RU2061237C1 - Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061237C1 RU2061237C1 RU93002374A RU93002374A RU2061237C1 RU 2061237 C1 RU2061237 C1 RU 2061237C1 RU 93002374 A RU93002374 A RU 93002374A RU 93002374 A RU93002374 A RU 93002374A RU 2061237 C1 RU2061237 C1 RU 2061237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- milk
- light
- intensity
- fat
- content
- Prior art date
Links
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims abstract description 36
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 235000019624 protein content Nutrition 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 235000019625 fat content Nutrition 0.000 description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области анализа пищевых продуктов и может быть использовано в пищевой и молочной промышленности сельского хозяйства. В способе, заключающемся в облучении пробы точечным источником света, измерении интенсивности рассеянного в обратных направления света и установлении содержания компонентов по этой интенсивности, дополнительно измеряют интенсивность рассеянного света, падающего на границу раздела с молоком под углами полного внутреннего отражения. Устройство для осуществления способа включает источник и приемник света, расположенные планарно и отделенные от исследуемой пробы тонким слоем прозрачного диэлектрика. Один из источников света установлен таким образом, что излучение от него падает на границу раздела с молоком под углами полного внутреннего отражения. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области анализа пищевых продуктов, в частности к способам и устройствам для определения содержания жира и белка в молоке, и может быть использовано как в пищевой, так и в молочной промышленности сельского хозяйства.
Известен способ определения состава молока, основанный на облучении пробы молока светом и измерении рассеянного светового потока под различными углами. В этом случае предварительно определяют индикатрисы рассеяния света в пределах от 0 до 360 градусов для каждого компонента молока, а содержание компонентов молока определяют по величине рассеянного света, измеренного под оптимальными углами для каждого компонента [2]
Одним из основных недостатков данной методики является необходимость предварительной подготовки пробы путем ее разбавления, поскольку при определении индикатрисы рассеяния света предполагается его однократное рассеяние.
Одним из основных недостатков данной методики является необходимость предварительной подготовки пробы путем ее разбавления, поскольку при определении индикатрисы рассеяния света предполагается его однократное рассеяние.
Эти же недостатки характерны для большинства других оптических способов [1]
Кроме того, при реализации данной методики необходим всесторонний доступ к пробе.
Кроме того, при реализации данной методики необходим всесторонний доступ к пробе.
Известен способ, заключающийся в облучении контролируемой пробы точечным источником света, измерении интенсивности рассеянного в обратных направлениях света и установлении содержания жира по этой интенсивности (заявка СССР N 4879523, кл. G 01 N 33/04, 5.11.90 г).
Устройство для реализации этого способа (прототип) выполнено в виде погружаемого в молоко щупа, содержащего источник и приемник света, расположенные планарно и отделенные от исследуемой пробы тонким слоем прозрачного диэлектрика (заявка СССР N 4879523, кл. G 01 N 33/04, 5.11.90 г).
К недостаткам этих способа и устройства относятся возможность определения только одного компонента молока жира и некоторое влияние белкового состава на показания прибора.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.
Цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в облучении контролируемой пробы точечным источником света, измерении интенсивности рассеянного в обратных направлениях света и установлении содержания компонентов по этой интенсивности, дополнительно измеряют интенсивность рассеянного света, падающего на границу раздела с молоком под углами полного внутреннего отражения при нарушении полного внутреннего отражения.
Цель достигается тем, что известное устройство для осуществления способа, включающее источник и приемник света, расположенные планарно и отделенные от контролируемой пробы тонким слоем прозрачного диэлектрика, содержит дополнительный источник света, установленный таким образом, что излучение от него падает на границу раздела с молоком под углами полного внутреннего отражения.
На фиг. 1 показан эксперимент, частицы жира отталкиваются от поверхности большинства материалов (металлы, стекло, полимеры и др.) и находятся на расстоянии порядка нескольких мкм от границы раздела. В этом легко убедиться, если посмотреть на каплю молока, находящуюся на стекле, через стекло в микроскоп. Частицы жира в этом случае будут видны только по границе капли. Если смотреть на молоко в микроскоп сверху и погрузить туда какой-либо предмет, то частицы жира также отойдут от этого предмета на некоторое расстояние. Это явление имеет электростатическую природу ту же самую, благодаря которой коллоидные растворы, содержащие электролит, к которым относится молоко, является устойчивыми. Возникновение зарядов объясняется адсорбцией жировыми частицами ионов, находящихся в растворе. Эти же ионы адсорбируются поверхностью погружаемого в молоко материала, например, окна датчика. Толщина слоя в этом случае должна быть порядка расстояния между частицами жира в молоке и в зависимости от жирности молока может составлять несколько мкм. Таким образом, тонкий приповерхностный слой на границе раздела диэлектрика, закрывающего датчик, не содержит жировых частиц, а содержит только белковые молекулы, размер которых значительно меньше.
Для определения содержания белка в тонком приповерхностном слое молока предлагается использовать явление нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). Это явление заключается в том, что при полном внутреннем отражении света на границе раздела двух сред происходит проникновение световой волны из оптически более плотной среды в оптически менее плотную на глубину порядка длины волны и взаимодействие с этой средой (фиг. 1). Это взаимодействие может проявляться либо в поглощении излучения, либо в его рассеянии. О свойствах тонкого приповерхностного слоя можно судить по интенсивности отраженного 11 или рассеянного 12 света.
Конструкция устройства для определения содержания жира и белка в молоке приведена на фиг. 2.
Устройство состоит из корпуса 1, двух источников 2 и 3 света (светодиодов) (2 дополнительный), трех фотоприемников (фотодиодов) 4, 5, 6 (4 и 6 вспомогательные), слоя 7 прозрачного диэлектрика, светопоглощающего 8 и отражающего 9 покрытий. Устройство выполнено в виде герметичного щупа.
Содержание жира и белка в молоке определяют следующим образом. Датчик погружают в молоко так, чтобы его окно находилось на расстоянии не менее 3 см от поверхности и стенок сосуда. Источник 2 света, служащий для определения содержания белка в молоке, освещает границу раздела прозрачного диэлектрика и молока. Поскольку он расположен так, что свет от него падает на границу раздела с молоком под углами больше критического, определяемого формулой sinQ n 1/n2, (Q критический угол, n1 коэффициент преломления молока, n2 коэффициент преломления прозрачного диэлектрика; для использованного материала критический угол составлял 60 градусов), все лучи полностью отражаются от этой границы. При этом лучи проникают в молоко на расстояние порядка длины волны и будут на этом участке пути рассеиваться и поглощаться частицами молока. Поскольку в приповерхностном слое содержатся только белковые молекулы и молекулы растворителя, влияние жира на отраженный свет исключено. Длина волны источника 2 выбирается в области максимума рассеяния света на белке и лежит в диапазоне 500-600 нм. Рассеянный тонким приповерхностным слоем молока свет регистрируется фотоприемником 5, а отраженный фотоприемником 6. Второй источник 3 света служит для определения содержания жира. Излучение этого источника выходит в молоко, рассеивается на частицах жира, и рассеянное в обратных направлениях излучение регистрируется фотоприемником 5. Длина волны второго источника выбирается в области 800-900 нм, где рассеяние на частицах жира возрастает, а на белке уменьшается. Влияние белкового состава на величину рассеянного света в этом диапазоне можно учесть, если содержание белка известно, что и дает возможность повысить точность определения содержания жира по сравнению с прототипом. Фотоприемники 4 и 6 служат для регистрации рассеянного света от отражающих покрытий 9 и служат для нормировки измеряемых сигналов, благодаря чему также достигается повышение точности.
Блок-схема прибора приведена на фиг. 3 и работает следующим образом. Сигнал с задающего генератора 10 через ключ 11, управляемый блоком 12 синхронизации подается поочередно на светодиоды 13 и 14. Сигнал с фотоприемника 15, пропорциональный содержанию белка, если работает светодиод 13, или жира, если работает светодиод 14, подается на блок 16 усиления. На этот же блок подаются опорные сигналы фотоприемников 17 и 18, пропорциональные интенсивности излученного света соответственно светодиодами 13 и 14. Усиленные сигналы с фотоприемников 15 и 17 в период работы светодиода 13 подаются на измеритель 19 отношений, откуда поступают на блок 21 индикации в цифровом виде, пропорциональном содержанию белка. Усиленные сигналы с фотоприемников 15 и 18 в период работы светодиода 14 подаются на измеритель 20 отношений, откуда поступают на блок 21 индикации в цифровом виде, пропорциональном содержанию жира. Предварительно проводится градуировка прибора на наборе эталонных проб с различным содержанием жира и белка.
Определение содержания жира и белка в молоке производится непосредственно погружением датчика в молоко, которое может находиться в бидонах, цистернах или других емкостях. Датчик может быть встроен в молокопровод или доильный аппарат.
Claims (2)
1. Способ определения содержания жира и белка в молоке, заключающийся в облучении контролируемой пробы световым потоком, измерении интенсивности рассеянного излучения при оптимальных для каждого компонента углах и установлении содержания компонента по интенсивности измеренного излучения, отличающийся тем, что облучение осуществляют неколлимированным источником света через тонкий прозрачный слой диэлектрика, измеряют интенсивность света, рассеянного в обратных направлениях, и содержание жира устанавливают по интенсивности света, рассеянного в обратных направлениях при углах падения света на границу раздела диэлектрик молоко, меньших угла полного внутреннего отражения, а содержание белка при углах падения больше угла полного внутреннего отражения.
2. Устройство определения содержания жира и белка в молоке, включающее источник света, кювету с контролируемой пробой, приемники света, расположенные под определенными углами, отличающееся тем, что источник и приемники света расположены планарно и отделены от исследуемой пробы тонким слоем прозрачного диэлектрика.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93002374A RU2061237C1 (ru) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93002374A RU2061237C1 (ru) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2061237C1 true RU2061237C1 (ru) | 1996-05-27 |
| RU93002374A RU93002374A (ru) | 1996-08-10 |
Family
ID=20135665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93002374A RU2061237C1 (ru) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2061237C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196985C2 (ru) * | 2000-02-03 | 2003-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Диполь" | Способ определения состава молока |
| RU2249818C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2005-04-10 | Донской государственный аграрный университет | Способ определения содержания белков |
| RU2315473C1 (ru) * | 2006-05-11 | 2008-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ измерения расхода молока и устройство для его осуществления |
-
1993
- 1993-01-13 RU RU93002374A patent/RU2061237C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Брусиловский Л.П. и др. Приборы технологического контроля в молочной промышленности. Справочник. М.: Агропромиздат, 1990, с.39-120. 2. Авторское свидетельство СССР N 857869, кл. G 01N 33/06, 1979. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196985C2 (ru) * | 2000-02-03 | 2003-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Диполь" | Способ определения состава молока |
| RU2249818C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2005-04-10 | Донской государственный аграрный университет | Способ определения содержания белков |
| RU2315473C1 (ru) * | 2006-05-11 | 2008-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ измерения расхода молока и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4278887A (en) | Fluid sample cell | |
| EP0299314B1 (en) | Readhead for reflectance measurement of distant samples | |
| EP0182618B1 (en) | Sample cell for light scattering measurements | |
| EP0938661B1 (en) | Analytical apparatus | |
| US7271883B2 (en) | Refractive index sensor using internally reflective light beams | |
| US3604927A (en) | Total reflection fluorescence spectroscopy | |
| US6124937A (en) | Method and device for combined absorption and reflectance spectroscopy | |
| JPH04233465A (ja) | 散乱光検知免疫測定 | |
| AU4113801A (en) | Method and apparatus for detecting mastitis by using visible light and/or near infrared light | |
| US4988630A (en) | Multiple beam laser instrument for measuring agglutination reactions | |
| US5309213A (en) | Optical determination of amount of soot in oil sample | |
| US4890926A (en) | Reflectance photometer | |
| GB2197068A (en) | Optical sensor device | |
| US3733130A (en) | Slotted probe for spectroscopic measurements | |
| KR950014849A (ko) | 콜로이드 매체의 박막에 의해 산란된 광도 측정용 검출기 | |
| RU2061237C1 (ru) | Способ определения содержания жира и белка в молоке и устройство для его осуществления | |
| Rakhimov et al. | Development of Optoelectronic Control Measurement System Based on Attenuated Total Reflectance Effect | |
| JPS5910837A (ja) | 物理的量値並びに物質濃度の光学的測定装置 | |
| Räty et al. | Measurement of refractive index of liquids using s-and p-polarized light | |
| CA2189906A1 (en) | Method of optically measuring liquid in porous material | |
| CN102539327A (zh) | 一种用于干式化学检测的积分球装置 | |
| CN201903498U (zh) | 一种用于干式化学检测的积分球装置 | |
| US4240753A (en) | Method for the quantitative determination of turbidities, especially of immune reactions | |
| US3499712A (en) | Refractive index analyzer using several liquid-solid interfaces | |
| CN111537414A (zh) | 一种液体光学腔增强测量系统 |