RU2442158C2 - Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials - Google Patents

Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2442158C2
RU2442158C2 RU2010116238/15A RU2010116238A RU2442158C2 RU 2442158 C2 RU2442158 C2 RU 2442158C2 RU 2010116238/15 A RU2010116238/15 A RU 2010116238/15A RU 2010116238 A RU2010116238 A RU 2010116238A RU 2442158 C2 RU2442158 C2 RU 2442158C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
sensors
mass
grape
aroma
Prior art date
Application number
RU2010116238/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010116238A (en
Inventor
Татьяна Анатольевна Кучменко (RU)
Татьяна Анатольевна Кучменко
Раиса Павловна Лисицкая (RU)
Раиса Павловна Лисицкая
Юрий Иванович Оробинский (RU)
Юрий Иванович Оробинский
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА)
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 Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА)
Priority to RU2010116238/15A priority Critical patent/RU2442158C2/en
Publication of RU2010116238A publication Critical patent/RU2010116238A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2442158C2 publication Critical patent/RU2442158C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: analytic chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to analytical chemistry of food. The method includes forming of a piezoquartz resonator's matrix, which electrodes are modified by sorbents, the survey sensors, processing of sensor responses, the formation of "visual impression", besides the matrix is formed by 4 mass-sensitive piezoquartz resonators of bulk acoustic waves, which electrodes are modified by films of the sorbent with mass 9-13 mcg deposited from solutions of beeswax in chloroform, acetone in polyvinylpyrrolidone, crown ether and trioctylphosphine oxide in toluene; the sensors are arranged in a matrix at random, the responses of individual sensors is fixed at the same time for 1 min to form a visual signal in the form of the kinetic mass-aromogram.
EFFECT: increased reproducibility, reliability and accuracy of results, as well - easier and faster determination without sophisticated mathematical algorithms.
1 dwg, 1 ex, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к аналитической химии пищевых продуктов и может быть использовано для идентификации мускатного аромата и установления органолептических показателей винограда, виноградного сока и виноматериалов с применением матрицы пьезокварцевых резонаторов с предварительной модификацией их электродов сорбентами различной природы (система «статический электронный нос»).The invention relates to analytical chemistry of food products and can be used to identify nutmeg aroma and establish the organoleptic characteristics of grapes, grape juice and wine materials using a matrix of piezoelectric quartz resonators with preliminary modification of their electrodes with sorbents of various nature ("static electronic nose" system).

Наиболее близким по технической сущности и достоверности результатов является способ распознавания искусственного и натурального апельсинового аромата в соках и напитках с помощью матрицы 6 пьезосенсоров объемных акустических волн, на электроды которых нанесены селекторные пленки из растворов пчелиного клея в этаноле, пчелиного воска в хлороформе, поливинилпирролидона, краун-эфира и полистирола в толуоле [патент РФ 2267780 С1, кл. G01N 33/02, опубл. 10.01.2006]. Отклики отдельных сенсоров обрабатываются с применением математического алгоритма с последовательным опросом сенсоров при формировании «визуального отпечатка» аромата. Матрица из 6 сенсоров с различными покрытиями позволяет различить искусственный и натуральный аромат апельсина.The closest in technical essence and reliability of the results is a method for recognizing artificial and natural orange aromas in juices and drinks using a matrix of 6 piezosensors of volumetric acoustic waves, on the electrodes of which are applied selector films from solutions of bee glue in ethanol, beeswax in chloroform, polyvinylpyrrolidone, crown ether and polystyrene in toluene [RF patent 2267780 C1, cl. G01N 33/02, publ. 01/10/2006]. Responses of individual sensors are processed using a mathematical algorithm with sequential polling of sensors during the formation of a “visual imprint” of aroma. A matrix of 6 sensors with different coatings allows you to distinguish between artificial and natural aroma of orange.

Недостатком способа является применение большого числа пленок и сенсоров, определенная заданная последовательность опроса сенсоров при формировании «визуального отпечатка», что увеличивает время анализа и усложняет алгоритм обработки результатов.The disadvantage of this method is the use of a large number of films and sensors, a certain predetermined sequence of interrogation of the sensors during the formation of the “visual fingerprint”, which increases the analysis time and complicates the algorithm for processing the results.

Технической задачей изобретения является разработка способа формирования матрицы масс-чувствительных сенсоров «статического электронного носа» для идентификации мускатного аромата винограда, виноградного сырья и сока, позволяющего повысить экпрессность, воспроизводимость, надежность и точность результатов, обеспечить простоту определения без сложных математических алгоритмов.An object of the invention is to develop a method for forming a matrix of mass-sensitive sensors "static electronic nose" to identify the nutmeg aroma of grapes, grape raw materials and juice, which allows to increase expressivity, reproducibility, reliability and accuracy of the results, to ensure ease of determination without complex mathematical algorithms.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе формирования матрицы сенсоров «статического электронного носа» для идентификации мускатного аромата винограда, виноградного сырья и сока, включающем формирование матрицы пьезокварцевых резонаторов, электроды которых модифицированы сорбентами, опрос сенсоров, обработку откликов сенсоров с применением программного обеспечения прибора с методологией «электронный нос», формирование «визуального отпечатка», отличающемся тем, что матрицу формируют из 4 масс-чувствительных пьезорезонаторов объемных акустических волн, электроды которых модифицированы пленками сорбентов массой 9-13 мкг из растворов пчелиного воска в хлороформе, поливинилпирролидона в ацетоне, краун-эфира и триоктилфосфиноксида в толуоле, сенсоры располагают в матрице произвольно, отклики отдельных сенсоров по индивидуальному алгоритму для данного типа сырья фиксируют одновременно в течение 1 мин и формируют в виде визуального сигнала в кинетическую масс-ароматограмму.The technical problem of the invention is achieved by the fact that in the method of forming a sensor matrix of a “static electronic nose” for identifying the nutmeg aroma of grapes, grape raw materials and juice, including the formation of a matrix of piezoelectric quartz resonators, the electrodes of which are modified with sorbents, polling sensors, processing sensor responses using instrument software with the methodology of "electronic nose", the formation of a "visual imprint", characterized in that the matrix is formed of 4 mass-sensitive of resonators of volumetric acoustic waves, the electrodes of which are modified with sorbent films weighing 9-13 μg from solutions of beeswax in chloroform, polyvinylpyrrolidone in acetone, crown ether and trioctylphosphine oxide in toluene, the sensors are randomly placed in the matrix, the responses of individual sensors for this raw material according to an individual algorithm for an individual algorithm fixed simultaneously for 1 min and formed as a visual signal into the kinetic mass aromatogram.

Технический результат заключается в повышении точности, экспрессности, надежности и воспроизводимости результатов, достигаемых за счет уменьшения числа сенсоров, произвольного их расположения в матрице и простоты определения без сложных математических алгоритмов. Произвольные расположение сенсоров в матрице и последовательность их опроса дают возможность различного сочетания их откликов в компьютерной программе для наглядного изображения в виде масс-ароматограммы.The technical result consists in increasing the accuracy, expressivity, reliability and reproducibility of the results achieved by reducing the number of sensors, their arbitrary location in the matrix and ease of determination without complex mathematical algorithms. The arbitrary arrangement of the sensors in the matrix and the sequence of their interrogation enable different combinations of their responses in a computer program for a visual image in the form of a mass aromatogram.

На фиг.1 представлены кинетические масс-ароматограммы откликов 4-сенсорного «статического электронного носа» (ПВП, ТОФО, КрЭ, ПчВ) в аромате винограда мускатного сорта (стандарт 1) и винограда столового сорта, не содержащего мускатного тона (стандарт 2).Figure 1 shows the kinetic mass aromatograms of the responses of a 4-touch “static electronic nose” (PVP, TOPO, CraE, PchV) in the aroma of muscat grapes (standard 1) and table grapes that do not contain a nutmeg (standard 2).

На фиг.2 представлены кинетические масс-ароматограммы откликов 4-сенсорного «статического электронного носа» (ПВП, ТОФО, КрЭ, ПчВ) в аромате винограда различных сортов: столовый сорт винограда, красная ягода (проба 1), столовый сорт виноград, зеленая ягода (проба 2), бессемянный виноград сортов кишмиш (пробы 3-5), бессемянный сорт столового винограда (проба 6), универсальные сорта винограда (пробы 7 и 8).Figure 2 presents the kinetic mass aromatograms of the responses of the 4-touch “static electronic nose” (PVP, TOFO, CraE, PchV) in the aroma of grapes of various varieties: table grape variety, red berry (sample 1), table grape variety, green berry (sample 2), seedless grape varieties of raisins (samples 3-5), seedless variety of table grapes (sample 6), universal grape varieties (samples 7 and 8).

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

1. Подготовка детектирующего устройства «статический электронный нос». Формируют матрицу из 4 масс-чувствительных пьезокварцевых резонаторов (ПКР) с собственной частотой колебаний 10 МГц. На электроды ПКР микрошприцем равномерно наносят определенные объемы растворов следующих сорбентов: пчелиного воска в хлороформе (ПчВ), поливинилпирролидона в ацетоне (ПВП), краун-эфира (КрЭ) и триоктилфосфиноксида (ТОФО) в толуоле с последующим статическим испарением свободных растворителей в сушильном шкафу или эксикаторе над слоем осушителя, причем в качестве селекторных слоев выбраны пленки сорбентов с устойчивым «нулевым» сигналом и высоким сорбционным сродством к легколетучим компонентам мускатного аромата винограда. Сенсоры (ПКР с пленкой сорбента) охлаждают в эксикаторе над слоем осушителя до 20±2°С. Полноту удаления растворителя подтверждает постоянство частоты колебания ПКР. Сенсоры неподвижно закрепляют в держателях ячейки детектирующего устройства «статический электронный нос».1. Preparation of a static electronic nose detection device. A matrix is formed of 4 mass-sensitive piezoelectric quartz resonators (RCC) with a natural oscillation frequency of 10 MHz. Specific volumes of solutions of the following sorbents are uniformly applied to the RCC electrodes with a microsyringe: beeswax in chloroform (PchV), polyvinylpyrrolidone in acetone (PVP), crown ether (CRE) and trioctylphosphine oxide (TOPO) in toluene, followed by static evaporation of the free solvent or drying in an oven or a desiccator above the desiccant layer, and films of sorbents with a stable “zero” signal and high sorption affinity for the volatile components of the muscatel aroma of grapes were selected as selector layers. Sensors (RCC with a sorbent film) are cooled in a desiccator above a desiccant layer to 20 ± 2 ° С. The completeness of solvent removal is confirmed by the constancy of the vibration frequency of the RCC. The sensors are fixedly fixed in the cell holders of the detecting device "static electronic nose".

2. Пробоподготовка. Подготовку образцов виноградного сока осуществляют путем приготовления и отбора средней пробы, которую помещают в бюкс с притертой пробкой или полиуретановой мембраной. Сок в бюксе выдерживают 10-15 мин, после насыщения газовой фазы парами виноградного аромата через полиуретановую мембрану отбирают шприцем постоянный объем равновесной газовой фазы.2. Sample preparation. Samples of grape juice are prepared by preparing and taking an average sample, which is placed in a bottle with a ground stopper or polyurethane membrane. The juice in the bottle is kept for 10-15 minutes, after saturation of the gas phase with grape flavor vapor through a polyurethane membrane, a constant volume of the equilibrium gas phase is taken with a syringe.

3. Измерение аналитического сигнала «статического электронного носа». Пробу быстро инжектируют в ячейку детектирующего устройства. Одновременно повременно фиксируют частоту колебания сенсоров с интервалом 10 с в течение 1 мин. Регистрируют время достижения максимального сигнала при сорбции легколетучих компонентов аромата. Для восстановления модификаторов ПКР регенерируют в сушильном шкафу при рабочей температуре сорбентов в течение 2-5 мин или выполняют продувку ячейки детектирующего устройства в течение 5-7 мин.3. Measurement of the analytical signal "static electronic nose". The sample is quickly injected into the cell of the detecting device. At the same time, the oscillation frequency of the sensors is fixed in time intervals of 10 s for 1 min. Record the time to reach the maximum signal during the sorption of the volatile components of the aroma. To restore the modifiers, RCCs are regenerated in an oven at an operating temperature of sorbents for 2-5 minutes or the cell of the detecting device is purged for 5-7 minutes.

Отклики отдельных сенсоров формируются в суммарный сигнал матрицы и обрабатываются компьютерной программой, сигнал визуализируется в виде кинетической масс-ароматограммы («визуальный отпечаток»). Масс-ароматограмма представляет собой лепестковую диаграмму изменения частоты колебания пьезокварцевых пластин сенсоров во времени при сорбции легколетучих соединений. Новым данный признак является для каждого вида образцов, не смотря на то, что применяется универсальная программа фиксирования откликов сенсоров, так как в соответствии с индивидуальным составом равновесной газовой фазы над пробой сока или сырья и природой пленок на электродах изменяется эффективность и селективность взаимодействия в системе и, как следствие, кинетика сорбции. После ее анализа выбирается временной интервал (10 с) для построения наиболее информативного «визуального отпечатка», характерного для данного вида виноградного сырья.The responses of individual sensors are formed into a total matrix signal and processed by a computer program, the signal is visualized in the form of a kinetic mass aromatogram (“visual imprint”). Mass aromatogram is a petal diagram of the change in the frequency of oscillation of the piezoelectric quartz plates of the sensors over time during the sorption of volatile compounds. This feature is new for each type of sample, in spite of the fact that a universal program for recording sensor responses is used, since in accordance with the individual composition of the equilibrium gas phase over a sample of juice or raw materials and the nature of the films on the electrodes, the efficiency and selectivity of interaction in the system change as a consequence, the kinetics of sorption. After its analysis, a time interval (10 s) is selected to build the most informative “visual imprint” characteristic of this type of grape raw material.

Алгоритм считывания сигналов и формирования масс-ароматограмм, а также количество сенсоров в матрице оптимизированы для достижения максимального различия и воспроизводимости аналитических сигналов (масс-ароматограмм) для проб-стандартов (тестов).The algorithm for reading signals and generating mass aromatograms, as well as the number of sensors in the matrix, are optimized to achieve maximum differences and reproducibility of analytical signals (mass aromatograms) for sample standards (tests).

В качестве тестов выбраны следующие пробы-стандарты:The following standard tests were selected as tests:

стандарт 1 - свежеприготовленный натуральный сок винограда мускатного сорта;standard 1 - freshly prepared natural juice of clary grapes;

стандарт 2 - свежеприготовленный натуральный сок винограда столового сорта, не содержащего в аромате мускатного тона.standard 2 - freshly prepared natural juice of table grapes that do not contain a nutmeg in the aroma.

Для проб-стандартов построены стандартные кинетические масс-ароматограммы откликов матрицы из 4 масс-чувствительных сенсоров, полученных в течение 60 с (фиг.1). В идентичных условиях анализируют пробы сока других сортов винограда. Их масс-ароматограммы (фиг.2) сравнивают со стандартными масс-ароматограммами.For sample standards, standard kinetic mass aromatograms of matrix responses from 4 mass-sensitive sensors obtained within 60 s were constructed (Fig. 1). Under identical conditions, juice samples of other grape varieties are analyzed. Their mass aromatograms (FIG. 2) are compared with standard mass aromatograms.

Способ поясняется следующим примером.The method is illustrated by the following example.

1. Подготовка детектирующего устройства «статический электронный нос». Формируют матрицу из 4 сенсоров «статического электронного носа». Электроды ПКР с собственной частотой колебания 10 МГц модифицируют равномерным нанесением микрошприцем растворов поливинилпирролидона в ацетоне, пчелиного воска в хлороформе, триоктилфосфиноксида и краун-эфира в толуоле для получения массы пленки 9-13 мкг с последующим статическим испарением свободных растворителей в эксикаторе над слоем осушителя или в сушильном шкафу при температуре 50±1°С в течение 20 мин. Модифицированные пьезорезонаторы охлаждают в эксикаторе над слоем осушителя до 20±2°С.1. Preparation of a static electronic nose detection device. A matrix of 4 sensors "static electronic nose" is formed. RCC electrodes with a natural oscillation frequency of 10 MHz are modified by uniformly applying a microsyringe of solutions of polyvinylpyrrolidone in acetone, beeswax in chloroform, trioctylphosphine oxide and crown ether in toluene to obtain a film mass of 9-13 μg, followed by static evaporation of free solvents in a desiccator or above a layer of desiccator in a desiccator layer drying cabinet at a temperature of 50 ± 1 ° C for 20 minutes Modified piezoresonators are cooled in a desiccator above the desiccant layer to 20 ± 2 ° C.

Сенсоры неподвижно закрепляют в держателях герметичной ячейки детектирующего устройства «статический электронный нос» объемом 50 см3.The sensors are fixedly fixed in the holders of the sealed cell of the detecting device "static electronic nose" with a volume of 50 cm 3 .

2. Пробоподготовку образцов соков осуществляют следующим образом: отбирают среднюю пробу сока, взвешивают на технических весах в бюксе с притертой полиуретановой пробкой, выдерживают 15 мин, через полиуретановую пробку отбирают шприцем 5 см3 равновесной газовой фазы.2. Sample preparation of juice samples is carried out as follows: an average juice sample is taken, weighed on a technical balance in a bottle with a ground polyurethane stopper, incubated for 15 minutes, a 5 cm 3 equilibrium gas phase is taken through a polyurethane stopper with a syringe.

3. Измерение аналитического сигнала «статического электронного носа». В ячейку детектирующего устройства шприцем вводят равновесную газовую фазу образца. Отклики матрицы сенсоров регистрируют частотомером или с помощью компьютера с интервалом 5 с в течение 60 с. Сигналы сенсоров формируют в кинетическую масс-ароматограмму.3. Measurement of the analytical signal "static electronic nose". The equilibrium gas phase of the sample is injected into the cell of the detecting device with a syringe. The responses of the sensor matrix are recorded with a frequency meter or with a computer with an interval of 5 s for 60 s. Sensor signals are formed into a kinetic mass aromatogram.

Модификаторы ПКР регенерируют в сушильном шкафу при температуре 50±1°С в течение 5 мин. После охлаждения в эксикаторе до 20±2°С их применяют для последующих определений.RCC modifiers are regenerated in an oven at a temperature of 50 ± 1 ° С for 5 minutes. After cooling in a desiccator to 20 ± 2 ° C, they are used for subsequent determinations.

Равновесные газовые фазы различных образцов виноградного сока: проба 1 - столовый сорт винограда (красная ягода); проба 2 - столовый сорт винограда (бело-зеленая ягода); пробы 3-5 - бессемянный виноград сортов кишмиш; проба 6 - бессемянный столовый сорт винограда (зеленая ягода); проба 7, 8 - универсальные сорта винограда, объемом 5 см3 вводят последовательно в ячейку детектирования системы «статический электронный нос». Строят кинетические масс-ароматограммы ароматов анализируемых проб. Сопоставление масс-ароматограмм нескольких образцов виноградного сока позволяет быстро установить соответствие выбранным стандартам. Совпадение более чем на 75% свидетельствует об идентичности пробы натуральному виноградному соку с мускатным ароматом или натуральному виноградному соку без мускатного тона в аромате.Equilibrium gas phases of various samples of grape juice: sample 1 - table grape variety (red berry); sample 2 - table grape variety (white-green berry); Samples 3-5 - seedless grape varieties of raisins; sample 6 - seedless table grape variety (green berry); sample 7, 8 — universal grape varieties with a volume of 5 cm 3 are introduced sequentially into the detection cell of the “static electronic nose” system. Kinetic mass aromatograms of aromas of analyzed samples are built. Comparison of mass aromatograms of several samples of grape juice allows you to quickly establish compliance with the selected standards. A coincidence of more than 75% indicates that the sample is identical to natural grape juice with a nutmeg aroma or natural grape juice without a nutmeg tone in the aroma.

Проба 1 соответствует стандарту 1, ее мускатный аромат явно выражен. Пробы 2, 4, 5 и 6 максимально соответствуют стандарту 1 на уровне относительной погрешности (5-10%), однако мускатный аромат выражен в разной степени (наиболее выражен в пробе 2, значительно слабее в пробах 4, 5 и 6, о чем свидетельствует величина суммарного аналитического сигнала «статического электронного носа»). Проба 3 условно соответствует стандарту 1, в аромате присутствует мускатный профиль, однако также присутствует аромат иного тона, данный сорт винограда является межвидовым гибридом, полученным от муската в том числе. Пробы 7 и 8 не соответствуют ни одному из стандартов. Способ осуществим.Sample 1 meets standard 1, its muscat aroma is pronounced. Samples 2, 4, 5, and 6 correspond as much as possible to standard 1 at the level of relative error (5–10%), however, the nutmeg aroma is expressed to varying degrees (most pronounced in sample 2, much weaker in samples 4, 5, and 6, as evidenced by the value of the total analytical signal of the "static electronic nose"). Sample 3 conditionally corresponds to standard 1, the aroma has a muscat profile, but there is also a different aroma, this grape variety is an interspecific hybrid obtained from including muscat. Samples 7 and 8 do not meet any of the standards. The method is feasible.

Отсутствие сорбционного гистерезиса позволяет многократно применять модифицированные резонаторы (число циклов сорбции, возможных с применением одного модифицированного пьезорезонатора более 100). Потеря пленки по массе после 100 циклов сорбции не превышает 0,5%. Воспроизводимость измерений - 10%, продолжительность анализа, включая модификацию электродов, составляет 30 мин; повторные измерения для одной пробы - 10 мин, производительность - 8 измерений/ч.The absence of sorption hysteresis makes it possible to repeatedly use modified resonators (the number of sorption cycles possible with the use of one modified piezoresonator is more than 100). The loss of film by weight after 100 cycles of sorption does not exceed 0.5%. The reproducibility of measurements is 10%, the duration of the analysis, including the modification of the electrodes, is 30 min; repeated measurements for one sample - 10 min, productivity - 8 measurements / h.

Сопоставление характеристики матриц сенсоров по прототипу и заявленному решению представлено в таблице. По сравнению с прототипом разработанный способ позволяет повысить производительность и точность определения, экспрессность анализа в 2-2,5 раза.A comparison of the characteristics of the sensor matrices according to the prototype and the claimed solution is presented in the table. Compared with the prototype, the developed method allows to increase the productivity and accuracy of determination, the expressness of the analysis in 2-2.5 times.

ТаблицаTable ХарактеристикаCharacteristic ПрототипPrototype Предлагаемое решениеProposed solution Число сенсоров в матрицеThe number of sensors in the matrix 66 4four Сорбенты-модификаторыSorbents modifiers поливинилпирролидон, триоктилфосфиноксид, пчелиный воск, краун-эфир, пчелиный клей, полистиролpolyvinylpyrrolidone, trioctylphosphine oxide, beeswax, crown ether, bee glue, polystyrene поливинилпирролидон, триоктилфосфиноксид, пчелиный воск, краун-эфирpolyvinylpyrrolidone, trioctylphosphine oxide, beeswax, crown ether Последовательность опроса сенсоров при формировании масс-ароматограммы запахаThe sequence of polling sensors in the formation of a mass aromatogram of odor Имеет значениеHas the meaning Непринципиальна, т.к. опрос сенсоров идет одновременноUnprincipled, because sensors are being polled simultaneously Алгоритм опроса сенсоров в матрицеSensor polling algorithm in the matrix Одновременный опрос в течение всего времени контакта пробы и всех сенсоров матрицыSimultaneous interrogation during the entire contact time of the sample and all matrix sensors Одновременный опрос в течение всего времени контакта пробы и всех сенсоров матрицыSimultaneous interrogation during the entire contact time of the sample and all matrix sensors Масс-ароматограмма (число сигналов)Mass aromatogram (number of signals) 72-14472-144 48-9648-96 Экспрессность опроса сенсоровSensor Poll Expressivity 2 мин2 minutes 1 мин1 min Продолжительность анализа, включая модификацию электродовDuration of analysis, including electrode modification 60 мин60 min 30 мин30 minutes Общее время принятия решенияTotal Decision Time 15 мин15 minutes 10 мин (однократное измерение)10 min (single measurement) Производительность (проб/ч)Productivity (samples / h) 4four 88 Правильность для многокомпонентных смесей (до 500 легколетучих компонентов)Correctness for multicomponent mixtures (up to 500 volatile components) Натуральный сок и искусственный аромат различимы по «визуальным отпечаткам», но неразличимы близкие по природе соки (апельсиновые)Natural juice and artificial aroma are distinguishable by “visual prints”, but juices similar in nature (orange) are indistinguishable Близкие по природе соки, имеющие разный тон аромата, надежно различимы по масс-ароматограммам (фиг.2)Similar in nature juices having a different flavor tone are reliably distinguishable by mass aromatograms (figure 2)

Приведенный пример, фиг.1, 2 и характеристики, приведенные в таблице, показывают, что решение поставленной задачи достигается тем, что матрица сенсоров детектирующего устройства «статический электронный нос» сформирована из 4 масс-чувствительных пьезорезонаторов, электроды которых модифицированы сорбентами с различным сродством к различным легколетучим компонентам виноградного аромата и применима для оценки аромата винограда. Идентификация мускатного аромата винограда, виноградного сырья и сока осуществима, если масс-ароматограммы получают с применением матрицы 4 масс-чувствительных сенсоров с устойчивым «нулевым» сигналом, кинетический опрос которых производят в течение 60 с одновременно, расположение сенсоров в матрице произвольно, а сигналы формируют в кинетическую масс-ароматограмму.The example shown, FIGS. 1, 2 and the characteristics given in the table show that the solution to this problem is achieved by the fact that the sensor matrix of the static electronic nose detection device is formed of 4 mass-sensitive piezoresonators, the electrodes of which are modified with sorbents with different affinities for various volatile components of the grape aroma and is applicable for assessing the aroma of grapes. Identification of the nutmeg aroma of grapes, raw materials and juice is feasible if mass aromatograms are obtained using a matrix of 4 mass-sensitive sensors with a stable “zero” signal, kinetic survey of which is carried out for 60 s at a time, the arrangement of sensors in the matrix is arbitrary, and the signals form into the kinetic mass aromatogram.

Изменение условий эксперимента: увеличение или уменьшение числа сенсоров, увеличение или уменьшение массы пленок-модификаторов, изменение природы чувствительного покрытия, алгоритма построения масс-ароматограмм приводит к уменьшению метрологической надежности и чувствительности измерений, похожести масс-ароматограмм с ароматом различного тона, снижению числа измерений без обновления покрытий резонаторов, а также к срыву автоколебаний сенсоров и невозможности осуществления способа.Changing the experimental conditions: increasing or decreasing the number of sensors, increasing or decreasing the mass of modifier films, changing the nature of sensitive coatings, the algorithm for constructing mass aromatograms leads to a decrease in metrological reliability and sensitivity of measurements, the similarity of mass aromatograms with aroma of different tones, and the decrease in the number of measurements without updating the coatings of the resonators, as well as to disrupt the self-oscillations of the sensors and the inability to implement the method.

Разработанная матрица сенсоров «статического электронного носа» для идентификации мускатного аромата винограда, виноградного сырья и сока позволяет:The developed sensor matrix of the “static electronic nose” for identifying the nutmeg aroma of grapes, raw grape and juice allows you to:

1) объективно и однозначно идентифицировать мускатный аромат винограда, виноградного сырья и сока;1) objectively and unambiguously identify the nutmeg aroma of grapes, raw grape and juice;

2) повысить экспрессность и производительность определения за счет уменьшения числа сенсоров в матрице;2) to increase the expressivity and performance of the determination by reducing the number of sensors in the matrix;

3) повысить точность и правильность результатов анализа за счет отсутствия субъективных причин органометрии (возраст, привычки, опыт, моральный настрой, обонятельная память и база необходимых знаний дегустатора);3) to increase the accuracy and correctness of the results of the analysis due to the lack of subjective reasons for organometry (age, habits, experience, moral attitude, olfactory memory and the base of the taster's necessary knowledge);

4) упростить процесс организации дегустации;4) to simplify the process of organizing tastings;

5) упростить стадию визуализации результатов в масс-ароматограмму откликов матрицы сенсоров за счет непринципиального расположения сенсоров в матрице и последовательности их опроса, что существенно сокращает стадию принятия решения о качестве пробы.5) to simplify the stage of visualization of the results in the mass-aromatogram of the responses of the sensor matrix due to the unprincipled location of the sensors in the matrix and the sequence of their survey, which significantly reduces the stage of deciding on the quality of the sample.

Claims (1)

Способ формирования матрицы сенсоров «статического электронного носа» для идентификации мускатного аромата винограда, виноградного сырья и сока, включающий формирование матрицы пьезокварцевых резонаторов, электроды которых модифицированы сорбентами, опрос сенсоров, обработку откликов сенсоров, формирование «визуального отпечатка», отличающийся тем, что матрицу формируют из 4 масс-чувствительных пьезорезонаторов объемных акустических волн, электроды которых модифицированы пленками сорбентов массой 9-13 мкг из растворов пчелиного воска в хлороформе, поливинилпирролидона в ацетоне, краун-эфира и триоктилфосфиноксида в толуоле, сенсоры располагают в матрице произвольно, отклики отдельных сенсоров фиксируют одновременно в течение 1 мин и формируют в виде визуального сигнала в кинетическую масс-ароматограмму. A method of forming a sensor matrix of a “static electronic nose” for identifying the nutmeg aroma of grapes, grape raw materials and juice, including forming a matrix of piezoelectric crystals, the electrodes of which are modified with sorbents, polling sensors, processing sensor responses, forming a “visual fingerprint”, characterized in that the matrix is formed from 4 mass-sensitive piezoresonators of volumetric acoustic waves, the electrodes of which are modified with sorbent films weighing 9-13 μg from bee solutions in ska in chloroform, acetone, polyvinyl pyrrolidone, a crown ether and trioctylphosphine oxide in toluene, sensors arranged in a matrix of arbitrary individual sensors simultaneously record the response for 1 min and formed into a visual signal in kinetic mass aromatogram.
RU2010116238/15A 2010-04-23 2010-04-23 Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials RU2442158C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116238/15A RU2442158C2 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116238/15A RU2442158C2 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010116238A RU2010116238A (en) 2011-10-27
RU2442158C2 true RU2442158C2 (en) 2012-02-10

Family

ID=44997844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116238/15A RU2442158C2 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442158C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666009C1 (en) * 2017-05-17 2018-09-05 Михаил Николаевич Титов Method of gas mixtures odor analysis
RU2765798C1 (en) * 2021-03-01 2022-02-03 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for identifying falsification of automotive gasoline

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017085796A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-26 株式会社アロマビット Odor sensor and odor measurement system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2666009C1 (en) * 2017-05-17 2018-09-05 Михаил Николаевич Титов Method of gas mixtures odor analysis
RU2765798C1 (en) * 2021-03-01 2022-02-03 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for identifying falsification of automotive gasoline

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010116238A (en) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2442158C2 (en) Method of forming matrix sensors of "static electronic nose" to identify muscat aroma of grape, grape juice and raw materials
JPH07198641A (en) Method of identifying chemical/physical value and device therefor
Bhattacharyya et al. Electronic nose and electronic tongue
JP4280836B2 (en) Food texture measuring device
CN104569062A (en) Electronic nose gas chamber based on molecular sieve filtration
US10386337B2 (en) Method for fingerprinting and sorting diamonds
Brusewitz et al. Wheat moisture by NMR
RU2628029C1 (en) Method for grape wine quality determination
EP3913351B1 (en) Detection system
RU2670651C2 (en) Method of identification of granulated hope samples by odor with chemical sensors
WO2006021985A1 (en) Non-destructive measuring method and instrument of water content of matter to be dried
RU2327985C1 (en) Process of express quality check of aromatic (essential) oils and essence-based products
RU2296323C1 (en) Test method for determining degree of oxidative rancidification of animal fat
RU2452948C1 (en) Method for detection of early decay of meat and meat products, violation of production technology and recipe
RU2466528C1 (en) Method of establishing early damage of rapeseed
RU2442159C2 (en) Method of forming matrix sensors for "static electronic nose" for assortment and falsifications identification of apple juice, nectars and drinks with artificial flavors addition
RU2555775C1 (en) Method for rapid evaluation of safety of articles made of phenol-formaldehyde plastic
JP3378481B2 (en) Method for quantifying substance concentration, substance concentration detection device and recording medium
RU2329495C1 (en) Test method for determining volatile acidity of wine
CN112986494A (en) Peculiar smell intensity detection model generation system, peculiar smell intensity detection device and refrigerator
RU2361204C2 (en) Method of simultaneous determining of acidity and presence of artificial frangances in cottage cheese cakes
RU2341793C1 (en) Method of measuring humidity of stock cubes, dry bouillons and soup bases
RU2014146693A (en) Express method for detecting acetone and phenol
US20210372976A1 (en) Odor exploration method and odor exploration system
RU2502997C2 (en) Method for attributive identification of coffee beverages intended for different social groups and comparative evaluation of aroma characteristics within group

Legal Events

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

Effective date: 20130424