RU2440571C2 - Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method - Google Patents

Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method Download PDF

Info

Publication number
RU2440571C2
RU2440571C2 RU2010100728/10A RU2010100728A RU2440571C2 RU 2440571 C2 RU2440571 C2 RU 2440571C2 RU 2010100728/10 A RU2010100728/10 A RU 2010100728/10A RU 2010100728 A RU2010100728 A RU 2010100728A RU 2440571 C2 RU2440571 C2 RU 2440571C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
difference signal
amplitude
sample
electrodes
frequency characteristics
Prior art date
Application number
RU2010100728/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010100728A (en
Inventor
Геннадий Васильевич Сероклинов (RU)
Геннадий Васильевич Сероклинов
Андрей Васильевич Гунько (RU)
Андрей Васильевич Гунько
Елена Александровна Свежинцева (RU)
Елена Александровна Свежинцева
Любовь Васильевна Гуцева (RU)
Любовь Васильевна Гуцева
Original Assignee
Государственное научное учреждение Сибирский физико-Технический ИНСТИТУТ аграрных проблем со Россельхозакадемии (ГНУ Сиб ФТИ СО Россельхозакадемии)
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 научное учреждение Сибирский физико-Технический ИНСТИТУТ аграрных проблем со Россельхозакадемии (ГНУ Сиб ФТИ СО Россельхозакадемии) filed Critical Государственное научное учреждение Сибирский физико-Технический ИНСТИТУТ аграрных проблем со Россельхозакадемии (ГНУ Сиб ФТИ СО Россельхозакадемии)
Priority to RU2010100728/10A priority Critical patent/RU2440571C2/en
Publication of RU2010100728A publication Critical patent/RU2010100728A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2440571C2 publication Critical patent/RU2440571C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: sample is exposed to intermittent electric field and polarisation potential of the meat sample and electrodes is determined. Polarisation potential of the electrodes is subtracted from the polarisation potential of the sample. Low-pass filtration and numerical differentiation of the difference signal is performed. Amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the filtered and differentiated difference signals are calculated, while performing Fourier transformation. Average values of the amplitude-frequency characteristics of the difference signal and the spectrum of the difference signal, the maximum and the minimum value of the amplitude-frequency characteristics of the filtered and differentiated difference signals are calculated and the water holding capacity is calculated based on the obtained results using the corresponding formula. The device for estimating water holding capacity has a primary transducer having a device for holding the sample, two power electrodes and two measuring electrodes connected to a matching amplifier. The latter is connected to an analogue-to-digital converter, as well as a computer and the control input of a switch, the input of which is connected to a pulse generator, and the output is connected to a voltage sensor and power electrodes.
EFFECT: cutting time and increasing objectiveness and accuracy of analysis.
3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к методам определения качественных показателей мясного сырья, в частности оценки влагосвязывающей способности мяса.The invention relates to methods for determining the quality indicators of raw meat, in particular assessing the moisture-binding ability of meat.

Цель изобретения - сокращение времени и повышение объективности и достоверности анализа.The purpose of the invention is to reduce time and increase the objectivity and reliability of the analysis.

Для достижения цели на образец воздействуют скачкообразным электрическим полем и определяют напряжение поляризации образца мясного сырья. Определяют напряжение поляризации электродов, замкнув их между собой через проводящую прокладку. Вычитают из снятого напряжения поляризации образца напряжение поляризации электродов. Производят низкочастотную фильтрацию и численное дифференцирование сигнала разности. Вычисляют амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сигнала разности, фильтрованного сигнала разности и дифференцированного сигнала разности, выполняя преобразование Фурье. Вычисляют среднее значение и среднее значение спектра сигнала разности для амплитудно-частотной характеристики сигнала разности, максимальное значение и среднее значение для амплитудно-частотных характеристик фильтрованного и дифференцированного сигналов разности и оценивают влагосвязывающую способность (ВСС) с учетом полученных результатов по соответствующей формуле.To achieve the goal, the sample is exposed to an intermittent electric field and the polarization voltage of the meat raw material sample is determined. The polarization voltage of the electrodes is determined by closing them together through a conductive gasket. The polarization voltage of the electrodes is subtracted from the removed polarization voltage of the sample. Produce low-pass filtering and numerical differentiation of the difference signal. The amplitude-frequency characteristics (AFC) of the difference signal, the filtered difference signal and the differentiated difference signal are calculated by performing the Fourier transform. The average value and the average value of the spectrum of the difference signal are calculated for the amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the maximum value and the average value for the amplitude-frequency characteristics of the filtered and differentiated difference signals, and the moisture binding capacity (BCC) is estimated taking into account the results obtained by the corresponding formula.

Устройство для оценки влагосвязывающей способности (фиг.3) состоит из первичного преобразователя, включающего в себя приспособление 1 для размещения образца, два силовых электрода 2, два измерительных электрода 3, соединенных с согласующим усилителем 4, который соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 5. АЦП 5 подключен к ПЭВМ 6 и соединенным с управляющим входом коммутатора 7, вход которого соединен с генератором импульсов 8, а выход - с датчиком напряжения 9 и силовыми электродами 2.A device for assessing moisture-binding ability (Fig. 3) consists of a primary transducer, including a device 1 for placing a sample, two power electrodes 2, two measuring electrodes 3 connected to a matching amplifier 4, which is connected to an analog-to-digital converter (ADC) 5. The ADC 5 is connected to the PC 6 and connected to the control input of the switch 7, the input of which is connected to the pulse generator 8, and the output to the voltage sensor 9 and power electrodes 2.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам определения показателей качества мясного сырья, а именно влагосвязывающей способности мяса, и может быть использовано для оценки качества мяса при входном контроле сырья, поступающего на предприятия перерабатывающей промышленности в лабораториях по оценке качества мяса.The invention relates to agriculture, in particular to methods for determining the quality indicators of meat raw materials, namely the moisture-binding ability of meat, and can be used to assess the quality of meat during the incoming inspection of raw materials supplied to processing enterprises in laboratories for evaluating the quality of meat.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ определения влагосвязывающей способности мяса, предусматривающий воздействие на образец, взятый в объеме 3-4 см3 постоянным электрическим током напряжением 3 В и измерение в образце величины напряжения или силы тока через 30 и 60 секунд с момента воздействия электрическим током, влагосвязывающую способность определяют с учетом скорости изменения этих величин [1].The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method for determining the moisture-binding ability of meat, which includes exposing a sample taken in a volume of 3-4 cm 3 with a constant electric current of 3 V and measuring the magnitude of the voltage or current in the sample after 30 and 60 seconds from the moment of exposure to electric current, the moisture-binding ability is determined taking into account the rate of change of these values [1].

Недостаток данного способа состоит в том, что он критичен к размеру пробы и величине напряжения и не учитывает влияния поляризации электродов, используемых для отвода напряжения, что снижает достоверность оценки качества мяса. Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки, решая задачу повышения достоверности оценки влагосвязывающей способности за счет использования слабополяризующихся электродов и снижения требований к размеру пробы и величине напряжения, а также автоматизации процесса обработки полученных данных.The disadvantage of this method is that it is critical to the size of the sample and the magnitude of the voltage and does not take into account the influence of the polarization of the electrodes used to drain the voltage, which reduces the reliability of assessing the quality of meat. The present invention eliminates these drawbacks by solving the problem of increasing the reliability of moisture-binding ability assessment by using slightly polarizing electrodes and reducing the requirements for sample size and voltage, as well as automating the processing of the obtained data.

Это достигается тем, что предлагаемый способ оценки влагосвязывающей способности предусматривает измерение напряжения поляризации образца мясного сырья слабополяризующимися хлорсеребряными электродами на основе пористой керамики при воздействии импульсного электрического поля с использованием автоматизированного комплекса, выполненного на основе виртуальных технологий.This is achieved by the fact that the proposed method for assessing the moisture-binding ability involves measuring the polarization voltage of a sample of meat raw materials with weakly polarizing silver-silver chloride electrodes based on porous ceramic under the influence of a pulsed electric field using an automated complex based on virtual technologies.

Известно, что при скачкообразном воздействии на животную ткань электрического поля в ней возникают процессы поляризации и проводимости. При этом изменение напряжения поляризации, связанное с поляризацией белковых структур и молекул воды животной ткани, возникающем в ней под действием электрического поля, движением ионов в водном растворе, зависит от структуры животной ткани и количества в ней воды.It is known that during the abrupt action of an electric field on animal tissue, polarization and conduction processes occur in it. In this case, the change in polarization voltage associated with the polarization of protein structures and water molecules of animal tissue, arising in it under the influence of an electric field, by the movement of ions in an aqueous solution, depends on the structure of animal tissue and the amount of water in it.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Берут образец сырья площадью 6-10 см2 и толщиной 0,3-0,5 см и помещают его в первичный преобразователь, содержащий приспособление для размещения образца сырья, два силовых (плоских кольцеобразных) электрода для создания электрического поля и два хлорсеребряных электрода для отвода напряжения поляризации, имеющих контакт с образцом. Создают скачкообразное электрическое поле напряженностью 3000 В/м, подавая на силовые электроды скачок напряжения (длительность фронта не более 10 мкс), измеряют и фиксируют напряжение поляризации, возникающее на электродах с частотой 100-200 кГц, с помощью виртуального измерительного комплекса. Аналогично измеряют и фиксируют напряжение поляризации электродов, убрав образец сырья и замкнув электроды между собой через проводящую прокладку. Используя ПЭВМ, определяют значение напряжения поляризации образца сырья, вычитая из снятого напряжения поляризации образца напряжение поляризации электродов. Производят низкочастотную фильтрацию полученного сигнала разности и численное дифференцирование сигнала разности. Вычисляют амплитудно-частотные характеристики сигнала разности, отфильтрованного сигнала разности и дифференцированного сигнала разности, выполняя преобразование Фурье. Вычисляют среднее значение амплитудно-частотной характеристики сигнала разности и среднее значение спектра сигнала разности, максимальное значение и среднее значение амплитудно-частотных характеристик фильтрованного и дифференцированного сигналов разности. Влагосвязывающую способность (ВСС) определяют по регрессионной зависимостиA sample of raw materials is taken with an area of 6-10 cm 2 and a thickness of 0.3-0.5 cm and placed in a primary transducer containing a device for placing a raw material sample, two power (flat ring-shaped) electrodes to create an electric field and two silver-silver electrodes for removal polarization voltages in contact with the sample. A jump-like electric field with a voltage of 3000 V / m is created, applying a voltage jump to the power electrodes (front duration not more than 10 μs), the polarization voltage arising on the electrodes with a frequency of 100-200 kHz is measured and recorded using a virtual measuring complex. The polarization voltage of the electrodes is measured and recorded in a similar manner by removing a sample of the raw material and closing the electrodes with each other through a conductive pad. Using a PC, the polarization voltage of the raw material sample is determined by subtracting the polarization voltage of the electrodes from the removed polarization voltage of the sample. A low-pass filtering of the received difference signal and numerical differentiation of the difference signal are performed. The amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the filtered difference signal and the differentiated difference signal are calculated by performing the Fourier transform. The average value of the amplitude-frequency characteristic of the difference signal and the average value of the spectrum of the difference signal, the maximum value and the average value of the amplitude-frequency characteristics of the filtered and differentiated difference signals are calculated. Moisture-binding ability (BCC) is determined by regression dependence

Y=-74,292-1,714Х2+27,576Х3+1,07Х4-1,505Х5-3,327Х7+1,481Х8,Y = -74.292-1.714X2 + 27.576X3 + 1.07X4-1.505X5-3.327X7 + 1.481X8,

где Y - влагосвязывающая способность, Х2 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики исходного сигнала разности; Х3 - среднее значение спектра сигнала разности; Х4 - максимум амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности, Х5 - среднее амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности; Х7 - максимум амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности, Х8 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности.where Y is the moisture-binding ability, X2 is the average value of the amplitude-frequency characteristics of the initial difference signal; X3 is the average value of the spectrum of the difference signal; X4 - maximum amplitude-frequency characteristics of the filtered difference signal; X5 - average amplitude-frequency characteristics of the filtered difference signal; X7 is the maximum amplitude-frequency characteristic of the differential signal of difference, X8 is the average value of the amplitude-frequency characteristic of the differential signal of difference.

На фиг.1 представлены графики, изображающие изменение напряжения поляризации образца мясного сырья и измерительного датчика и изменения напряжения на силовых электродах. На фиг.2 представлены графики, изображающие изменение напряжения поляризации измерительного датчика и изменения напряжения на силовых электродах. Массивы измеренных значений напряжения поляризации образца мясного сырья и измерительного датчика и значений напряжения поляризации измерительного датчика записываются в память ПЭВМ. Данные массивы синхронизируются по моменту подачи напряжения на силовые электроды первичного преобразователя, после чего вычисляется разность этих сигналов. Производится низкочастотная фильтрация сигнала разности путем свертки массива значений сигнала разности с массивом отсчетов импульсной характеристики низкочастотного фильтра с конечной импульсной характеристикой:Figure 1 presents graphs depicting a change in the polarization voltage of a sample of raw meat and a measuring sensor and a change in voltage at the power electrodes. Figure 2 presents graphs depicting a change in the polarization voltage of the measuring sensor and voltage changes on the power electrodes. Arrays of measured values of the polarization voltage of the meat sample and the measuring sensor and the polarization voltage of the measuring sensor are recorded in the PC memory. These arrays are synchronized when the voltage is applied to the power electrodes of the primary converter, after which the difference between these signals is calculated. The low-pass filter of the difference signal is performed by convolving an array of values of the difference signal with an array of samples of the impulse response of the low-pass filter with a finite impulse response:

Figure 00000001
Figure 00000001

где xk, xk-1, … xk-n, - отсчеты измеренного сигнала разности в моменты времени k, k-1, k-n соответственно, К - количество отсчетов сигнала, hn - n-й отсчет импульсной характеристики фильтра, n - номер отсчета значения импульсной характеристики фильтра, N - количество отсчетов импульсной характеристики, yk - k-й отсчет выходного сигнала фильтра. Импульсная характеристика низкочастотного фильтра вычисляется известными методами. Параметры фильтра задаются таким образом, чтобы верхняя частота полосы пропускания не превышала 1/5 частоты сбора данных. Ширина переходной полосы (от верхней частоты полосы пропускания до нижней частоты полосы задерживания) и уровни пульсаций в полосах пропускания и задерживания выбираются таким образом, чтобы длительность импульсной характеристики фильтра не превышала длительности фильтруемого сигнала. Шаг дискретизации по времени определяется частотой сбора данных. Коррекция фазового сдвига отфильтрованного сигнала не производится. Производится численное дифференцирование сигнала разности путем свертки массива значений сигнала разности с массивом отсчетов импульсной характеристики дифференцирующего фильтра с конечной импульсной характеристикой в соответствии с выражением (1). Параметры дифференцирующего фильтра задаются следующие: частота среза 5 Гц, ширина переходной полосы 3 Гц, коэффициент усиления в полосе пропускания 1, коэффициент усиления в полосе задерживания - 0. Шаг дискретизации по времени определяется частотой сбора данных. Коррекция фазового сдвига не производится. Для сигнала разности, отфильтрованного сигнала и дифференцированного сигнала выполняется преобразование Фурье:where x k , x k-1 , ... x kn , are the samples of the measured difference signal at time instants k, k-1, kn, respectively, K is the number of samples of the signal, h n is the n-th sample of the filter impulse response, n is the number the sample value of the impulse response of the filter, N is the number of samples of the impulse response, y k is the k-th sample of the filter output signal. The impulse response of a low-pass filter is calculated by known methods. Filter parameters are set so that the upper frequency bandwidth does not exceed 1/5 of the frequency of data collection. The transition bandwidth (from the upper passband frequency to the lower stopband frequency) and ripple levels in the passband and delay bands are selected so that the duration of the filter impulse response does not exceed the duration of the filtered signal. The time sampling step is determined by the frequency of data collection. The phase shift of the filtered signal is not corrected. The difference signal is numerically differentiated by convolving an array of difference signal values with an array of samples of the impulse response of a differentiating filter with a finite impulse response in accordance with expression (1). The parameters of the differentiating filter are set as follows: a cutoff frequency of 5 Hz, a transition bandwidth of 3 Hz, a gain in the passband of 1, a gain in the delay band of 0. The sampling time is determined by the frequency of data collection. Phase shift correction is not performed. For the difference signal, the filtered signal and the differentiated signal, the Fourier transform is performed:

Figure 00000002
Figure 00000002

где xn - n-й отсчет измеренного сигнала (n - дискретный отсчет времени), k - дискретный отсчет частоты, j - мнимая единица. N - количество преобразуемых отсчетов сигналов, выбирается ближайшее меньшее, кратное степени 2. Выполнение дискретного преобразования Фурье производится с помощью одного из алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ), реализованных во многих математических библиотеках программ. В частности, в пакете MATLAB реализована встроенная функция fft. Для спектров сигнала разности, отфильтрованного сигнала и дифференцированного сигнала вычисляются максимум, среднее значение любым известным численным методом, либо функцией среды обработки данных. Среднее значение спектра вычисляют методом Симпсона на интервале от а=0 до b=n•Δt, Δt=1/F, где F - частота сбора данных, для четного числа значений n:where x n is the nth sample of the measured signal (n is a discrete sample of time), k is a discrete sample of a frequency, j is an imaginary unit. N is the number of converted samples of signals, the nearest smaller multiple of degree 2 is selected. The discrete Fourier transform is performed using one of the fast Fourier transform (FFT) algorithms implemented in many mathematical program libraries. In particular, the MATLAB package implements the fft built-in function. For the spectra of the difference signal, the filtered signal and the differentiated signal, the maximum, average value is calculated by any known numerical method, or by a function of the data processing environment. The average value of the spectrum is calculated by the Simpson method in the interval from a = 0 to b = n • Δt, Δt = 1 / F, where F is the frequency of data collection, for an even number of values of n:

Figure 00000003
Figure 00000003

Влагосвязывающую способность определяют по регрессионной зависимостиMoisture binding ability is determined by regression dependence

Figure 00000004
Figure 00000004

На фиг.3 изображена блок-схема устройства для оценки влагосвязывающей способности мясного сырья. На фиг.4 - устройство первичного преобразователя.Figure 3 shows a block diagram of a device for assessing the moisture-binding ability of meat raw materials. Figure 4 - device of the primary Converter.

Устройство для оценки влагосвязывающей способности мясного сырья содержит первичный преобразователь, включающий в себя силовые электроды 2, выполненные в виде кольцеобразных пластин, размещенных соосно, в центральной части которых на общей оси размещены измерительные электроды 3. Измерительные электроды 3 размещены между собой ближе, чем рабочие поверхности силовых электродов, что позволяет обеспечить их контакт с образцом сырья и исключить контакт образца с силовыми электродами. Кроме того, для исключения контакта образца с силовыми электродами между ними размещено приспособление 1, выполненное из двух пластин из непроводящей сетки, которые имеют отверстия в местах расположения измерительных электродов 3. Измерительные электроды 3 подключены ко входу согласующего усилителя 4, выход которого соединен с первым аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5, подключенного через шину обмена данными к ПЭВМ 6 и через дискретный выход к управляющему входу коммутатора 7, второй вход которого соединен с генератором 8 импульсов, а выход - с датчиком напряжения 9 и с силовыми электродами 2. Выход датчика напряжения 9 подключен ко второму аналоговому входу АЦП 5.A device for assessing the moisture-binding ability of meat raw materials contains a primary transducer, including power electrodes 2 made in the form of ring-shaped plates placed coaxially, in the central part of which measuring electrodes 3 are placed on a common axis 3. Measuring electrodes 3 are located closer to each other than the working surfaces power electrodes, which ensures their contact with the sample of raw materials and exclude contact of the sample with power electrodes. In addition, to prevent contact between the sample and the power electrodes, a device 1 is placed between them, made of two plates of a non-conductive grid, which have holes in the locations of the measuring electrodes 3. The measuring electrodes 3 are connected to the input of the matching amplifier 4, the output of which is connected to the first analog the input of an analog-to-digital converter (ADC) 5, connected via a data bus to a PC 6 and through a digital output to the control input of the switch 7, the second input of which is connected to the generator 8 torus pulses, and output - with the voltage sensor 9, and a power voltage sensor electrodes 2. The output 9 is connected to a second analog input of the ADC 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Образец помещают в приспособление 1 для размещения образца сырья, которое расположено между электродами таким образом, что обеспечивается электрический контакт с измерительными электродами 3 и не допускается электрический контакт с силовыми электродами 2. С ПЭВМ 6 запускается программа измерения напряжения поляризации, по которой на управляющий вход коммутатора 7 поступает сигнал, подключающий выход генератора импульсов 8 к датчику напряжения 9 и силовым электродам 2. Между силовыми электродами 2 скачком возникает электрическое поле, под действием которого образец мясного сырья и контактирующие с ним измерительные электроды 3 поляризуются. Напряжение поляризации снимается с измерительных электродов и поступает на согласующий усилитель 4, имеющий высокое входное сопротивление, который усиливает поступивший сигнал и согласует его с входным сопротивлением АЦП 5, на который поступает сигнал с выхода согласующего усилителя. В АЦП 5 сигнал преобразуется в цифровой вид с частотой дискретизации 100-200 кГц и по шине обмена данными поступает на вход ПЭВМ 6, где фиксируется в памяти. Одновременно на второй вход АЦП 5 поступает сигнал с датчика напряжения 9, который также преобразуется в цифровой вид с частотой дискретизации 100-200 кГц и также фиксируется в памяти ПЭВМ 6. Продолжительность измерения составляет 10 секунд. После окончания измерения напряжения поляризации образца его извлекают из приспособления 1, между измерительными электродами 3 устанавливают проводящую прокладку, выполненную из пористой керамики или фильтровальной бумаги, и процесс измерения повторяют. Полученные массивы значений напряжения поляризации образца и напряжения поляризации измерительных электродов 3, а также значения выходного напряжения генератора 8 обрабатываются с использованием оригинальных программ или готовых пакетов прикладных программ, например пакета MATLAB. В процессе обработки вычисляется разность значений массива напряжения поляризации образца с измерительными электродами 3 и значений массива напряжения поляризации измерительных электродов 3. При этом синхронизация сигналов осуществляется по нарастающему фронту на выходе датчика напряжения 9. Полученный массив данных напряжения поляризации образца обрабатывается по формулам (1) и (2). В результате обработки образуются три массива данных амплитудно-частотных характеристик: сигнала разности, отфильтрованного сигнала разности и дифференцированного сигнала разности, для которых максимальное и среднее значение вычисляются любым известным численным методом, либо функцией среды обработки данных, а среднее значение спектра вычисляют по выражению (3). Полученные значения выводятся на экран ПЭВМ и используются для вычисления влагосвязывающей способности по выражению (4), которое также выводится на экран.The sample is placed in a device 1 for placing a sample of raw materials, which is located between the electrodes in such a way that electrical contact with the measuring electrodes 3 is ensured and electrical contact with the power electrodes 2 is not allowed. A program for measuring the polarization voltage is launched from the PC 6, by which the switch is connected to the control input 7 a signal is received connecting the output of the pulse generator 8 to the voltage sensor 9 and the power electrodes 2. Between the power electrodes 2, an electric field arises abruptly, under the action of which a sample of raw meat and contacting measuring electrodes 3 are polarized. The polarization voltage is removed from the measuring electrodes and fed to the matching amplifier 4 having a high input resistance, which amplifies the incoming signal and matches it with the input resistance of the ADC 5, which receives the signal from the output of the matching amplifier. In ADC 5, the signal is converted into digital form with a sampling frequency of 100-200 kHz and is transmitted to the input of the PC 6 through the data exchange bus, where it is recorded in memory. At the same time, the second input of the ADC 5 receives a signal from the voltage sensor 9, which is also converted into a digital form with a sampling frequency of 100-200 kHz and is also recorded in the memory of the PC 6. The measurement duration is 10 seconds. After measuring the polarization voltage of the sample, it is removed from the device 1, a conductive gasket made of porous ceramic or filter paper is installed between the measuring electrodes 3, and the measurement process is repeated. The resulting arrays of values of the polarization voltage of the sample and the polarization voltage of the measuring electrodes 3, as well as the values of the output voltage of the generator 8 are processed using original programs or ready-made application packages, for example, MATLAB. In the process of processing, the difference between the values of the array of polarization voltage of the sample with the measuring electrodes 3 and the values of the array of polarization voltage of the measuring electrodes 3 are calculated. In this case, the signals are synchronized along the rising edge at the output of the voltage sensor 9. The resulting array of data of the polarization voltage of the sample is processed according to formulas (1) and (2). As a result of processing, three data arrays of amplitude-frequency characteristics are formed: a difference signal, a filtered difference signal and a differentiated difference signal, for which the maximum and average value are calculated by any known numerical method, or by a function of the data processing medium, and the average value of the spectrum is calculated by the expression (3 ) The obtained values are displayed on the PC screen and are used to calculate the moisture-binding ability by expression (4), which is also displayed on the screen.

Пример. Оценку проводили на образцах мяса, взятых из лопаточной и задней тазовой части туши крупного рогатого скота. Образцы поочередно помещали в приспособление 1 для размещения образца сырья, снимали и регистрировали напряжение поляризации образца с измерительными электродами. После измерений напряжения поляризации образец убирали из приспособления 1 и снимали и регистрировали напряжение поляризации измерительных электродов. Затем с использованием пакета прикладных программ MATLAB, вычисляли амплитудно-частотные характеристики сигнала разности, отфильтрованного сигнала разности и дифференцированного сигнала разности, для которых определяли максимальное и среднее значения сигналов разности и среднее значение спектра сигнала разности. На основании полученных данных рассчитывали влагосвязывающую способность образцов мясного сырья. В таблице 1 приведены результаты вычислений, Х2 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) исходного сигнала разности; Х3 - среднего значения спектра АЧХ исходного сигнала разности; Х4 - максимум АЧХ фильтрованного сигнала разности, Х5 - среднее значение АЧХ фильтрованного сигнала разности; Х7 - максимум АЧХ дифференцированного сигнала разности, Х8 - среднее значение АЧХ дифференцированного сигнала разности, а также значений влагосвязывающей способности, рассчитанной по полученным данным Y1 и оцененной методом прессования Y0. График сравнения результатов оценки влагосвязывающей способности мясного сырья, полученный предложенным способом и полученный методом прессования приведен на фиг.5.Example. The assessment was carried out on meat samples taken from the scapular and posterior pelvic parts of cattle carcasses. The samples were alternately placed in the device 1 to accommodate the raw material sample, the polarization voltage of the sample with measuring electrodes was removed and recorded. After measuring the polarization voltage, the sample was removed from the device 1 and the polarization voltage of the measuring electrodes was removed and recorded. Then, using the MATLAB application package, the amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the filtered difference signal, and the differentiated difference signal were calculated, for which the maximum and average values of the difference signals and the average value of the spectrum of the difference signal were determined. Based on the obtained data, the moisture-binding capacity of the meat raw material samples was calculated. Table 1 shows the calculation results, X2 is the average value of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the initial difference signal; X3 - the average value of the frequency response spectrum of the original difference signal; X4 is the maximum frequency response of the filtered difference signal, X5 is the average frequency response of the filtered difference signal; X7 is the maximum frequency response of the differential signal of difference, X8 is the average frequency response of the differential signal of difference, as well as the values of moisture binding ability, calculated according to the obtained data Y1 and estimated by the pressing method Y0. A graph comparing the results of evaluating the moisture-binding ability of meat raw materials obtained by the proposed method and obtained by pressing is shown in Fig.5.

Таблица 1Table 1 Результаты предварительной обработки сигналов поляризации образцов
говядины
Results of preliminary processing of polarization signals of samples
beef
Y0Y0 Х2X2 Х3X3 Х4X4 Х5X5 Х7X7 Х8X8 Y1Y1 1one 64,2364.23 -56,2308-56,2308 0,24810.2481 9,33709.3370 -58,7819-58.7819 -16,7405-16.7405 -80,5383-80.5383 63,8163.81 22 62,9962,99 -54,6251-54.6251 0,33270.3327 11,202411,2024 -56,6576-56.6576 -17,1080-17,1080 -80,7202-80.7202 63,1463.14 33 62,9862.98 -57,2235-57,2235 0,16000.1600 7,18877.1887 -61,0172-61.0172 -16,5069-16.5069 -80,6279-80.6279 63,2363.23 4four 70,6370.63 -52,4061-52.4061 0,87130.8713 15,750115,7501 -51,5702-51.5702 -14,5516-14.5516 -75,3559-75.3559 70,8470.84 55 76,1576.15 -55,0674-55.0674 0,58900.5890 13,293013.2930 -53,3038-53.3038 -17,7539-17.7539 -76,8284-76.8284 76,0776.07 66 70,6370.63 -51,0012-51.0012 1,19821.1982 17,152817.1528 -50,6883-50.6883 -12,8424-12.8424 -76,3044-76.3044 70,5370.53 77 53,6153.61 -48,9477-48.9477 0,42900.4290 9,68039,6803 -57,0855-57.0855 -12,0392-12.0392 -70,3557-70.3557 53,5753.57 88 51,7451.74 -51,4267-51.4267 0,18430.1843 4,10954,1095 -62,5234-62.5234 -14,1459-14.1459 -76,1272-76.1272 51,7551.75 99 67,3367.33 -45,9251-45.9251 0,61920.6192 8,74058,7405 -60,4217-60.4217 -14,3943-14.3943 -69,1026-69,1026 67,3467.34

Предлагаемый способ оценки ВСС мясного сырья исключает трудоемкие и длительные операции присущие определению ВСС методом прессования (приготовление фарша, взвешивание, прессование и пр.), исключает необходимость ограничений при отборе пробы и выборе напряжения, позволяет автоматизировать процесс оценки ВСС, исключив человека из процесса вычисления.The proposed method for evaluating the BCC of meat raw materials eliminates the time-consuming and lengthy operations inherent in determining the BCC by pressing (forcemeat, weighing, pressing, etc.), eliminates the need for restrictions on sampling and selecting the voltage, allows you to automate the evaluation of BCC, excluding the person from the calculation process.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР № 1458818, Кл. G01N 33/12, 1989 г.1. A.S. USSR No. 1458818, Cl. G01N 33/12, 1989

Claims (3)

1. Способ оценки влагосвязывающей способности мяса, характеризующийся тем, что производят подготовку образца и измеряют напряжение поляризации образца, отличающийся тем, что на образец воздействуют скачкообразным электрическим полем напряженностью 3000 В/м и фронтом 10 мкс, определяют напряжение поляризации образца мясного сырья, определяют напряжение поляризации измерительных электродов, вычитают из снятого напряжения поляризации образца напряжение поляризации измерительных электродов, производят низкочастотную фильтрацию сигнала разности, производят численное дифференцирование сигнала разности, вычисляют амплитудно-частотные характеристики сигнала разности, отфильтрованного сигнала разности и дифференцированного сигнала разности, вычисляют среднее значение амплитудно-частотной характеристики сигнала разности, среднее значение спектра сигнала разности, максимальное значение амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности, среднее значение амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности, максимальное значение амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности и среднее значение амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности и оценивают влагосвязывающую способность с учетом полученных результатов по формуле
Y=-74,292-1,714X2+27,576X3+1,07X4-1,505X5-3,327X7+1,481X8,
где Y - влагосвязывающая способность, Х2 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики сигнала разности, Х3 - среднее значение спектра сигнала разности; Х4 - максимальное значение амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности, Х5 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики фильтрованного сигнала разности; Х7 - максимальное значение амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности, Х8 - среднее значение амплитудно-частотной характеристики дифференцированного сигнала разности.
1. A method for assessing the moisture-binding capacity of meat, characterized in that the sample is prepared and the polarization voltage of the sample is measured, characterized in that the sample is subjected to an jump-like electric field of 3000 V / m and a front of 10 μs, the polarization voltage of the meat sample is determined, the voltage is determined the polarization of the measuring electrodes, subtract from the measured voltage the polarization of the sample, the polarization voltage of the measuring electrodes, produce low-pass filtering of the signal variations, numerically differentiate the difference signal, calculate the amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the filtered difference signal and the differentiated difference signal, calculate the average value of the amplitude-frequency characteristics of the difference signal, the average value of the spectrum of the difference signal, the maximum value of the amplitude-frequency characteristics of the filtered difference signal, average value of the amplitude-frequency characteristic of the filtered difference signal, maximum value a plitudno-frequency characteristics of the differentiated signal difference and the average value of the amplitude-frequency characteristics of the differentiated difference signal is evaluated and a water binding capacity, taking into account the results obtained from the formula
Y = -74.292-1.714X2 + 27.576X3 + 1.07X4-1.505X5-3.327X7 + 1.481X8,
where Y is the moisture-binding ability, X2 is the average value of the amplitude-frequency characteristic of the difference signal, X3 is the average value of the spectrum of the difference signal; X4 is the maximum value of the amplitude-frequency characteristics of the filtered difference signal, X5 is the average value of the amplitude-frequency characteristics of the filtered difference signal; X7 is the maximum value of the amplitude-frequency characteristics of the differential signal of difference, X8 is the average value of the amplitude-frequency characteristics of the differential signal of difference.
2. Устройство для оценки влагосвязывающей способности мясного сырья, содержащее первичный преобразователь, согласующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, электронно-вычислительную машину, генератор импульсов и датчик напряжения, отличающееся тем, что введен электронный коммутатор, один вход которого подключен к дискретному выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход соединен с выходом генератора, а выход соединен с датчиком напряжения и силовыми электродами первичного преобразователя, измерительные электроды которого подключены ко входу согласующего усилителя, выход которого соединен с одним аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, который подключен к электронно-вычислительной машине, при этом датчик напряжения соединен со вторым аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя.2. A device for assessing the moisture-binding capacity of meat raw materials, containing a primary converter, matching amplifier, analog-to-digital converter, electronic computer, pulse generator and voltage sensor, characterized in that an electronic switch is introduced, one input of which is connected to a digital output of analog a digital converter, the second input is connected to the output of the generator, and the output is connected to a voltage sensor and power electrodes of the primary converter, the measuring electrodes are which are connected to the input of the matching amplifier, the output of which is connected to one analog input of the analog-to-digital converter, which is connected to the electronic computer, while the voltage sensor is connected to the second analog input of the analog-to-digital converter. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первичный преобразователь выполнен в виде двух силовых электродов кольцеобразной формы, размещенных соосно, в центральной части которых на общей оси размещены измерительные электроды, рабочие поверхности которых размещены между собой ближе, чем рабочие поверхности силовых электродов, кроме того, между электродами размещено приспособление, выполненное из двух пластин из непроводящей сетки, которые имеют отверстия в местах расположения измерительных электродов. 3. The device according to claim 2, characterized in that the primary transducer is made in the form of two ring-shaped power electrodes arranged coaxially, in the central part of which measuring electrodes are placed on a common axis, the working surfaces of which are located closer to each other than the working surfaces of the power electrodes In addition, between the electrodes there is a device made of two plates of non-conductive mesh, which have holes in the locations of the measuring electrodes.
RU2010100728/10A 2010-01-11 2010-01-11 Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method RU2440571C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100728/10A RU2440571C2 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010100728/10A RU2440571C2 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010100728A RU2010100728A (en) 2011-07-20
RU2440571C2 true RU2440571C2 (en) 2012-01-20

Family

ID=44752157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010100728/10A RU2440571C2 (en) 2010-01-11 2010-01-11 Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2440571C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548735C2 (en) * 2013-08-14 2015-04-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Food products quality express evaluation device
WO2015107234A3 (en) * 2014-01-20 2015-09-11 Lenz Instruments S.L. Method for determining quality parameters in meat products, and corresponding system
RU189493U1 (en) * 2018-12-18 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Device for measuring the water-holding capacity of pig meat

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548735C2 (en) * 2013-08-14 2015-04-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Food products quality express evaluation device
WO2015107234A3 (en) * 2014-01-20 2015-09-11 Lenz Instruments S.L. Method for determining quality parameters in meat products, and corresponding system
EP3098597A2 (en) * 2014-01-20 2016-11-30 Lenz Instruments S.L. Method for determining quality parameters in meat products, and corresponding system
RU189493U1 (en) * 2018-12-18 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Device for measuring the water-holding capacity of pig meat

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010100728A (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2570592C1 (en) Method of detecting and analysing acoustic emission signals
RU2440571C2 (en) Method of determining water-holding capacity of meat and device for implementing said method
WO2005037099A8 (en) A device arranged for carrying out a bioelectrical interaction with an individual and a method for on-demand lead-off detection
CN107643377B (en) Water quality evaluation method and system based on fish electrocardio indexes
JPWO2012011494A1 (en) Food Sakumi Measurement Method
Eddins et al. Spectral modulation detection as a function of modulation frequency, carrier bandwidth, and carrier frequency region
RU2016141161A (en) System and method for determining hemolysis
CN113876340A (en) System, method and apparatus for detecting evoked response signals
US11933856B2 (en) Cross spectral impedance assessment for cell qualification
JP2016510120A5 (en)
GB2554943A (en) Voice activity detection method and apparatus
EP2183608B1 (en) Instrument and a method for detecting partial electrical discharges occurring in an electric apparatus
Dau et al. Modeling within-and across-channel processes in comodulation masking release
CN105652096B (en) Conductivity testing device and electric equipment
EP2784482A3 (en) Cell analyzer, cell collecting apparatus, and quality control method
Ernst et al. Role of suppression and retro-cochlear processes in comodulation masking release
RU2469318C1 (en) Method of estimating injection level of meat material and apparatus for realising said method
CN114631833A (en) Surface electromyogram signal processing method and device and electronic equipment
US8396227B2 (en) Method of determining the harmonic and anharmonic portions of a response signal of a device
CN105588983B (en) Conductivity testing device and electric equipment
CN109068992A (en) Sleep signal regulating device and method
RU189493U1 (en) Device for measuring the water-holding capacity of pig meat
Lesieutre et al. A system response persistence measure for use in ambient data monitoring
Verhey et al. Influence of envelope distributions on signal detection
JPH1164258A (en) Thermal analysis device

Legal Events

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

Effective date: 20190112