RU92191U1

RU92191U1 - SPECTROMETRIC EXPRESS ANALYZER OF INDICATORS OF QUALITY OF MILK AND MILK DRINK

Info

Publication number: RU92191U1
Application number: RU2009141945/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Валентинович Калинин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии"
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2010-03-10

Abstract

1. Спектрометрический экспресс-анализатор показателей качества молока и молочного напитка, содержащий расположенные на одной оптической оси источник света, коллиматор, бокс с кюветой образца молока или молочного напитка и выдвижным эталонным образцом, входное отверстие спектрометра коротковолнового ближнего инфракрасного диапазона с многоканальным фотоприемником и микропроцессором, содержащим программы управления спектрометром, регрессионного анализа и банк калибровочных моделей, отличающийся тем, что перед упомянутой кюветой образца установлена зеркальная полая камера с отверстиями для входа и выхода излучения и волоконный световод, направляющий диффузно отраженное излучение к входной щели спектрометра посредством двух позиционного коммутатора световодов, установленным в одной из двух позиций, а прошедшее упомянутую кювету излучение собирается другим световодом, направляющим его к входному отверстию спектрометра посредством упомянутого двух позиционного коммутатора, установленного в другой из двух позиций. ! 2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что кювета образца, эталонный образец и заглушка конструктивно объединены в одном держателе, перемещаемом по вертикали в направляющих и фиксируемом в трех положениях, обеспечивающих измерение спектра измеряемого образца, эталона или темнового тока фотоприемников, соответственно.1. Spectrometric express analyzer of quality indicators of milk and milk drink, containing a light source located on the same optical axis, a collimator, a box with a cuvette of a milk or milk drink sample and a sliding reference sample, an inlet of a short-wave near-infrared spectrometer with a multi-channel photodetector and microprocessor, containing spectrometer control programs, regression analysis and a bank of calibration models, characterized in that before the said cell On the other hand, a mirrored hollow chamber with holes for radiation input and output and a fiber waveguide directing diffusely reflected radiation to the spectrometer entrance slit by means of two positional fiber optic switches installed in one of two positions are installed, and the radiation transmitted through the cuvette is collected by the other optical fiber directing it to the input fiber the opening of the spectrometer by means of said two positional switch installed in the other of the two positions. ! 2. The analyzer according to claim 1, characterized in that the sample cuvette, the reference sample and the plug are structurally combined in one holder, vertically moved in guides and fixed in three positions, providing measurement of the spectrum of the measured sample, reference or dark current of photodetectors, respectively.

Description

Полезная модель относится к анализу материалов, в частности молока и молочного напитка, и, конкретнее, к приборам, предназначенным для массовых анализов при определении качества молока одновременно по нескольким показателям, среди которых жир, белок, казеин, сухой обезжиренный молочный остаток, вода, лактоза. Область применения полезной модели: фермы производителей молока - сырья, молокоприемные пункты, лаборатории молочных предприятий пищевой, а также консервной промышленности.The utility model relates to the analysis of materials, in particular milk and a milk drink, and, more specifically, to devices intended for mass analysis in determining the quality of milk simultaneously for several indicators, including fat, protein, casein, dry skim milk residue, water, lactose . The scope of the utility model: farms of milk producers - raw materials, milk receiving stations, laboratories of dairy enterprises of the food and canning industry.

Уровень техникиState of the art

Известен экспресс-анализатор MilkoScan FT120, FossElectric, Дания, [1] принцип действия которого основан на регистрации поглощения компонентами молока в тонкой (50 мкм) проточной кювете с помощью фурье-спектрометра среднего инфракрасного диапазона. Прибор отличается сложностью конструкции, в том числе, устройств для промывки кюветы от остаточных жиров, высокой стоимостью приобретения, обслуживания и эксплуатации, невысокой воспроизводимостью при массовых анализах, доступен только специализированным лабораториям.Known express analyzer MilkoScan FT120, FossElectric, Denmark, [1] the principle of which is based on the detection of absorption by the components of milk in a thin (50 μm) flow cell using a Fourier spectrometer mid-infrared. The device is notable for the complexity of the design, including the devices for washing the cuvette from residual fats, the high cost of acquisition, maintenance and operation, low reproducibility in mass analysis, and is available only to specialized laboratories.

Известен также AfiLab - Спектроскопический анализатор жидкостей фирмы AfiMilk, Израиль, [2], основанный на измерении спектров коротковолнового ближнего инфракрасного (КВБИК) диапазона в режимах пропускания и рассеяния под различными фиксированными углами при использовании набора диодных излучателей, различных по спектру. Характеризуется, как недорогой оперативный, но недостаточно точный, особенно в отношении белков молока, прибор.AfiLab is also known - a Spectroscopic analyzer of liquids manufactured by AfiMilk, Israel, [2] based on measuring the spectra of the short-wave near infrared (CVC) range in transmission and scattering modes at various fixed angles using a set of diode emitters of different spectra. It is characterized as an inexpensive operational, but not sufficiently accurate, especially in relation to milk proteins, device.

Известен также легкий в управлении экспресс-анализатор MilkoScan-3 КВБИК диапазона для композиционного анализа молока, в том числе содержания соматических клеток, представляющий собой композицию из малогабаритного прибора "Fruit Tester 20", FANTEC, Kosai-city, Япония, и бокса с образцом в пробирке, соединенного со спектрометром и источником света волоконными световодами [3].Also known is the easy-to-operate express analyzer MilkoScan-3 CVBC range for the compositional analysis of milk, including the content of somatic cells, which is a composition from a small-sized device "Fruit Tester 20", FANTEC, Kosai-city, Japan, and a box with a sample in a test tube connected to a spectrometer and a light source with fiber fibers [3].

Известен также Молочный анализатор NIT-38, фирмы NIRTech, Австралия, который служит средством определения содержания компонентов, таких как жир, белок и лактоза для жидких молочных продуктов. NIT-38 является КВБИК трансмиссионным спектрофотометром, основанным на использовании линейки кремниевых фотодиодов. Анализатор регистрирует спектр пропущенного сквозь образец излучения в КВБИК диапазоне. В пределах этой области жир, белок, вода и другие компоненты молочных продуктов в различной степени поглощают энергию излучения. Для установления корреляции спектров с концентрацией белка, жира и других компонент в образцах необходимо построить калибровку по образцам со стандартизованными показателями. Для калибровки анализатора NIT-38 используется регрессионный метод проекций на латентные структуры (ПЛС). Модели калибровки затем загружаются в микропроцессор анализатора NIT-38. Процедура анализа образцов состоит в загрузке образца в кювету и регистрации спектра пропускания, выборе калибровочной модели по типу продукта и получении результата определения на мониторе. Определение до 4 показателей происходит в течение 60 секунд.Also known is the NIT-38 Milk Analyzer, NIRTech, Australia, which serves as a means of determining the content of components such as fat, protein and lactose for liquid dairy products. NIT-38 is a CVIC transmission spectrophotometer based on the use of a line of silicon photodiodes. The analyzer registers the spectrum of radiation transmitted through the sample in the CVCK range. Within this area, fat, protein, water and other components of dairy products absorb radiation energy to varying degrees. To establish the correlation of the spectra with the concentration of protein, fat, and other components in the samples, it is necessary to construct a calibration based on samples with standardized indicators. For calibration of the NIT-38 analyzer, the regression method of projections onto latent structures (PLC) is used. Calibration models are then loaded into the microprocessor of the NIT-38 analyzer. The procedure for analysis of the samples consists in loading the sample into a cuvette and recording the transmission spectrum, selecting a calibration model by product type and obtaining a determination result on a monitor. Determination of up to 4 indicators occurs within 60 seconds.

Описанный анализатор наиболее близок к заявляемому и принят за прототип. Общими недостатками известных спектрометрических инфракрасных экспресс-анализаторов молока являются:The described analyzer is closest to the claimed and adopted for the prototype. Common disadvantages of the known spectrometric infrared express milk analyzers are:

недостаточная чувствительность к слабопоглощающим компонентам, таким как белок, выражающаяся либо в невысокой точности, либо в сложности калибровочной модели, т.е. малой достоверности определения белков;insufficient sensitivity to weakly absorbing components, such as protein, expressed either in low accuracy or in the complexity of the calibration model, i.e. low reliability of protein determination;

отсутствие в показаниях данных, пригодных для идентификации молочного напитка, т.е. продукта, восстановленного из сухого молочного порошка, например, мицеллированного казеина, окиси холестерина или типичных для молока соматических клеток и бактерий;lack of evidence suitable for the identification of a milk drink, i.e. a product reconstituted from dry milk powder, for example micellated casein, cholesterol oxide or somatic cells and bacteria typical of milk;

недостаточный динамический диапазон определения жиров в партиях образцов со значительной вариацией их массовой доли и размеров глобул, выражающийся в снижении точности определения жира по калибровочным моделям с широкой вариацией содержания жира.insufficient dynamic range for the determination of fats in batches of samples with a significant variation in their mass fraction and the size of globules, expressed in a decrease in the accuracy of determination of fat using calibration models with a wide variation in fat content.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей анализатора для определения содержания тонкой дисперсной фазы - мицеллированного казеина в молоке и молочном напитке, увеличение диапазона определения грубых фракций, таких как жиры, соматические клетки и бактерии, а также повышение достоверности и точности определения слабопоглощающих фракций молока, таких как полный белок, окись холестерина и другие.The purpose of the utility model is to expand the functionality of the analyzer to determine the content of the fine dispersed phase - micellized casein in milk and milk drink, to increase the range of determination of coarse fractions, such as fats, somatic cells and bacteria, as well as to increase the reliability and accuracy of determination of low-absorbing milk fractions, such like complete protein, cholesterol oxide and others.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Молоко представляет собой многофазную дисперсию. Дисперсная фаза молока состоит из грубых фракций: жировых глобул (размером 0,5-10 мкм), соматических клеток (10-50 мкм) и бактерий (0,5-2 мкм) и других частиц в меньших количествах, тонких фракций: мицелл казеина (100-300 нм), агрегатов лактоглобулина и лактоальбумина (15-40 нм) (если молоко имеет естественную кислотность). Водная среда молока содержит растворенные сахара, в основном лактозу, влияющие на вязкость и показатель преломления, ферменты, витамины. На оптические свойства молока из последних оказывает влияние рибофлавин. Спектрометрические методы анализа должны учитывать основные процессы взаимодействия всех компонентов молока с излучением и по возможности сочетать использование и спектров поглощения, и рассеяния для оперативной и эффективной регистрации содержания дисперсных и растворенных компонентов. Интенсивность рассеяния излучения светового и КВБИК диапазона на частицах дисперсной фазы существенно (как степенная функция с показателем от 6 до 3 в различных участках спектра) зависит от размера частиц и слабее - от плотности числа частиц. Именно поэтому для определения массовой доли жира в партии образцов со значительной вариацией содержания (и связанной с ней вариацией среднего размера глобул) требуется прибор с отношением сигнал/шум более 40000, что недостижимо в спектрометрах рутинного класса.Milk is a multiphase dispersion. The dispersed phase of milk consists of coarse fractions: fat globules (0.5-10 microns in size), somatic cells (10-50 microns) and bacteria (0.5-2 microns) and other particles in smaller quantities, fine fractions: casein micelles (100-300 nm), aggregates of lactoglobulin and lactoalbumin (15-40 nm) (if milk has a natural acidity). The aqueous medium of milk contains dissolved sugars, mainly lactose, affecting the viscosity and refractive index, enzymes, vitamins. Riboflavin affects the optical properties of milk from the latter. Spectrometric methods of analysis should take into account the basic processes of interaction of all components of milk with radiation and, if possible, combine the use of both absorption and scattering spectra for quick and efficient recording of the content of dispersed and dissolved components. The intensity of scattering of radiation from the light and the CVEC range on the particles of the dispersed phase significantly (as a power function with an index of 6 to 3 in different parts of the spectrum) depends on the particle size and weaker - on the density of the number of particles. That is why, to determine the mass fraction of fat in a batch of samples with a significant variation in the content (and the associated variation in the average size of globules), a device with a signal-to-noise ratio of more than 40,000 is required, which is unattainable in routine class spectrometers.

Поставленная цель достигается тем, что анализатор дополнительно снабжен приемником обратного диффузного рассеяния в виде полой зеркальной камеры, установленной вплотную к кювете образца, с отверстиями для входа и выхода излучения и волоконным световодом, собирающим и направляющим поток рассеянного света в спектрометр через двух позиционный коммутатор, установленный в одной из двух позиций.This goal is achieved by the fact that the analyzer is additionally equipped with a backward diffuse scattering receiver in the form of a hollow specular camera mounted close to the sample cuvette, with openings for input and output of radiation and a fiber waveguide that collects and directs the scattered light flux into the spectrometer through two position switches installed in one of two positions.

Другим отличием является второй световод, направляющий поток прошедшего образец излучения ко входной щели спектрометра посредством двух позиционного коммутатора в другой из двух позиций. Установленный перед входной щелью спектрометра и направляющий в него либо поток обратного рассеянного образцом излучения, либо поток прошедшего образец излучения коммутатор может управляться вручную оператором или по команде микропроцессора исполнительным механизмом.Another difference is the second fiber, directing the flux of radiation transmitted through the sample to the entrance slit of the spectrometer by means of two position switches in the other of two positions. Installed in front of the spectrometer entrance slit and directing into it either the flux of the radiation backscattered by the sample, or the flux of the radiation transmitted through the sample, the switch can be controlled manually by the operator or by the actuator at the command of the microprocessor.

Еще одним отличием является конструктивное объединение кюветы образца, эталонного образца и заглушки в одном держателе, перемещаемом по вертикали в направляющих и фиксируемом в трех положениях, что предоставляет оператору возможность выполнения измерения спектра измеряемого образца, эталона или темнового тока фотоприемников без дополнительных манипуляций.Another difference is the constructive combination of the sample cuvette, the reference sample and the plug in one holder, vertically moved in guides and fixed in three positions, which allows the operator to measure the spectrum of the measured sample, reference or dark current of photodetectors without additional manipulations.

Предпочтительный вариант осуществления настоящей полезной моделиPreferred Embodiment of the Present Utility Model

Сопоставительный с прототипом анализ указывает на отличия в дополнительных узлах, их выполнении и размещении, что обеспечивает предложению ожидаемые положительные свойства и новизну. Промышленная применимость обеспечивается серийностью основных узлов, программным обеспечением, созданием и проверкой опытного образца.Comparative analysis with the prototype indicates differences in additional nodes, their implementation and placement, which provides the proposal with the expected positive properties and novelty. Industrial applicability is ensured by the seriality of the main components, software, the creation and verification of a prototype.

Рассмотрим, как каждый из отличительных признаков и их совокупность влияют на достижение поставленных целей.Consider how each of the distinguishing features and their combination affect the achievement of goals.

Объединение указанных элементов в общий кюветный блок, соединенный со спектрометром световодами и двух позиционным коммутатором, например, в виде двух позиционной заслонки-зеркала, позволяет осуществлять либо регистрацию спектра диффузного рассеяния, либо спектра пропускания в режиме малоугловой апертуры. В частности, для определения содержания грубой фракции молока - глобул жира и поглощающих компонент - воды и рибофлавина, используется спектр малоуглового пропускания, для определения содержания тонкой фракции молока - мицелл казеина, комплексов сывороточных белков или холестерина, используется спектр обратного диффузного рассеяния (отражения), который, в соответствии с теорией рассеяния Релея, содержит больший сигнал от мелких частиц (казеина, сывороточных белков) и меньшую долю сигнала - от больших частиц (глобул жира, соматических клеток и других) по сравнению со спектрами пропускания. Таким образом, конструкция бокса образца с камерой позволяет выбрать наилучший тип спектра для каждой из дисперсных фракций молока и тем самым существенно повысить чувствительность и точность определения белка на фоне различных количеств жира В этом состоит расширение функциональных возможностей анализатора.The combination of these elements into a common cuvette block connected to the spectrometer by optical fibers and two positional switches, for example, in the form of two positional mirror shutters, allows either the recording of the diffuse scattering spectrum or the transmission spectrum in the small-angle aperture mode. In particular, to determine the content of the coarse fraction of milk - fat globules and the absorbing components - water and riboflavin, a small-angle transmission spectrum is used, to determine the content of the fine milk fraction - milk micelles, casein complexes of whey proteins or cholesterol, a diffuse backscattering (reflection) spectrum is used, which, in accordance with the Rayleigh scattering theory, contains a larger signal from small particles (casein, whey proteins) and a smaller fraction of the signal from large particles (fat globules, somatic cells ok and others) compared with transmission spectra. Thus, the design of the box of the sample with the camera allows you to choose the best type of spectrum for each of the dispersed fractions of milk and thereby significantly increase the sensitivity and accuracy of protein determination against the background of various amounts of fat. This is the expansion of the analyzer's functionality.

Конструктивное объединение кюветы образца, эталонного образца и заглушки в одном держателе, перемещаемом по направляющим и фиксируемом в трех положениях, позволяет легко и быстро подставлять под освещающее излучение образец, или эталон, или заглушку, что сокращает время проведения анализа, облегчает труд лаборанта и повышает удобство обслуживания, что является добавочным эффектом.The constructive combination of the sample cuvette, the reference sample and the plug in one holder, moved along the guides and fixed in three positions, allows you to easily and quickly substitute a sample or reference or plug under the illuminating radiation, which reduces the analysis time, facilitates the work of the laboratory technician and increases the convenience maintenance, which is an added effect.

Дополнительным преимуществом предлагаемого анализатора является его портативность. Незначительный вес - 6 кг, отсутствие движущихся частей и устойчивость показаний при сотрясении позволяют легко транспортировать прибор и приводить в действие в минимальных условиях молокоприемных пунктов и в условиях малых производств.An additional advantage of the proposed analyzer is its portability. The insignificant weight is 6 kg, the absence of moving parts and the stability of the readings during shaking make it easy to transport the device and operate the milk collection points in minimum conditions and in small production facilities.

На Фиг.1 изображена структурная схема анализатора; на Фиг.2 -схема взаимного расположения камеры диффузного отражения, бокса образца и световодов излучения в аксонометрии.Figure 1 shows the structural diagram of the analyzer; figure 2 is a diagram of the relative position of the diffuse reflection chamber, the box of the sample and the radiation waveguides in a perspective view.

Предлагаемый экспресс-анализатор содержит источник 1 света, коллиматор 2, полую зеркальную камеру 3 с входным и выходным отверстиями, бокс 4 образцов, держатель 5 кюветы 6 молока или молочного напитка и эталонного образца 7, волоконный световод 8 диффузно отраженного излучения с входной линзой, волоконный световод 9 прошедшего излучения с входной линзой, двух позиционную заслонку-зеркало 10 на входе спектрографа 11 коротковолнового ближнего инфракрасного диапазона, линейку 12 фотоприемников, блок 13 питания и компьютер 14 с монитором и клавиатурой. Все детали, включая компьютер 14, конструктивно объединены в общий корпус, обозначенный на чертеже пунктиром.The proposed express analyzer contains a light source 1, a collimator 2, a hollow mirror chamber 3 with inlet and outlet openings, a box of 4 samples, a holder 5 of a cuvette 6 of milk or milk drink and a reference sample 7, a fiber optical fiber 8 of diffusely reflected radiation with an input lens, a fiber optical fiber 9 of transmitted radiation with an input lens, two positional damper-mirror 10 at the input of the spectrograph 11 of the short-wave near-infrared range, a line of 12 photodetectors, a power supply unit 13 and a computer 14 with a monitor and keyboards d. All parts, including computer 14, are structurally integrated into a common housing, indicated by a dotted line in the drawing.

Анализатор работает следующим образом. Свет от источника 1 света проходит через коллиматор 2 и сквозь отверстия полой камеры 3 падает нормально на боковую грань кюветы 6 с образцом молока или молочного напитка, диффузно рассеиваясь и проходя сквозь образец одновременно. Диффузно отраженное излучение после многократного отражения от стенок камеры собирается на входной линзе волоконного световода 8, а прошедшее образец излучение собирается входной линзой световода 9. Оператор, устанавливая двух позиционную заслонку-зеркало 10 в одно из двух положений, регистрирует спектрометром на длинах волн в диапазоне 800-1070 нм либо спектр диффузного отражения, либо спектр ослабления (экстинкции) в режиме пропускания при малоугловой апертуре, задаваемой расстоянием от кюветы 6 до входной линзы световода 9.The analyzer works as follows. The light from the light source 1 passes through the collimator 2 and through the holes of the hollow chamber 3 falls normally on the side face of the cell 6 with a sample of milk or milk drink, diffusely scattering and passing through the sample at the same time. Diffuse reflected radiation after multiple reflection from the walls of the camera is collected on the input lens of the optical fiber 8, and the transmitted radiation is collected by the input lens of the optical fiber 9. The operator, installing two-position shutter-mirror 10 in one of two positions, registers a spectrometer at wavelengths in the range of 800 -1070 nm, either the diffuse reflection spectrum or the extinction attenuation spectrum in the transmission mode at a small-angle aperture specified by the distance from the cell 6 to the input lens of the optical fiber 9.

На Фиг.2 изображен вертикальный разрез бокса 4 образца с молоком или молочным напитком. Держатель 5 кюветы 6 образца с молоком или молочным напитком, эталонного образца 7 и глухой заслонки (корпус держателя) устанавливают вертикальным возвратно-поступательным перемещением в одном из трех фиксированных положениях. В упомянутом держателе 5 эталонный образец 7 выполнен из керамики Аl₂O₃ толщиной 0,6 мм и расположен под кюветой 6 образца с молоком или молочным напитком, а ниже его - глухой корпус держателя 5, выполняющий роль заслонки для измерения темнового тока линейки фотоприемников спектрометра. Установленная под глухой заслонкой пружина 15 стремится вытолкнуть держатель вверх, а трех позиционный фиксатор препятствует этому. Оператор имеет возможность легким нажатием на держатель выбрать одно из трех положений для выполнения измерения темнового тока, спектра эталона или измеряемого образца, соответственно.Figure 2 shows a vertical section of the box 4 of the sample with milk or a milk drink. The holder 5 of the sample cuvette 6 with milk or milk drink, the reference sample 7 and the blind shutter (holder body) are installed by vertical reciprocating movement in one of three fixed positions. In said holder 5, the reference sample 7 is made of Al ₂ O ₃ ceramics with a thickness of 0.6 mm and is located under the sample cuvette 6 with milk or milk drink, and below it is the deaf housing of holder 5, which acts as a damper for measuring the dark current of the line of photodetectors of the spectrometer . A spring 15 installed under the blind shutter tends to push the holder up, and a three-position lock prevents this. The operator can easily select one of three positions by pressing the holder to measure the dark current, spectrum of the standard or the measured sample, respectively.

Анализатор снабжен микро-ЭВМ с монитором и клавиатурой, содержащей программы управления спектрометром, регрессионного анализа и банком калибровочных моделей.The analyzer is equipped with a microcomputer with a monitor and a keyboard containing spectrometer control programs, regression analysis, and a bank of calibration models.

В программе управления спектрометром 11 оператор задает режим считывания и накопления сигналов линейки 12 фотоприемников, представляющих собой спектр пропускания (или диффузного отражения) образца молока или молочного напитка или эталонного образца, а также выбирает один из предусмотренных способов преобразования спектра для программы регрессионного анализа. Затем оператор командой загружает преобразованные спектры в программу регрессионного анализа и запускает один из двух режимов: построения калибровочной модели или определения искомых показателей по одной из калибровочных моделей, хранящихся в памяти микро-ЭВМ. Отчет о полученном результате выводится на монитор микро-ЭВМ.In the spectrometer 11 control program, the operator sets the read and accumulate signals of a line of 12 photodetectors representing the transmission spectrum (or diffuse reflection) of a milk sample or a milk drink or a reference sample, and also selects one of the provided methods of spectrum conversion for a regression analysis program. Then, the operator loads the converted spectra into a regression analysis program with a command and launches one of two modes: constructing a calibration model or determining the desired indicators using one of the calibration models stored in the memory of a microcomputer. A report on the result is displayed on the microcomputer monitor.

Спектрометрический экспресс-анализатор показателей качества молока и молочного напитка относится к приборам для определения содержания основных компонент молока и молочного напитка в условиях применения на малых и средних предприятиях молочной и других отраслей.Express spectrometric analyzer of milk and milk drink quality indicators refers to devices for determining the content of the main components of milk and milk drink under conditions of use at small and medium enterprises of dairy and other industries.

Принцип действия спектрометрического экспресс-анализатора основан на том, что сначала в экспресс-анализаторе регистрируются спектры пропускания излучения ближнего инфракрасного диапазона длин волн для набора образцов с известным содержанием требуемых компонент, а затем методом регрессионного анализа устанавливается калибровочная модель, т.е. корреляция между спектрами и содержанием компонент, которая в дальнейшем используется для определения содержания измеряемого показателя в неизвестном образце.The principle of operation of the express spectrometric analyzer is based on the fact that, first, the transmittance spectra of the near infrared wavelength range are recorded in the express analyzer for a set of samples with a known content of the required components, and then a calibration model is established by the regression analysis method, i.e. correlation between the spectra and the content of the components, which is then used to determine the content of the measured indicator in an unknown sample.

Сущность предлагаемого спектрометрического экспресс-анализатора заключается в том, что наряду с регистрацией спектров пропускания образца молочного продукта в нем с помощью дополнительной зеркальной полой камеры, волоконного световода и двух позиционного коммутатора осуществляется регистрация спектров диффузного отражения образца в той же области спектра. Измерительный цикл построен на последовательном измерении спектров диффузного отражения и пропускания образца и определении содержания тонкой дисперсной фракции по отраженному излучению, а содержания поглощающих и грубых рассеивающих фракций - по спектрам пропускания (экстинкции). Конструктивное объединение кюветы образца, эталонного образца и заглушки в одном держателе, перемещаемом по вертикали в направляющих и фиксируемом в трех положениях, предоставляет оператору возможность выполнения измерения спектров измеряемого образца, эталона и темнового тока фотоприемников без дополнительных манипуляций.The essence of the proposed spectrometric express analyzer lies in the fact that along with the registration of the transmission spectra of the sample of the milk product in it with the help of an additional specular hollow camera, a fiber waveguide and two position switch, the diffuse reflection spectra of the sample are recorded in the same spectral region. The measurement cycle is based on the sequential measurement of the diffuse reflection and transmission spectra of the sample and the determination of the content of the fine dispersed fraction from the reflected radiation, and the content of absorbing and coarse scattering fractions from the transmission spectra (extinction). The constructive combination of the sample cuvette, the reference sample and the plug in one holder, moved vertically in the guides and fixed in three positions, provides the operator with the opportunity to measure the spectra of the measured sample, the reference and the dark current of photodetectors without additional manipulations.

В зависимости от анализируемого продукта и компонента на приборе может быть построен и сохранен в памяти компьютера любой набор калибровочных моделей для определения 6 показателей качества. Предел основной погрешности измерения по белку гомогенизированного молока составляет 0,08%, по жиру - 0.06%, по казеину - 0.08%. Время определения показателей в образце не более 1 мин. Анализатор по указанным параметрам превосходит серийные анализаторы AfiMilk, Израиль и Молочный анализатор NIT-38, фирмы NIRTech, Австралия.Depending on the analyzed product and component, any set of calibration models can be built and stored in the computer memory for determining 6 quality indicators. The limit of the main measurement error for the protein of homogenized milk is 0.08%, for fat - 0.06%, for casein - 0.08%. The time for determining indicators in the sample is not more than 1 min. The analyzer surpasses the serial analyzers AfiMilk, Israel and the NIT-38 Milk Analyzer, NIRTech, Australia in the indicated parameters.

Список используемой литературы:Bibliography:

1. one.

2. Патент EP 1 444 501 B1 от 08.11.20012. Patent EP 1 444 501 B1 dated 11/08/2001

3. Journal of Near Infrared Spectroscopy, Volume 16 Issue 4, Pages 389-398 (2008)3. Journal of Near Infrared Spectroscopy, Volume 16 Issue 4, Pages 389-398 (2008)

4. http://www.nirtech.net/DairyAnalyser.htm4.http: //www.nirtech.net/DairyAnalyser.htm

5. Твердохлеб Г.В., Раманаускас Р.И. Химия и физика молока и молочных продуктов - М.: ДеЛи принт, 2006. - 360 с.5. Tverdokhleb G.V., Ramanauskas R.I. Chemistry and Physics of Milk and Dairy Products - M.: DeLi Print, 2006. - 360 p.

Claims

1. Spectrometric express analyzer of quality indicators of milk and milk drink, containing a light source located on the same optical axis, a collimator, a box with a cuvette of a milk or milk drink sample and a sliding reference sample, an inlet of a short-wave near-infrared spectrometer with a multi-channel photodetector and microprocessor, containing spectrometer control programs, regression analysis and a bank of calibration models, characterized in that before the said cell On the other hand, a mirrored hollow chamber with holes for radiation input and output and a fiber waveguide directing diffusely reflected radiation to the spectrometer entrance slit by means of two positional fiber optic switches installed in one of two positions are installed, and the radiation transmitted through the cuvette is collected by the other optical fiber directing it to the input fiber the opening of the spectrometer by means of said two positional switch installed in the other of the two positions.

2. The analyzer according to claim 1, characterized in that the sample cuvette, the reference sample and the plug are structurally combined in one holder, vertically moved in guides and fixed in three positions, providing measurement of the spectrum of the measured sample, reference or dark current of photodetectors, respectively.