RU2196985C2 - Method determining composition of milk - Google Patents

Method determining composition of milk Download PDF

Info

Publication number
RU2196985C2
RU2196985C2 RU2000102770/13A RU2000102770A RU2196985C2 RU 2196985 C2 RU2196985 C2 RU 2196985C2 RU 2000102770/13 A RU2000102770/13 A RU 2000102770/13A RU 2000102770 A RU2000102770 A RU 2000102770A RU 2196985 C2 RU2196985 C2 RU 2196985C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
milk
salts
heavy metals
concentration
Prior art date
Application number
RU2000102770/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000102770A (en
Inventor
Е.И. Гребенюк
Т.Ю. Могильна
Т.Ю. Могильная
К.А. Прохоров
Е.А. Сагитова
Н.А. Гребенюк
Д.В. Петров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Диполь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Диполь" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Диполь"
Priority to RU2000102770/13A priority Critical patent/RU2196985C2/en
Publication of RU2000102770A publication Critical patent/RU2000102770A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2196985C2 publication Critical patent/RU2196985C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, equipment for optical analysis of multicomponent finely divided media, in particular. SUBSTANCE: method includes illumination of sample of milk by three coherent monochromatic radiation sources with different wave lengths. Radiation scattered back is recorded by detector, its signal is converted and fractions of fat and protein in total mass are computed by empirical formulas. Sample of milk is illuminated in turn and detector is set at angle of 30-40 degrees to direction of drop of intensity of scattered back radiation I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 . Signals U1,U2,U3 are converted to digital form, then content of salts of heavy metals is additionally found by illumination of sample of milk along normal to surface by coherent monochromatic radiation in visible region of spectrum with wave length λ4 different from radiation wave lengths of three sources. Spectrum of radiation scattered back in visible and near ultraviolet ranges ( (λаb) ) is recorded. Gradient of relative intensity
Figure 00000005
is calculated in advance. After this its value is compared with a priory set value N and, if Δ4≥N, then judgment on presence of impurities in the form of salts of heavy metals in milk is made. Concentration of impurities is found by deviation of maximum of peak of laser radiation with wave length λ1 scattered back. Fractions of fat and protein in total mass are computed by empirical formulas with use of coefficients obtained beforehand and correction for concentration of salts of heavy metals proportional to
Figure 00000006
, where
Figure 00000007
is maximum of intensity of peak of radiation scattered back in wave range λx1x2. EFFECT: widened application field of method thanks to possibility of simultaneous determination of concentration of salts of heavy metals, fat and protein in milk, raised efficiency of ecological control over milk products. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам оптического анализа многокомпонентных мелкодисперсных сред, и может быть использовано для автоматического экспрессивного анализа концентрации компонент среды и концентрации солей тяжелых металлов в ее составе, например для сертификационных испытаний молока по параметрам пищевой ценности, то есть концентрации жира и белка, а также по содержанию в нем солей тяжелых металлов: свинца, кадмия, цинка, ртути, мышьяка. The invention relates to measuring technique, in particular to devices for optical analysis of multicomponent fine media, and can be used for automatic express analysis of the concentration of medium components and the concentration of heavy metal salts in its composition, for example, for certification tests of milk by nutritional parameters, i.e. fat concentration and protein, as well as the content in it of salts of heavy metals: lead, cadmium, zinc, mercury, arsenic.

Известен способ определения содержания жира и белка в молоке, предусматривающий облучение контролируемой пробы каждого из компонент электромагнитным потоком, измерение полной индикатрисы рассеяния компонента, определение расчетным путем оптимальных углов рассеяния для каждой из компонент и последующее установление содержания каждого компонента в пробе молока по интенсивности излучения, рассеянного под оптимальными углами [1]. Преимуществом способа является возможность одновременного определения концентрации жира и белка в молоке без предварительного разведения пробы, достаточно высокая точность, сравнимая с точностью контрольных способов химического типа (Розе-Готлиба, Кьельдаля, Героера). Однако способ имеет определенные недостатки:
- снижение точности определения жира и белка за счет сезонных колебаний оптических свойств молока и его степени гомогенизации;
- высокая трудоемкость тарировки, связанная с необходимостью регистрации индикатрисы рассеяния от каждой из компонент;
- сложность в определении оптимальных углов для каждого компонента расчетным путем с использованием данных, полученных экспериментально;
- достаточно большие габариты любого варианта устройства, реализующего способ, за счет регистрации рассеяния от пробы молока вперед;
- снижение точности за счет регистрации абсолютного значения интенсивности рассеянного светового потока на оптимальных углах индикатрисы рассеяния;
- невозможность определения концентрации солей тяжелых металлов в составе молока, поскольку существенных возмущений в структуру индикатрисы рассеяния их присутствие не вносит.
A known method for determining the content of fat and protein in milk, comprising irradiating a controlled sample of each component with an electromagnetic flux, measuring the total scattering indicatrix of the component, determining by calculation the optimal scattering angles for each component, and then establishing the content of each component in the milk sample from the radiation intensity scattered at optimal angles [1]. The advantage of the method is the ability to simultaneously determine the concentration of fat and protein in milk without preliminary dilution of the sample, sufficiently high accuracy, comparable with the accuracy of the control methods of the chemical type (Rose-Gottlieb, Kjeldahl, Heroer). However, the method has certain disadvantages:
- reduced accuracy in determining fat and protein due to seasonal fluctuations in the optical properties of milk and its degree of homogenization;
- the high complexity of calibration associated with the need to register the scattering indicatrix from each of the components;
- the difficulty in determining the optimal angles for each component by calculation using data obtained experimentally;
- sufficiently large dimensions of any variant of the device that implements the method, due to the registration of scattering from the milk sample forward;
- a decrease in accuracy due to registration of the absolute value of the intensity of the scattered light flux at the optimal angles of the scattering indicatrix;
- the impossibility of determining the concentration of salts of heavy metals in the composition of milk, since their presence does not introduce significant disturbances in the structure of the scattering indicatrix.

Атомно-эмиссионный способ определения солей тяжелых металлов в составе жидких молочных продуктов [2] предусматривает возбуждение спектра испускания предварительно подготовленного образца с помощью дугового, искрового разряда или плазмотрона, что обеспечивает переход атомов, ионов из возбужденного состояния в более энергетически низкое с соответствующим излучением и последующий анализ спектров излучения. Несмотря на возможности способа определять до 35 химических элементов он требует сложной подготовки контролируемой пробы и не позволяет определять концентрацию компонентов многокомпонентной среды, в частности молока, в составе которого находятся соли тяжелых металлов. The atomic emission method for the determination of heavy metal salts in the composition of liquid dairy products [2] provides for the excitation of the emission spectrum of a previously prepared sample using an arc, spark discharge or plasma torch, which ensures the transition of atoms, ions from an excited state to a lower energy state with the corresponding radiation and subsequent analysis of radiation spectra. Despite the possibilities of the method to determine up to 35 chemical elements, it requires complex preparation of a controlled sample and does not allow determining the concentration of components of a multicomponent medium, in particular milk, which contains salts of heavy metals.

Способ атомно-абсорбционной спектроскопии [3] заключается в измерении поглощения резонансной линии свободными атомами определяемой соли тяжелого металла, находящимися в невозбужденном состоянии, при прохождении оптического излучения через атомный пар определяемого элемента, получаемый с помощью воздушно-ацетиленового или азотно-ацетиленового пламени. Преимуществом метода является высокая селективность, возможность одновременного определения нескольких солей тяжелых металлов, хорошая точность. Однако помимо сложности аппаратурной реализации, процедуры подготовки пробы, способ также не позволяет одновременно в режиме экспресс-анализа контролировать отдельные компоненты многокомпонентной смеси, в частности содержания жира и белка в молоке. The method of atomic absorption spectroscopy [3] consists in measuring the absorption of the resonance line by the free atoms of the determined heavy metal salt in an unexcited state when optical radiation passes through the atomic vapor of the element being determined, obtained using an air-acetylene or nitrogen-acetylene flame. The advantage of the method is high selectivity, the ability to simultaneously determine several salts of heavy metals, good accuracy. However, in addition to the complexity of the hardware implementation, the sample preparation procedure, the method also does not allow simultaneous control of individual components of a multicomponent mixture in the express analysis mode, in particular, the content of fat and protein in milk.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является способ определения белка и жира в составе молока, включающий освещение пробы молока тремя когерентными монохроматическими источниками излучения с тремя разными длинами волн, регистрацию рассеянного назад излучения приемником, преобразование сигнала и вычисление массовой доли жира и белка по эмпирическим формулам [4]. Способ имеет ряд существенных преимуществ при определении концентрации жира и белка в молоке:
- обеспечивает высокую точность и стабильность показаний за счет введения трех источников излучения и в результате учета информации о степени гомогенизации, сезонных изменениях и особенностей технологических процессов различных молокоперерабатывающих предприятий;
- упрощает процесс тарировки устройства, реализующего способ, за счет использования при тарировке не отдельных компонент (жира или белка), а пробы с известным содержанием жира и белка, измеренным контрольными способами;
- уменьшает габаритные размеры любого конструктивного решения способа за счет регистрации излучения, рассеянного назад в тонком слое продукта;
- обеспечивает возможность контроля жира и белка непосредственно в технологической таре.
The closest in technical essence and the achieved results to the invention is a method for determining protein and fat in milk, including lighting a milk sample with three coherent monochromatic radiation sources with three different wavelengths, registering the backscattered radiation by the receiver, converting the signal and calculating the mass fraction of fat and protein according to empirical formulas [4]. The method has several significant advantages in determining the concentration of fat and protein in milk:
- provides high accuracy and stability of readings due to the introduction of three radiation sources and as a result of taking into account information about the degree of homogenization, seasonal changes and features of technological processes of various milk processing enterprises;
- simplifies the calibration process of the device that implements the method, due to the use, when calibrating, not of individual components (fat or protein), but of a sample with a known fat and protein content, measured by control methods;
- reduces the overall dimensions of any constructive solution of the method due to registration of radiation scattered back in a thin layer of the product;
- provides the ability to control fat and protein directly in the technological container.

Существенным недостатком способа-прототипа является невозможность одновременного с измерением концентрации жира и белка контроля наличия солей тяжелых металлов в молоке. Эта проблема в настоящее время актуальна как для экологических служб, служб МЧС, сертификационных лабораторий, так и для лабораторий крупных фермерских хозяйств, поскольку в настоящее время от 12 до 15% молочных продуктов не соответствуют требованиям стандартов по показателям качества. A significant disadvantage of the prototype method is the impossibility of simultaneous with the measurement of the concentration of fat and protein control the presence of salts of heavy metals in milk. This problem is currently relevant both for environmental services, services of the Ministry of Emergencies, certification laboratories, and laboratories of large farms, since currently from 12 to 15% of dairy products do not meet the requirements of standards for quality indicators.

Задачей изобретения является расширение области применения способа за счет одновременного определения концентрации солей тяжелых металлов, жира и белка в молоке, повышения эффективности экологического контроля молочных продуктов. The objective of the invention is to expand the scope of the method by simultaneously determining the concentration of salts of heavy metals, fat and protein in milk, increasing the effectiveness of environmental control of dairy products.

Каждый отличительный признак тесно связан с поставленной целью. Each distinguishing feature is closely related to the goal.

Указанная цель достигается способом, отличающимся тем, что пробу молока освещают поочередно, приемник устанавливают под углом 30-40o к направлению падения интенсивности рассеянного назад излучения I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 , а сигнал преобразуют в цифровую форму соответственно U1, U2, U3, затем дополнительно находят содержание солей тяжелых металлов, освещая пробу по нормали к поверхности когерентным монохроматическим излучением в видимой области спектра с длиной волны λ4, отличной от длин волн излучения трех источников, и регистрируют спектр излучения, рассеянного назад в видимом и ближнем ИК диапазонах λab, предварительно рассчитывают градиент относительной интенсивности

Figure 00000008
, сравнивают его значение с заданной величиной N и при Δ4≥N судят о наличии примесей в виде солей тяжелых металлов в молоке, определяют концентрацию примеси по отношению максимума пика рассеянного излучения в спектральной области λx1x2 и интенсивности рассеянного назад излучения лазера с длиной волны λ1, причем вычисления массовой доли жира и белка по эмпирическим формулам осуществляют с использованием полученных ранее коэффициентов и поправки на концентрацию солей тяжелых металлов, пропорциональной
Figure 00000009

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения указанного результата, поскольку наличие их позволяет использовать способ как для определения концентрации жира и белка в молоке, так и для определения наличия и концентрации солей тяжелых металлов в составе жидких молочных продуктов, расширяет его область применения при решении экологических и сертификационных задач путем экспресс-анализа молока как сырого, так и взятого на различных этапах технологического процесса.This goal is achieved by a method characterized in that the milk sample is illuminated alternately, the receiver is set at an angle of 30-40 o to the direction of decrease in the intensity of the backscattered radiation I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 , and the signal is converted into digital form, respectively, U 1 , U 2 , U 3 , then additionally find the content of salts of heavy metals, illuminating the sample normal to the surface with coherent monochromatic radiation in the visible region of the spectrum with a wavelength λ4 different from the radiation wavelengths of three sources , and register the spectrum of radiation scattered back in the visible and near infrared ranges λ ab , the relative intensity gradient is preliminarily calculated
Figure 00000008
, compare its value with a given value of N and, for Δ 4 ≥N, evaluate the presence of impurities in the form of salts of heavy metals in milk, determine the concentration of the impurity by the ratio of the peak of scattered radiation in the spectral region λ x1x2 and the intensity of the backscattered laser radiation with wavelength λ1, and the calculation of the mass fraction of fat and protein according to empirical formulas is carried out using the previously obtained coefficients and corrections for the concentration of salts of heavy metals, proportional to
Figure 00000009

These signs are essential and interconnected causally with the formation of a combination of essential signs necessary and sufficient to achieve the specified result, since their presence allows you to use the method both to determine the concentration of fat and protein in milk, and to determine the presence and concentration of salts heavy metals in the composition of liquid dairy products, expanding its scope in solving environmental and certification problems by express analysis and as a raw milk, and taken at different stages of the process.

Способ осуществляют следующим образом. Контролируемый продукт освещают поочередно тремя когерентными монохроматическими источниками излучения с тремя разными длинами волн, приемник устанавливают под углом 30-40o к направлению падения интенсивности рассеянного назад излучения I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 , а сигнал преобразуют в цифровую форму соответственно U1, U2, U3, затем дополнительно находят содержание солей тяжелых металлов, освещая пробу по нормали к поверхности когерентным монохроматическим излучением в видимой области спектра с длиной волны λ4, отличной от длин волн излучения трех источников и регистрируют спектр излучения, рассеянного назад в видимом и ближнем ИК диапазонах λab, предварительно рассчитывают градиент относительной интенсивности:

Figure 00000010

где
Figure 00000011
- интенсивности рассеянного излучения от дополнительного источника излучения с длиной волны λ4, измеренные на длинах волн λa и λb.The method is as follows. The controlled product is illuminated alternately with three coherent monochromatic radiation sources with three different wavelengths, the receiver is set at an angle of 30-40 o to the direction of the intensity of the backscattered radiation I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 , and the signal is converted into digital form, respectively, U 1 , U 2 , U 3 , then additionally find the content of salts of heavy metals, illuminating the sample normal to the surface with coherent monochromatic radiation in the visible region of the spectrum with a wavelength λ4 different from the radiation wavelengths of three sources and register the spectrum of radiation scattered back in the visible and near infrared ranges λ ab , the relative intensity gradient is preliminarily calculated:
Figure 00000010

Where
Figure 00000011
- the intensities of the scattered radiation from an additional radiation source with a wavelength of λ4, measured at wavelengths λ a and λ b .

Сравнивают значение градиента с заданной величиной N и при N≤Δ4 судят о наличии примесей в виде солей тяжелых металлов в молоке, определяют концентрацию примесей по отношению максимума пика рассеянного излучения в спектральной области λx1x и интенсивности рассеянного назад излучения лазера с длиной волны λ1.The gradient value is compared with a given value of N and, for N≤Δ 4, the presence of impurities in the form of heavy metal salts in milk is judged, the concentration of impurities is determined by the ratio of the peak of scattered radiation in the spectral region λ x1x and the intensity of the backscattered laser radiation with a length waves λ1.

Вычисления массовой доли жира и белка по типичным для многопараметрических датчиков эмпирическим формулам вида:
i = α1lnU12lnU23lnU34δ1
i = α5lnU16lnU27lnU38δ2, (2)
где δ1 - малая поправка, связанная с сезонными изменениями состава молока или с особенностями технологических процессов;
δ2 - малая поправка, связанная с наличием примесей в молоке.
Calculations of the mass fraction of fat and protein using empirical formulas of the form typical for multiparameter sensors:
Cj i = α 1 lnU 1 + α 2 lnU 2 + α 3 lnU 3 + α 4 δ 1
Cb i = α 5 lnU 1 + α 6 lnU 2 + α 7 lnU 3 + α 8 δ 2 , (2)
where δ 1 is a small correction associated with seasonal changes in the composition of milk or with the features of technological processes;
δ 2 is a small correction associated with the presence of impurities in milk.

α1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 - калибровочные коэффициенты, определяемые экспериментально в процессе калибровки.α 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 — calibration coefficients determined experimentally during the calibration process.

При Δ4≥N α4 = α8 = 1.When Δ 4 ≥N, α 4 = α 8 = 1.

Если Δ4≤N, то концентрация солей тяжелых металлов больше предельно допустимых значений. В таком случае определяют максимум пика рассеянного излучения от дополнительного источника с длиной волны

Figure 00000012
в спектральной области λx1x2, расположенной внутри диапазона λab. Затем рассчитывают отношение
Figure 00000013
к интенсивности рассеянного излучения с длиной волны λ1 I p λ1 , то есть
Figure 00000014
.If Δ 4 ≤N, then the concentration of salts of heavy metals is more than the maximum permissible values. In this case, determine the maximum peak of the scattered radiation from an additional source with a wavelength
Figure 00000012
in the spectral region λ x1x2 located within the range λ ab . Then calculate the ratio
Figure 00000013
to the intensity of scattered radiation with a wavelength of λ1 I p λ1 , i.e
Figure 00000014
.

Концентрацию солей тяжелых металлов в жидких молочных продуктах Сстм определяют по зависимости:

Figure 00000015

где F - функция, установленная эмпирическим путем.The concentration of salts of heavy metals in liquid dairy products With STM is determined by the dependence:
Figure 00000015

where F is a function established empirically.

Изменение интенсивности

Figure 00000016
с увеличением концентрации солей тяжелых металлов связано с эффектом примесного тушения [5].Intensity change
Figure 00000016
with an increase in the concentration of salts of heavy metals is associated with the effect of impurity quenching [5].

Концентрацию жира и белка определяют по формуле (2), где α4≠α8≠1, а определены предварительно экспериментально;
δ1 - малая поправка, связанная с сезонными изменениями состава молока или с особенностями технологических процессов;
δ2 - малая поправка, зависящая от отношения

Figure 00000017
.The concentration of fat and protein is determined by the formula (2), where α 4 ≠ α 8 ≠ 1, and previously determined experimentally;
δ 1 - a small correction associated with seasonal changes in the composition of milk or with the features of technological processes;
δ 2 - small correction, depending on the ratio
Figure 00000017
.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3. The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3.

На фиг. 1 представлен спектр рассеяния от молока при отсутствии в нем примесей в видимом и ближнем ИК диапазонах

Figure 00000018
зарегистрированный при освещении молока дополнительным источником когерентного монохроматического излучения с длиной волны λ4. В диапазоне длин волн λx1x2 наблюдается характеристический пик спектра с интенсивностью
Figure 00000019
.In FIG. 1 shows the scattering spectrum from milk in the absence of impurities in it in the visible and near infrared ranges
Figure 00000018
registered when illuminating milk with an additional source of coherent monochromatic radiation with a wavelength of λ4. In the wavelength range λ x1x2 there is a characteristic peak of the spectrum with an intensity
Figure 00000019
.

На фиг.2 показан спектр рассеяния от молока, содержащего примеси в виде солей тяжелых металлов, в видимом и ближнем ИК диапазоне

Figure 00000020
зарегистрированный при дополнительном освещении пробы молока по нормали к поверхности когерентным монохроматическим излучением в видимой области спектра с длиной волны λ4. Появление примесей такого рода сопровождается изменением интенсивности максимума пика рассеянного излучения
Figure 00000021
в спектральной области λx1x2, расположенной внутри диапазона λab.Figure 2 shows the scattering spectrum from milk containing impurities in the form of salts of heavy metals, in the visible and near infrared range
Figure 00000020
detected by additional illumination of a milk sample along the normal to the surface by coherent monochromatic radiation in the visible region of the spectrum with a wavelength of λ4. The appearance of impurities of this kind is accompanied by a change in the intensity of the peak maximum of the scattered radiation
Figure 00000021
in the spectral region λ x1x2 located within the range λ ab .

На фиг. 3 показаны спектры рассеяния при освещении молока с содержанием жира Сf= 3,5% и белка Ср=3,28% (кривая 1-1) и того же молока с микроконцентрациями соли свинца Рb(СН3СОО)2 0,09 мг/л (кривая 1-2), 0,31 мг/л (кривая 1-3);), 5,51 мг/л (кривая 1-4).In FIG. Figure 3 shows the scattering spectra under illumination of milk with a fat content of C f = 3.5% and protein C p = 3.28% (curve 1-1) of the same milk with micro concentrations of lead salt Pb (CH 3 COO) 2 0.09 mg / l (curve 1-2), 0.31 mg / l (curve 1-3);), 5.51 mg / l (curve 1-4).

Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", поскольку может быть осуществлено при помощи известных средств производства и существующей технологии. The invention meets the criterion of "industrial applicability", because it can be carried out using known means of production and existing technology.

Пример. Example.

Кювету с пробой чистого молока с содержанием жира Сf=3,53% и белка Ср= 3,28%, определенными предварительно по методу Розе-Готлиба, освещали по нормали к поверхности поочередно тремя источниками когерентного монохроматического излучения с длинами волн λ1=0,69 мкм, λ2=0,83 мкм, λ3=1,32 мкм, используя опытный образец устройства [4], взятого в качестве прототипа. Интенсивности рассеянного назад излучения от источников с длинами волн λ1, λ2, λ3 - I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 регистрировали приемником излучения, установленным под углом 34 градуса к направлению падения, и после преобразования сигналов с приемников излучения в цифровую форму получали соответственно U1=0,6 (отн. ед); U2=0,58(отн. ед); U3=0,18 (отн. ед).A cuvette with a sample of pure milk with a fat content of C f = 3.53% and protein C p = 3.28%, previously determined by the Rose-Gottlieb method, was illuminated along the normal to the surface alternately with three sources of coherent monochromatic radiation with wavelengths λ1 = 0 , 69 μm, λ2 = 0.83 μm, λ3 = 1.32 μm, using a prototype device [4], taken as a prototype. Intensities of backscattered radiation from sources with wavelengths λ1, λ2, λ3 - I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 registered with a radiation receiver installed at an angle of 34 degrees to the direction of incidence, and after converting the signals from the radiation receivers into digital form, respectively, U 1 = 0.6 (rel. units); U 2 = 0.58 (rel. Units); U 3 = 0.18 (rel. Units).

Затем освещали кювету с той же пробой молока по нормали к поверхности когерентным монохроматическим излучением в видимой области спектра с длиной волны λ4=0,512 мкм, регистрировали спектр излучения, рассеянного назад (фиг. 3, кривая 1-1), с помощью установки "Jobin Yvon" в диапазоне λab-0,5-0,75 мкм и рассчитывали градиент относительной интенсивности

Figure 00000022
. Рассчитывали по полученным данным и при использовании результатов предварительной калибровки массовые доли жира и белка в пробе.Then, a cuvette with the same milk sample was illuminated normal to the surface with coherent monochromatic radiation in the visible spectrum with a wavelength of λ4 = 0.512 μm, the spectrum of radiation scattered backward was recorded (Fig. 3, curve 1-1) using the Jobin Yvon setup "in the range of λ ab -0.5-0.75 μm and the relative intensity gradient was calculated
Figure 00000022
. The mass fractions of fat and protein in the sample were calculated from the data obtained and using the results of preliminary calibration.

Для сравнения промежуточных результатов определяли максимум пика рассеянного излучения в области 0,65-0,7 мкм - 2600 отн.ед. и рассчитали отношение Ipmax0,5-0,7/U1=35,14•102.To compare the intermediate results, the maximum of the scattered radiation peak was determined in the region of 0.65-0.7 μm - 2600 rel. and calculated the ratio I pmax 0.5-0.7 / U 1 = 35.14 • 10 2 .

Результаты измерений и расчетов занесены в таблицу. The results of measurements and calculations are listed in the table.

Затем были приготовлены из этого же молока еще пробы с микроконцентрациями соли свинца Рb(СН3СОО)2 и подвергнуты аналогичным исследованиям. Спектры излучения, рассеянного назад, показаны на фиг.3 (кривая 1-2 для концентрации 0,09 мг/л; кривая 1-3 для концентрации 0,31 мг/л; кривая 1-4 для концентрации 5,51 мг/л). Окончательные и промежуточные результаты даны в таблице. Концентрация соли определялась по формуле (3).Then, samples were also prepared from the same milk with microconcentrations of lead salt Pb (CH 3 COO) 2 and subjected to similar studies. The backscattered emission spectra are shown in FIG. 3 (curve 1-2 for a concentration of 0.09 mg / L; curve 1-3 for a concentration of 0.31 mg / L; curve 1-4 for a concentration of 5.51 mg / L ) The final and intermediate results are given in the table. The salt concentration was determined by the formula (3).

Список обозначений по заявке
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА МОЛОКА
λ1, λ2, λ3 - длины волн трех источников когерентного монохромического излучения;
I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 - интенсивности рассеянного излучения каждого источника;
U1,U2,U3 - сигналы фотоприемников после преобразования в цифровую форму;
λ4 - длина волны дополнительного когерентного монохроматического источника излучения в видимой области спектра;

Figure 00000023
- спектр рассеянного излучения в области углов 30-40 градусов по отношению к падающему пучку;
λab - диапазон длин волн в видимом и ближнем ИК диапазоне, где регистрируют спектр
Figure 00000024
;
Figure 00000025
- градиент относительной интенсивности, где
Figure 00000026
- интенсивности рассеянного излучения от дополнительного источника излучения с длиной волны λ4, измеренные на длинах волн λa и λb;
a и λb) - длина диапазона как разность длин волн начала и конца диапазона;
N - априорно заданная величина, соответствующая градиенту относительной интенсивности, при допустимой концентрации соли тяжелого металла в продукте;
Figure 00000027
- максимум интенсивности пика рассеянного излучения в диапазоне волн λx1x2, расположенном внутри диапазона λab.Application designation list
METHOD FOR DETERMINING THE MILK COMPOSITION
λ1, λ2, λ3 — wavelengths of three sources of coherent monochromatic radiation;
I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 - the intensity of the scattered radiation of each source;
U 1 , U 2 , U 3 - signals of photodetectors after conversion to digital form;
λ4 is the wavelength of an additional coherent monochromatic radiation source in the visible region of the spectrum;
Figure 00000023
- the spectrum of scattered radiation in the region of angles 30-40 degrees with respect to the incident beam;
λ ab - wavelength range in the visible and near IR range, where the spectrum is recorded
Figure 00000024
;
Figure 00000025
- gradient of relative intensity, where
Figure 00000026
- the intensities of the scattered radiation from an additional radiation source with a wavelength of λ4, measured at wavelengths λ a and λ b ;
a and λ b ) is the length of the range as the difference between the wavelengths of the beginning and end of the range;
N is an a priori specified value corresponding to a gradient of relative intensity, with an allowable concentration of heavy metal salt in the product;
Figure 00000027
- the maximum intensity of the peak of scattered radiation in the wavelength range λ x1x2 located within the range λ ab .

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР, 857869, МПК G 01 N 33/06, 1981 г.
Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR, 857869, IPC G 01 N 33/06, 1981

2. Майстренко В. Н. , Хамитов Р.З., Будников Г.К. Экологоаналитический мониторинг супертоксикантов. - М.: Химия, 1996. 2. Maistrenko V.N., Khamitov R.Z., Budnikov G.K. Environmental and analytical monitoring of supertoxicants. - M .: Chemistry, 1996.

3. Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.: Химия, 1982. 3. Britske M.E. Atomic absorption spectrochemical analysis. M .: Chemistry, 1982.

4. Патент РФ 2110065, МПК G 01 N 33/04, 1998 г. 4. RF patent 2110065, IPC G 01 N 33/04, 1998

5. Суминов В.М., Могильная Т.Ю., Гребенюк Е.И. и др. Разработка лазерного оптоэлектронного прибора для экспресс-анализа жидких молочных продуктов. Научные труды, выпуск 2. 1999 год. МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского. - 5 с. 5. Suminov V.M., Mogilnaya T.Yu., Grebenyuk E.I. et al. Development of a laser optoelectronic device for express analysis of liquid dairy products. Scientific works, issue 2. 1999. MATI-RSTU named after K.E. Tsiolkovsky. - 5 sec.

Claims (1)

Способ определения состава молока, включающий освещение пробы молока тремя когерентными монохроматическими источниками излучения с разными длинами волн, регистрацию рассеянного назад излучения приемником, преобразование сигнала и вычисление массовой доли жира и белка по эмпирическим формулам, отличающийся тем, что пробу молока освещают поочередно, приемник устанавливают под углом 30-40oC к направлению падения интенсивности рассеянного назад излучения I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 , а сигналы преобразуют в цифровую форму соответственно U1, U2, U3, затем дополнительно находят содержание солей тяжелых металлов путем освещения пробы по нормали к поверхности когерентным монохроматическим излучением в видимой области спектра с длиной волны λ4, отличной от длин волн излучения трех источников, и регистрируют спектр излучения, рассеянного назад в видимом и ближнем ИК-диапазоне (λаb), предварительно рассчитывают градиент относительной интенсивности
Figure 00000028
, сравнивают его значения с априорно заданной величиной N и при Δ4≥N судят о наличии примесей в виде солей тяжелых металлов в молоке, определяют концентрацию примесей по отношению максимума пика рассеянного назад излучения лазера с длиной волны λ1, причем вычисление массовой доли жира и белка по эмпирическим формулам осуществляют с использованием полученных ранее коэффициентов и поправки на концентрацию солей тяжелых металлов, пропорциональную
Figure 00000029
, где
Figure 00000030
- максимум интенсивности пика рассеянного излучения в диапазоне волн λx1x2.
A method for determining the composition of milk, including illuminating a milk sample with three coherent monochromatic radiation sources with different wavelengths, registering the backscattered radiation with a receiver, converting the signal and calculating the mass fraction of fat and protein using empirical formulas, characterized in that the milk sample is illuminated alternately, the receiver is set under angle of 30-40 o C to the direction of fall of the intensity of the backscattered radiation I p λ1 , I p λ2 , I p λ3 and the signals are converted into digital form, respectively, U 1 , U 2 , U 3 , then additionally find the content of salts of heavy metals by illuminating the sample normal to the surface with coherent monochromatic radiation in the visible region of the spectrum with a wavelength of λ 4 different from the radiation wavelengths of three sources and recorded spectrum of radiation scattered back into the visible and near infrared range (λ ab), a pre-calculated gradient relative intensity
Figure 00000028
, compare its values with an a priori set value of N and, for Δ 4 ≥N, evaluate the presence of impurities in the form of salts of heavy metals in milk, determine the concentration of impurities from the ratio of the peak maximum of backscattered laser radiation with a wavelength of λ 1 , moreover, the calculation of the mass fraction of fat and protein according to empirical formulas is carried out using previously obtained coefficients and corrections for the concentration of salts of heavy metals, proportional
Figure 00000029
where
Figure 00000030
- the maximum intensity of the peak of scattered radiation in the wavelength range λ x1x2 .
RU2000102770/13A 2000-02-03 2000-02-03 Method determining composition of milk RU2196985C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000102770/13A RU2196985C2 (en) 2000-02-03 2000-02-03 Method determining composition of milk

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000102770/13A RU2196985C2 (en) 2000-02-03 2000-02-03 Method determining composition of milk

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000102770A RU2000102770A (en) 2001-12-20
RU2196985C2 true RU2196985C2 (en) 2003-01-20

Family

ID=20230217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000102770/13A RU2196985C2 (en) 2000-02-03 2000-02-03 Method determining composition of milk

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196985C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004102186A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Gleb Igorevich Andreev Method for forming a database for determining biological agents and chemical substances
WO2012037974A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 Delaval Holding Ab Determination of attributes of liquid substances
RU2531026C1 (en) * 2013-04-16 2014-10-20 Арнольд Митрофанович Скрипкин Method of laser-spark emission determination of arsenic in food raw material and foodstuff
RU2629839C1 (en) * 2016-09-19 2017-09-04 Андрей Николаевич Лобанов Method for determining palm oil content in milk
RU2733691C1 (en) * 2020-05-09 2020-10-06 Сергей Станиславович Беднаржевский Method and device for determining fat, protein in milk and fat in cheese
RU2790807C1 (en) * 2022-04-07 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method and flow device for determining percentage concentrations of milk components in a flow

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004102186A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-25 Gleb Igorevich Andreev Method for forming a database for determining biological agents and chemical substances
WO2012037974A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 Delaval Holding Ab Determination of attributes of liquid substances
US9316605B2 (en) 2010-09-22 2016-04-19 Delaval Holding Ab Determination of attributes of liquid substances
RU2531026C1 (en) * 2013-04-16 2014-10-20 Арнольд Митрофанович Скрипкин Method of laser-spark emission determination of arsenic in food raw material and foodstuff
RU2629839C1 (en) * 2016-09-19 2017-09-04 Андрей Николаевич Лобанов Method for determining palm oil content in milk
RU2733691C1 (en) * 2020-05-09 2020-10-06 Сергей Станиславович Беднаржевский Method and device for determining fat, protein in milk and fat in cheese
RU2790807C1 (en) * 2022-04-07 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method and flow device for determining percentage concentrations of milk components in a flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5895064B2 (en) Flow type single particle spectrometer
EP2433117B1 (en) Method and apparatus for measuring fluorescent material in a liquid
Zhou et al. Determination of trace ions of cobalt and copper by UV–vis spectrometry in purification process of zinc hydrometallurgy
RU2196985C2 (en) Method determining composition of milk
Zhang et al. Ultrasensitive detection of lead (II) ion by dark-field spectroscopy and glutathione modified gold nanoparticles
EP1284417A3 (en) Multi-component analyzing apparatus
KR20170052256A (en) Apparatus and method for measuring concentration of material
Bunaciu et al. Vibrational spectroscopy applications in biomedical, pharmaceutical and food sciences
Ahmed et al. Separation of fluorescence and elastic scattering from algae in seawater using polarization discrimination
EP2213999A1 (en) Calculation method for absorbance via spectroscopic analysis apparatus
WO2001092820A1 (en) Method and device for determining the thickness of transparent organic layers
WO2009092864A3 (en) Spectrofluorometer using monochromators
Reble et al. Quantitative Raman spectroscopy in turbid media
DE3204146A1 (en) Method of measuring the composition and local concentration of substances at surfaces
US8730467B2 (en) Spectroscopic probe and method for detecting an inhomogeneity
JP2000258346A (en) Quantitative analytical method for substrate by raman spectroscopy
EP0187675A2 (en) Method of detection and quantitative determination of sulfur and sulfur monitor using the method
WO2005028062A2 (en) Method and apparatus for the separation of fluorescence and elastic scattering produced by broadband illumination using polarization discrimination techniques
WO2007113727A2 (en) A portable food and/or beverage analyzer and a method of analyzing a food and/or beverage in the field
Höhl et al. Efficient procedure for the measurement of preresonant excitation profiles in UV Raman spectroscopy
JP3545928B2 (en) Magnesium ion concentration measurement device
JPH0377003A (en) Method for measuring coating amount of oil on surface of steel sheet
RU2774152C1 (en) Method for determining polyorganosiloxanes by means of high-resolution atomic absorption spectrometry with a continuous spectral source in the mode of electrothermal sample atomisation
RU2215285C1 (en) X-ray/luminescent method determining concentration of nitrogen defects in diamonds
WO2016009548A1 (en) Optical analysis device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050204