt amplificate, filtrate și convertite în două fluxuri de date digitale care sunt analizate digital cu respectarea armonicilor de bază prin intermediul transformatei Fourier discrete pentru canalul 1 (TFD1) si respectiv pentru canalul 2 (TFD2). Canalul 1 (CI) măsoară direct tensiunea VI aplicată probei de măsură. Curentul rezultat al probei Is este transformat de un convertor de impedanță precis, pentru un domeniul mare al curentului și frecvenței, în tensiunea V2 care este măsurată de canalul 2 (C2).
Marea majoritatea a generării semnalului și analizei este realizată în partea sistemului digital. Prin urmare, faza și erorile de stabilitate pot fi minimizate în această parte la valori neglijabile. Pentru a atinge aceiași precizie ridicată și în componentele sistemelor analogice, analizorul utilizează o tehnică de referință. După fiecare măsurare directă a impedanței, proba este
01 ϋ ;f -ο Π 1Î Έ 5 s- -- 2 4 -11- 2010
înlocuită de un condensator de referință cu pierderi mici. Măsurarea de referință include toate deviațiile liniare sistematice și prin urmare poate fi utilizată pentru eliminarea lor. Această tehnologie permite atingerea unei precizii ridicate cerute pentru analiza materialului.
Prin aplicarea invenției se pot obține următoarele avantaje:
• rapiditatea măsurări în vederea testării alimentelor sau băuturilor;
• corelarea analizei dielectrice cu analiza chimică martor, care asigură o imediată decizie asupra provenienței, autenticității și calității alimentelor și băuturilor;
• realizarea de baze de date cu caracteristici dielectrice și chimice ale fiecărui tip de aliment testat pentru comparații ulterioare.
în continuare se dau două exemple de realizare a invenției:
Exemplu 1: Se introduc între electrozii condensatorului lOg de brânză telemea. Se măsoară distanța creată de brânza telemea între electrozii condensatorului și se introduce valoare dată în software-ul specializat integrat cu ajutorul căruia se realizează măsurarea. De asemenea, în soft se introduce și titlul probei de măsură și diametru electrozilor condensatorului. După obținerea condensatorului având ca dielectric brânza telemea, acesta se introduce în celula de măsură și se realizează măsurarea. Domeniul de frecvență în care poate fi testat dielectricul este cuprins între 10'2Hz și 107Hz, iar temperatura este cea a mediului ambiant 20°C.
în figura 4 este prezentată variația permitivități dielectrice reală, relativă și imaginară pentru brânza telemea inițială, iar în figura 5 este prezentată permitivitatea relativă a brânzei telemea supuse degradării după un număr de 96, 240 și 360 ore. Rezultatele au fost corelate cu cele obținute prin tehnica infraroșu, pentru brânza telemea inițială figura 6 și pentru brânza telemea supusă degradării după un număr de 360 de ore figura 7.
în tabelul 1 sunt prezentate valorile permitivității imaginare pentru tipul de brânză telemea măsurată.
Claims (2)
- Revendicări1. Dezvoltarea sistemului de determinare a compoziției produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă caracterizată prin aplicații în domeniul produselor alimentare.
- 2. Utilizarea sistemului de determinare a compoziției produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă caracterizată prin determinarea tipului și cantității de ingredienți potențial dăunători din produsele alimentare (nitrați, pesticide, etc.), determinarea produselor contaminate cu agenți fizici de suprafață sau a produselor iradiate și supra iradiate tehnologic / alterate și a produselor contrafăcute.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001165A RO127568A2 (ro) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001165A RO127568A2 (ro) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127568A2 true RO127568A2 (ro) | 2012-06-29 |
Family
ID=46319401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201001165A RO127568A2 (ro) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127568A2 (ro) |
-
2010
- 2010-11-24 RO ROA201001165A patent/RO127568A2/ro unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2405263B1 (en) | Analysis of a dielectric medium | |
| CN103197032B (zh) | 一种打叶复烤成品片烟混合均匀性的评价方法 | |
| Naderi-Boldaji et al. | Dielectric power spectroscopy as a potential technique for the non-destructive measurement of sugar concentration in sugarcane | |
| US20170082601A1 (en) | Hemolysis detection method and system | |
| Veal et al. | Understanding artifacts in impedance spectroscopy | |
| CN102818822B (zh) | 利用分析样本中电抗变化以测量凝血酶原时间及血球容积比(hct%)的诊断装置及方法 | |
| CN103271739B (zh) | 一种皮肤水分的测量方法及装置 | |
| CN107991536B (zh) | 一种频域介电响应测试的温度校正方法及设备 | |
| CN102156001A (zh) | 一种射频放电等离子体自偏置探针诊断方法 | |
| CN105717006B (zh) | 一种激光粒度分析仪测量结果不确定度评定方法 | |
| Pecherskaya | The use of the Sawyer-Tower method and its modifications to measure the electrical parameters of ferroelectric materials | |
| Cai et al. | Auto-balancing bridge based wide impedance spectrum measurement with consideration of Op-Amp input impedance | |
| RO127568A2 (ro) | Sistem de determinare a compoziţiei produselor alimentare utilizând spectroscopia dielectrică de bandă largă | |
| CN207662967U (zh) | 频域介电响应测试的温度校正设备及测试设备 | |
| CN104792444B (zh) | 基于涡流阻抗的金属构件应力测量方法及系统 | |
| RU2386959C1 (ru) | Способ определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти или нефтепродуктах | |
| AU2024311213A1 (en) | Measuring method for sensors based on polymer nanocomposites, and sensor based on polymer nanocomposites | |
| Lage et al. | Bench system for iron ore moisture measurement | |
| Aslam et al. | Differential capacitive sensor based interface circuit design for accurate measurement of water content in crude oil | |
| CN106872777A (zh) | 一种谐波和间谐波分离分析方法 | |
| Sude et al. | Electrical impedance sensor for real-time detection of urea and starch in milk | |
| Wu et al. | A high accuracy technique to measure the electrical conductivity of liquids using small test samples | |
| Abd Djawad et al. | Lock-in amplifier as a sensitive instrument for biomedical measurement: analysis and implementation | |
| Bakhri et al. | Practical issues on negative sequence current monitoring for condition monitoring in induction motors | |
| Westenthanner et al. | Assessment of suspension medium conductivity by means of micro electrodes |