SU1386049A3 - Инфракрасный анализатор дл относительного определени количеств некоторых веществ в образце пищевых продуктов,преимущественно в муке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к анализу материалов, в частности определению наличи  или относительного количества в процентах воды, протеина или масла в пищевых продуктах, преимущественно в муке. Цель изобретени  - повышение точности. Пробу продукта помещают в

Description

13

18

21

22

12

Ю

J3

W

СО СХ5

а о 4

f

сн

Фиё.1

nar-i 26 держатеч  (братца, ИрН вклю- че(ни источника И) света диск 15 блп ка сменных светофильтров поворачиваетс  в положение, при котором один из его фильтров, размещенных по пери метру диска 15, перекрывает траекторию луча. Электромагнит 21 отводит эталонный блок 4 от выходного отверсти  7 шарообразной камеры (ШК) 5. При этом монохроматический коллими- рованньш свет падает на образец.

86049

Свет, отраженный o5pa : ni.iM, попадает внутрь ШК 5. riocjie рассе ни  матовой позолоченной стенкой ШК 5 свет попадает на фотоэлементы 8. Электрический фотосигнал уситгиваетс , фильтруетс , выпр мл етс  и преобразуетс  в цифровой сигнал, регистрируемьм микропроцессором . В фокусной точке расположен светопрерыватель, выполненный в виде пластины 19, котора  вибрирует с частотой 100-200 Гц. 1 з.п.ф-лы,,5 ип

1

Изобретение отнаситс  к анализу материалов, в частности дл  определени  наличи  или относительного (в процентах) количества некоторых веществ , таких как вода, протеин и масло в пищевых продуктах, преимущественно в муке.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На фиг.1 схематично изображен ин- фракрасньй анализатор; на фиг,2 - держатель, продольное сечение; на фиг.3 - держатель, в аксонометрии; на фиг,А уплотнитель дл  образца исследуемого материала; на фиг.5 - держатель, вариант.

Инфракрасный анализатор содержит корпус 1 с окном 2, держатель 3 дл  исследуемого образца, эталонный блок 4, шарообразную полую камеру 5 с от- верс ти ми 6 и 7 соответственно дл  входа и выхода сканирующего луча, снабженную фотоэлементами 8 и 9 дл  регистрации отраженного света, расположенные на общей оптической оси источник 10 света, коллиматор, состо щий из двух дво ковыпуклых линз 11 и 12, конденсорную линзу 13, блок, сменных светофильтров, выполнеиньм с возможностью вращени  вокруг оси 14, смещенной относительно.оптическо оси источника света, в виде диска 15 по периметру которого закреплены стекл нные пластинки 16 с отличной друг от друга светопропускающей способностью . Диск приводитс  в прерывистое вращательнс е движение электрическим шаговым ;;ви1 ателем 17 и совершает полньп оборот ла 5-15 с.

После блока сменных светофильтров свет фокусируетс  линзой 18. В фокусной точке расположен -светопрерыва--, таль, выполненный в виде приводимой

в действие пьезоэлектрическим или магнитным путем пластины 19, котора  периодически блокирует свет при более высокой частоте, чем 100 Гц, возможно 200 Гц, так что электрические

сигналы, создаваемые светом, будут иметь ту частоту, котора  легко усиливаетс . Прерванный свет поступает через коллимнрующий конденсор 20 в шарообразную полую камеру, выходное отверстие которой перекрываетс  периодически эталонным блоком, совершающим колебательные движени  в своей собственной плоскости с- помощью электромагнита 21 или с помощью механи

ческого или электрического соединени 

5

с блоком сменных светофильтров. Эталонный , блок приводитс  в синхронное колебательное движение с блоком сменных светофильтров между положением полностью блокированного света и-положением полностью свободного окна. Пружина 22 служит дл  возврата эталонного блока в положение блокировки света в случае обесточивани  электро магнита. Поверхность эталонного блока , обращенна  внутрь шарообразной камеры, может быть плоской или сферически д,угообразной такого же радиуса, что и радиус внутренней части шаро5 образной камеры. Поверхность эталонного блока и внутре}1н   часть шарообразной камеры покрыта соответствующей матовой позо.чотоГ, чтобы быть отражающей, химически ci uiiKon ,и не-стареющей . Поверхность этапонного блока может быть вьтолнепа из другого прочного вещества, нежели внутренн   часть шарообразной полой камеры, например из политетрафторэтилена.

Когда эталонный блок отходит, свет падает через стекл нное окно на образец 23. Окно вьтолнено в стенке 24 анализатора, котора  может быть сн та , например отвинчена с рамы (не показана) анализатора. Держатель дл  исследуемого образца представл ет собой пластину 25 с лазом 26 дл  размещени  образца исследуемого продук

роны окна. Держатель может быть закреплен на стенке анализатора или жестко (фиг.2), или с помощью шарниров 27, (фиг.1 и 3), или с помощью пружинных замков, зажимных средств, крючков или с помощью иных известных средств. Держателе может быть выполнен из ферромагнитного материала или же содержать ферромагнитный элемент. При перемещении держатель удерживаетс  в прижатом к стенке состо нии при помощи посто нного магнита 28. Релейный контакт 29 отключает подачу тока на источник света и/или регулирует подачу тока на электромагнит дл  этапонного блока таким образом, что посто нный магнит находитс  в нерабочем состЪ нии, т.е. держатель отходит от стенки, а эталонный блок предупреждает проникновение наружного света в щарообразную полую камеру и на размещенные в ней фотоэлементы, поскольку на последние оказывает вредное воздействие проникающий свет и иной свет, содержащий ультрафиолетовые лучи. Релейный контакт может быть также соединен таким образом, что при открывании держател  он будет отключать и подачу тока на электрический щаговый двигатель. Кроме ,того релейньй контакт может также управл ть другими средствами, например сигнальными средствами. Отключение подачи тока на источник света необходимо также дл  обеспечени  нахождени  фотоэлементов в темноте и предупреждение ненужного образовани  тепла.

Магнитна  операци  релейного контакта может осуществл тьс  различными пут ми, например полным или частичным завершением магнитной цепи посто н ного электромагнита, когда держатель закрыт, так что релейньп контакт при

0

s

0

5

0

5

5

0

5

0

водитс  в действие ослаблением магнитного пол , воздействующим на него. Если посто нньм электромагнит смонтирован на подвижном держателе, то релейный контакт может приводитьс  в действие усилением магнитного пол , воздействующим на него в момент контакта держател  со стенкой.

Исследуемый образец - мука - вводитс  непосредственно в паз держател  (фиг.2) или в кассету (фиг.5), котора  может иметь в верхней части воронкообразное расширение. Паз не должен содержать выступов и/или впадин , которые могли бы преп тствовать распределению муки в пазу или его очистке после использовани .

Муку в пазу или кассете.уплотн ют под заданным давлением уплотнителем 30, состо щим из двух различного размера элементов 31 и 32 с направл ющими стержн ми 33, обеспечивающими их подвижное соединение, и пружинами 34 сжати .

Обе части уплотнител  могут иметь в поперечном сечении ту же самую форму , что и отверстие держател . После заполнени  кассеты или непосредственно держател  в отверстие последнего вставл ют уплотнитель нижней стороной вперед и вдавливают его в названную лолость до тех пор, пока оба элемента уплотнител  не придут в контакт один с другим. Затем муку в держателе уплотн ют под давлением, определ емым пружинами в положении сжати . Таким образом, характеристики давлени  и поверхностей определ ютс  по муке, наход щейс  в контакте с окном. Эти характеристики давлени  и поверхностей  вл ютс  крайне, важными дл  надежности измерени , поскольку в ином случае дл  нескольких образцов из одной и той же муки могут быть получены разные значени , т.е. точность анализатора не может быть лучщей, чем наибольша  разница между упом нутыми выше различными значени ми, получаемыми при одной и той же муке.

Кроме того, нижн   часть паза держател  может иметь скошенную под углом 30-60 в сторону стенки анализатора плоскость.

Анапизатор работает следующим образом .

В паз 26 держател  3 помещают ис следуемую пробу муки, которую уплотн ют под заданным давлением уплотнителем 30. При этом мука находитс  в пр мом контакте с окном 2,  вл ющимс  единственным стеклом между образцом и фотоэлементами 8. При нажатии на пусковую кнопку включаетс  источник 10 света, шаговый двигатель 17 поворачивает диск 15 блока сменных .светофильтров в такое положение, в котором один из его фильтров находитс  на траектории луча, а электромагнит 21 отводит эталонный блок 4 от выходного светового отверсти  7 шарообразной камеры 5, так что монохроматический коллим1фованный свет попадает на об- разец. Свет, отраженный образцом, попадает внутрь шарообразной камеры 5, где он попадает на фотоэлементы 8 после рассе ни  матовой позолоченной стенкой шарообразной камеры. Затем фотоэлементы посылают соответствующий сигнал переменного тока с частотой 200 Гц вследствие вибрации све- топрерьюател  19. Электрический фотосигнал усиливаетс , фильтруетс , вы- пр мл етс  и преобразуетс  в цифровой сигнал, который регистрируетс  микропроцессором.

Диск 15 блока сменных светофильтров продолжает еще некоторое врем  оставатьс  в том же самом положении, идущий на электромагнит 21 ток отклкг чаетс  и пружина 22 переводит эта- лонньм блок 7 в положение, в котором он блокирует поступление света на образец, а своей матовой позолоченной поверхностью отражает эталонный свет в шарообразную полую камеру 5, где этот свет диффузионно попадает на фотоэлементы 8, которые теперь посылают электрический этало-нньм сигнал , который также  вл етс  сигналом переменного тока и в дальнейшем обрабатываетс  таким же образом, что и сигнал образца,

Кроме того, возможен такой вариант работы анализатора, при котором получают несколько сигналов от исследуемого образца, чередующихс  с сигналами эталона каждый раз, когда один фильтр блока сменных светофильтров остаемс  в неизменном положении до того, как диск 15 будет повернут шаговым двигателем 17 на один шаг до следующего фильтра.

Дл  каждого образца упом нутый выше процесс последовательно повтор етс  дл  каждого фильтра. Диск 15 име- ет восемь фильтров, но при изменении

0 5

О д е

5

0

видов образцов и анализов не требуетс  производить измерени  с использованием всех фильтров.

.Предположим, что измерени  образца и эталона производ тс  дважды дл  каждого из шести фильтров, причем первое и второе измерение обозначены индексами 1 и 2, соответственно, с указанием номера фильтра (1-6 дл  шести фильтров). Буква Р обозначает сигнал образца, R - сигнал эталона.

Микропроцессор, св занный с инфракрасным анализатором, подсчитывает величину

К, К, logb-i-| -, к, X « г

X + кло§5 ---5 -РП + Р«

J. Р 5

б

е-ар,

где. Kg, ..., Kg - посто нные коэффициенты , определ емые по методу наименьших квадратов (например, Р - первое (1) из- мерение с помощью второго (2) фильтра), Полученна  величина  вл етс  величиной относительного содержани  протеина в муке, если образец  вл етс  мукой, облученной последовательно инфракрасным светом с различной длиной волны, определ емой шестью примен емыми фильтрами и выбираемой надлежащим образом дл  данного анализа протеина.

Данньш инфракрасный анализатор обеспечивае.т вы сокую точность измерени . Несмотр  на то, что некомпенси- руемьм дрейф температуры значительно точность измерительньгх устройств , в данном анализаторе дрейф температуры компенсируетс  обработкой в вычислительной машине изменени  сигнала эталонного блока таким образом, что соответствующее компен- сирующее изменение сигнала образца достигаетс  регулированием коэффициента усилени  в зависимости от изменений в сигнале эталона. При необходимости анализатор можно сделать нечувствительным к изменени м силы света в источнике 10 света. Если дрейф температуры компенсируетс  описанным выше образом, то легко избежать при смене анализатора воздействий изменений температуры и изменений силы света на электрический сигнал эталона.

13

На фпг.З показан лержател. образца |1л  (jifj3f)naHHH под отдельные обра цы муки, как на фнг.1-5. Держатель оПразца устроен таким образом, что et o воронкообразна  в верхней .части и клнноврщна  в части пластины перемещаютс  подобно кассет в проекторе или камере дл  фотографировани  на стекл нных пластинах.

Предлагаемый анализатор обеспечи- вает большую точность при контроле муки и пищевых продуктов подобной консистенции, которые подвергаютс  анализу на относительное содержание протеина и/или воды.

Claims (2)

1. Инфракрасный анализатор дл  от носительного определени  количеств некоторых веществ в образце пищевых продуктов, преимущественно в муке, содержащий корпус с окном, держатель дл  исследуемого образца, эта- лонный блок, шарообразную полую камеру с отверсти ми дл  входа и выхода сканирующего луча, снабженную фотоэлементами дл  регистрации отраженного света, и расположенные на общей оптической оси источник света.

23 2

ф//г. 2

8

коллиматор и блок сменных светофильтров , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, оно оснащено светопрерывателем, размещенным за блоком сменных светофильтров в фокусной точке, при этом эталонный блок расположен на оптической оси источника света между окном дл  исследуемого образца и отверстием дл  выхода сканирующего луча с возможностью перекрыти  последнего и представл ет собой пластину, формой и размерами аналогичную форме и разерам окна и отверсти , а блок сменных светофильтров выполнен с возможностью вращени  вокруг оси, смещенной относительно оптической оси источника света, в виде диска, по периметру .которого закреплены стекл нные пластинки с отличными одна от ругой светопропускающими способност ми .

2. Анализатор по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что держатель дл  исследуемого образца представл ет собой пластину с пазом дл  размещени  образца, при этом держатель закреплен на корпусе, а паз- расположен со стороны окна.

3 27

26

Фиг.З

Фие. V

VJ,

фиг. 5