RU2399047C1 - Multi-channel automated system for control of milk coagulation - Google Patents

Multi-channel automated system for control of milk coagulation Download PDF

Info

Publication number
RU2399047C1
RU2399047C1 RU2009113889/28A RU2009113889A RU2399047C1 RU 2399047 C1 RU2399047 C1 RU 2399047C1 RU 2009113889/28 A RU2009113889/28 A RU 2009113889/28A RU 2009113889 A RU2009113889 A RU 2009113889A RU 2399047 C1 RU2399047 C1 RU 2399047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
milk
sensors
coagulation
viscosity
milk coagulation
Prior art date
Application number
RU2009113889/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Михайлович Осинцев (RU)
Алексей Михайлович Осинцев
Оксана Юрьевна Лапшакова (RU)
Оксана Юрьевна Лапшакова
Андрей Львович Чеботарев (RU)
Андрей Львович Чеботарев
Владимир Ильич Брагинский (RU)
Владимир Ильич Брагинский
Николай Александрович Бахтин (RU)
Николай Александрович Бахтин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority to RU2009113889/28A priority Critical patent/RU2399047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2399047C1 publication Critical patent/RU2399047C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: moment of milk coagulation is detected by instrument through change in its efficient viscosity with the help of one or several sensors. Multi-channel system for control of milk coagulation comprises several groups of analog inputs for sensors of pH measurement and activity of ions with the help of ion-selective electrodes. Besides multi-channel system for control of milk coagulation comprises group of analogue inputs for thermometric sensors of viscosity based on thermocouples, and for sensors of temperature based on silicon thermoresistors. Using several groups makes it possible to conduct simultaneous monitoring of temperature, viscosity, active acidity and activity of calcium ions in process of milk coagulation.
EFFECT: development of automated device for simultaneous monitoring of several physical-chemical parametres of milk in process of its coagulation, having proper accuracy and reliability, and low cost.
2 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно представляет собой прибор для одновременного мониторинга нескольких физико-химических параметров молока в процессе его свертывания, например температуры, вязкости, активной кислотности, активности ионов кальция (или других ионов в зависимости от выбора ион-селективных электродов). Момент свертывания молока определяется прибором по изменению его эффективной вязкости с помощью одного или нескольких датчиков.The invention relates to the food industry, namely, it is a device for simultaneous monitoring of several physico-chemical parameters of milk in the process of coagulation, for example, temperature, viscosity, active acidity, activity of calcium ions (or other ions, depending on the choice of ion-selective electrodes). The clotting moment of milk is determined by the device by changing its effective viscosity using one or more sensors.

В настоящее время для определения момента коагуляции молока используется целый ряд физико-химических методов [1]. Однако для применения в условиях промышленного производства подходят лишь немногие из них. Наиболее широко используются специальные вискозиметры, принцип действия которых основан на измерении сопротивления поступательному или крутильному колебательному движению датчика.Currently, a number of physicochemical methods are used to determine the moment of milk coagulation [1]. However, only a few of them are suitable for use in industrial production. The most widely used are special viscometers, the principle of which is based on measuring the resistance to translational or torsional vibrational motion of the sensor.

К недостаткам вискозиметров можно отнести наличие внутренних подвижных деталей и, как следствие, относительно высокая сложность и стоимость конструкции.The disadvantages of viscometers include the presence of internal moving parts and, as a result, the relatively high complexity and cost of construction.

Прототипом предлагаемого изобретения является автоматизированное двухканальное устройство для комплексного мониторинга процесса свертывания молока [2]. Принцип его действия основан на одновременном мониторинге двух технологических параметров молока: вязкости и активной кислотности.The prototype of the invention is an automated two-channel device for integrated monitoring of the process of coagulation of milk [2]. The principle of its action is based on the simultaneous monitoring of two technological parameters of milk: viscosity and active acidity.

К недостаткам вышеупомянутого прибора можно отнести то, что прибор позволяет проводить измерение всего двух параметров молока (вязкость и рН), нуждается в применении внешнего потенциометра для измерения активной кислотности и, кроме того, для контроля за температурой среды необходим дополнительный отдельный термометр.The disadvantages of the aforementioned device include the fact that the device allows measurement of only two parameters of milk (viscosity and pH), requires the use of an external potentiometer to measure active acidity, and, in addition, an additional separate thermometer is required to monitor the temperature of the medium.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание автоматизированного устройства для одновременного мониторинга нескольких (до 16) физико-химических параметров молока в процессе его свертывания, обладающего хорошей точностью и надежностью, невысокой стоимостью.The technical task of the invention is the creation of an automated device for simultaneous monitoring of several (up to 16) physico-chemical parameters of milk in the process of coagulation, which has good accuracy and reliability, low cost.

Техническая задача достигается за счет того, что в разработанном устройстве используется несколько групп аналоговых входов для датчиков различного назначения, сгруппированных по типу сигнала, его уровню и входному сопротивлению. Можно выделить четыре основных группы входов прибора.The technical problem is achieved due to the fact that the developed device uses several groups of analog inputs for sensors for various purposes, grouped by the type of signal, its level and input resistance. Four main groups of device inputs can be distinguished.

К первой группе относятся высокоомные входы потенциометрических датчиков, используемых для измерения рН или активности ионов с помощью ион-селективных электродов. В качестве преобразователей для этих входов используются прецизионные операционные усилители с входным сопротивлением около 1 ТОм, включенные в режиме повторителя сигнала. Конструктивно все преобразователи идентичны и выполнены на базе относительно недорогой микросхемы 140УД24 (или ее аналога ICL7650). Питание микросхем осуществляется от двуполярного стабилизированного источника напряжения ±5 В. Чувствительность входов (с учетом усиления карты АЦП) составляет примерно 10-2 В.The first group includes high-resistance inputs of potentiometric sensors used to measure the pH or activity of ions using ion-selective electrodes. As converters for these inputs, precision operational amplifiers with an input impedance of about 1Tom, included in the signal repeater mode, are used. Structurally, all the converters are identical and are based on the relatively inexpensive chip 140UD24 (or its analogue ICL7650). The microcircuit is powered from a bipolar stabilized voltage source of ± 5 V. The sensitivity of the inputs (taking into account the gain of the ADC card) is approximately 10 -2 V.

Вторая группа входов предназначена для термометрических датчиков вязкости на основе термопар. Принцип действия этих датчиков основан на измерении перепада температур между двумя спаями термопары, помещенными в молоко на расстоянии около двух сантиметров [3]. Один из спаев подогревается за счет того, что наклеен на поверхность резистора, по которому протекает электрический ток. Мощность, подводимая к резистору, поддерживается постоянной (Р≈1 Вт). Увеличение вязкости молока во время его свертывания уменьшает конвекционный отвод тепла от подогреваемого спая и отражается в увеличении его температуры. Преобразователи дифференциального сигнала термопар выполнены на базе недорогой микросхемы 140УД6 (или ее аналога МС1456). Питание микросхем осуществляется от двуполярного стабилизированного источника напряжения ±12 В, для питания источника тепла используется стабилизированное напряжение +5 В. Чувствительность данных входов (с учетом усиления карты АЦП) составляет примерно 10-6 В.The second group of inputs is intended for thermometric viscosity sensors based on thermocouples. The principle of operation of these sensors is based on measuring the temperature difference between two junctions of a thermocouple placed in milk at a distance of about two centimeters [3]. One of the junctions is heated due to the fact that it is glued to the surface of the resistor through which electric current flows. The power supplied to the resistor is kept constant (P≈1 W). An increase in the viscosity of milk during coagulation decreases the convection heat removal from the heated junction and is reflected in an increase in its temperature. The differential signal converters of thermocouples are based on an inexpensive 140UD6 chip (or its analogue MC1456). The microcircuits are powered from a bipolar stabilized voltage source of ± 12 V, a stabilized voltage of +5 V is used to power the heat source. The sensitivity of these inputs (taking into account the ADC card gain) is approximately 10 -6 V.

Третья группа входов предназначена для датчиков температуры на основе кремниевых терморезисторов. В качестве опытного образца использован термодатчик на основе микросхемы LM 335. Она имеет корпус транзисторного типа, относительно дешева и обладает вполне приемлемыми характеристиками (температурный коэффициент напряжения 10 мВ/градус) в технологическом диапазоне температур (20-40°С). Для питания микросхем используется стабилизированное напряжение +5 В. Чувствительность входов определяется усилением карты.The third group of inputs is intended for temperature sensors based on silicon thermistors. A temperature sensor based on the LM 335 microcircuit was used as a prototype. It has a transistor type case, is relatively cheap and has quite acceptable characteristics (temperature coefficient of voltage of 10 mV / degree) in the technological temperature range (20-40 ° С). A stabilized voltage of +5 V is used to power the chips. The sensitivity of the inputs is determined by the gain of the card.

Последний тип входов является резервным и представляет собой непосредственные аналоговые входы карты АЦП. В принципе, к ним могут присоединяться любые измерительные устройства, имеющие аналоговый выход с напряжением от 0,25 В до 10 В.The last type of inputs is redundant and represents the direct analog inputs of the ADC card. In principle, any measuring devices having an analog output with a voltage of 0.25 V to 10 V can be connected to them.

Все входы вместе с блоком преобразования сигналов конструктивно оформлены в виде устройства, размещаемого в стандартном гнезде персонального компьютера, предназначенном для установки CD/DVD. Питание устройства осуществляется по стандартной шине питания персонального компьютера.All inputs, together with the signal conversion unit, are structurally designed as a device located in a standard PC socket for CD / DVD installation. The device is powered by a standard power bus of a personal computer.

Для высокоомных входов потенциометрических датчиков используются байонетные разъемы, для входов термометрических датчиков используются трехэлементные разъемы типа «общий, сигнал, питание».For high-impedance inputs of potentiometric sensors, bayonet connectors are used, for the inputs of thermometric sensors three-element connectors of the “common, signal, power” type are used.

В качестве АЦП используется недорогая серийная 16-канальная карта сбора данных типа А812, подключаемая к порту персонального компьютера. Блок-схема универсального многоканального автоматизированного устройства для контроля коагуляции молока представлена на фиг.1.As an ADC, an inexpensive serial 16-channel data acquisition card of type A812 is used, connected to the port of a personal computer. A block diagram of a universal multi-channel automated device for controlling milk coagulation is shown in FIG.

Для сбора данных на основе динамических библиотек, поставляемых вместе с картой АЦП, написана программа для опроса всех входов устройства. Программа позволяет выбрать в качестве активных нужные входы, задать коэффициент усиления, размер массива данных и его дискретность по времени. Полученные данные автоматически сохраняются в файл, имя которого задается пользователем.To collect data based on the dynamic libraries supplied with the ADC card, a program has been written to poll all the inputs of the device. The program allows you to select the necessary inputs as active, set the gain, the size of the data array and its time resolution. The received data is automatically saved to a file whose name is set by the user.

Вид рабочего окна программы сбора данных показан на фиг.2.The view of the working window of the data acquisition program is shown in figure 2.

Конструкция прибора позволяет использовать его для мониторинга процесса гелеобразования непосредственно в сырной ванне. Использование датчиков различного типа позволяет получать более полную информацию о технологических параметрах в течение процесса свертывания молока. Использование нескольких датчиков одного типа, установленных в различных точках сырной ванны, может быть полезно для исследования однородности среды в ходе протекания процесса или для определения качества перемешивания сырья.The design of the device allows you to use it to monitor the gelation process directly in the cheese bath. The use of sensors of various types allows you to obtain more complete information about the technological parameters during the process of coagulation of milk. The use of several sensors of the same type, installed at different points of the cheese bath, can be useful for studying the homogeneity of the medium during the process or to determine the quality of mixing of raw materials.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРАREFERENCES

1. Lucey J.A. Formation and Physical Properties of Milk Protein Gels // Journal of Dairy Science, 2002 - V.85 - p.281-294.1. Lucey J.A. Formation and Physical Properties of Milk Protein Gels // Journal of Dairy Science, 2002 - V.85 - p. 281-294.

2. Патент РФ №2273023. Автоматизированное двухканальное устройство для комплексного мониторинга процесса свертывания молока / A.M.Осинцев, С.Г.Зиновьев, О.В.Иваненко.2. RF patent No. 2273023. Automated two-channel device for integrated monitoring of the process of milk coagulation / A.M. Osintsev, S.G. Zinoviev, O.V. Ivanenko.

3. A.M.Осинцев, Н.А.Бахтин, В.И.Брагинский, О.В.Иваненко. Термографический метод исследования коагуляции молока. Сыроделие и маслоделие, 2005 г., №5, с.20-21.3. A.M. Osintsev, N. A. Bakhtin, V. I. Braginsky, O. V. Ivanenko. Thermographic method for the study of milk coagulation. Cheese-making and butter-making, 2005, No. 5, p.20-21.

Claims (1)

Многоканальная система для контроля коагуляции молока, содержащая несколько групп аналоговых входов для датчиков измерения рН и активности ионов с помощью ион-селективных электродов, для термометрических датчиков вязкости на основе термопар, для датчиков температуры на основе кремниевых терморезисторов для одновременного мониторинга температуры, вязкости, активной кислотности и активности ионов кальция. A multi-channel system for controlling milk coagulation, containing several groups of analog inputs for measuring pH and ion activity using ion selective electrodes, for thermometric sensors based on thermocouples, for temperature sensors based on silicon thermistors for monitoring temperature, viscosity, active acidity and calcium ion activity.
RU2009113889/28A 2009-04-13 2009-04-13 Multi-channel automated system for control of milk coagulation RU2399047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113889/28A RU2399047C1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Multi-channel automated system for control of milk coagulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113889/28A RU2399047C1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Multi-channel automated system for control of milk coagulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2399047C1 true RU2399047C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42800605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009113889/28A RU2399047C1 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Multi-channel automated system for control of milk coagulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2399047C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662971C2 (en) * 2016-11-18 2018-07-31 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН Apparatus for online monitoring of milk coagulation process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2662971C2 (en) * 2016-11-18 2018-07-31 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН Apparatus for online monitoring of milk coagulation process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070126794A1 (en) Disposable, pre-calibrated, pre-validated sensors for use in bio-processing applications
CN101788513A (en) Measurement device of thermal conductivity of materials and method thereof
AU2016261226B2 (en) Apparatus for determining nitrate levels, and method for measuring ion concentration with a standard deviation correction
CN106092375B (en) The method of calibration and tester of airborne equipment surface temperature sensor
CN110398304A (en) A kind of temperature sensor batch testing system
Yamada et al. A fully automated pH measurement system for 96-well microplates using a semiconductor-based pH sensor
RU2399047C1 (en) Multi-channel automated system for control of milk coagulation
CN114879775A (en) Temperature control method, device, system, equipment and storage medium
JP7026582B2 (en) Systems and methods for detecting urine pH
RU2577389C1 (en) Method of calibrating thermoelectric heat flux sensors
US20180368745A1 (en) Urine catheter ph sensor
Valente MEMS devices in agriculture
Sarma et al. Design and characterisation of a temperature compensated relative humidity measurement system with on line data logging feature
Sharma et al. embedded design of temperature controller using PIC 16F876A for industries and laboratories
Perez et al. A wireless blood sugar monitoring system using ion-sensitive Field Effect Transistor
Zlatev et al. Development of an ultrasonic device for quality evaluation of yogurt
Åstrand et al. Contact angle and indentation velocity dependency for a resonance sensor—Evaluation on soft tissue silicone models
Webersen et al. B1. 2-Identification of Temperature-Dependent Model Parameters of Ultrasonic Piezo-Composite Transducers
RU180877U1 (en) ELECTROMETRIC ION METER
CN211373868U (en) High-precision temperature measuring device
Das et al. New ISFET interface circuits with noise reduction capability
RU2275627C2 (en) Apparatus for determining moment at which milk coagulates
Huu et al. Designing water environment monitoring equipment for aquaculture in Vietnam
Codreanu et al. An experimental approach of the hot wire method for measurement of the thermal conductivity
EP3969909A2 (en) A sensor device

Legal Events

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

Effective date: 20110414