SU1070472A1

SU1070472A1 - Device for quantitative determination of milk component content

Info

Publication number: SU1070472A1
Application number: SU823478314A
Authority: SU
Inventors: Александр Абрамович Кремер; Леонид Андреевич Дьяченко; Александр Исарович Осиновский
Original assignee: Научно-производственное объединение "Агроприбор"
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1984-01-30

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ИК-излучени ,кюветный блок и фотоприемник, блок управлени и синхронизации, подключенный к первому входу вычислител , выход которого св зан с блоком инДикации , отличающеес тем, что, с целью повышени точности , оно оснащено блоком уменьшени диаметра светового потока и полихроматором , св занным с вычислителем через последовательно p cпoлoжeнные блок Лотопреобразователей и блок стробировани и экстрапол ции и посредством последовательно размещенных (Ьотоприемника, регистратора импульсов и блока суммировани импульсов, при этом один из выходов блока управлени и синхронизации подключен к блоку суммировани импульсов, другой посредством блоi ка перемещени пробы относительно светового потока св зан с кюветным (Л блоком, причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробировани и экстрапол ции, блок уменьшени диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.A DEVICE FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF THE CONTENT OF MILK COMPONENTS containing infrared radiation source, cuvette unit and photoreceiver, control and synchronization unit connected to the first input of the calculator, the output of which is connected to the indication unit, characterized in that increase accuracy, it is equipped with a unit for reducing the diameter of the luminous flux and a polychromator connected to the calculator through successively p-connected block of Lobe transducers and the gating unit and ex copolations and by means of sequentially placed (receiver, pulse recorder and pulse summing unit), one of the outputs of the control and synchronization unit is connected to the pulse summing unit, the other is connected to the cuvette (L unit, the recorder pulses are connected to the gating and extrapolation unit, the unit for reducing the diameter of the light flux is placed in front of the cuvette unit, and the last romator.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам дл количественного анализа многокомпонентных водных эмульсий, например молока, и может найти применение в пищевой и молочной промышленности и лабораторной практикеThe invention relates to a measurement technique, namely, devices for the quantitative analysis of multicomponent aqueous emulsions, for example milk, and may find application in the food and dairy industry and laboratory practice.

Известно устройство дл определени количественного состава растворов путем .измерени оптической плотности растворов на определенных длинах волн, характерных дл каждого растворенного вещества, содержащее излучатель, кювету, светофильтры и фотоприемник til.A device is known for determining the quantitative composition of solutions by measuring the optical density of solutions at specific wavelengths characteristic of each solute, containing an emitter, a cell, light filters and a photodetector til.

Данное устройство дает хорошие результаты измерений при анализе истинных pacTBODOB, но обладает недостаточной точностью при анализе суспензий и змульсий, например молока. Это-св зано с тем, что в негомогенных жидкост х оптическа плотность определ етс не только поглощением данного компонента расз вора, но и рассе нием на нерастворимых компонентах. Поэтому оптическа плотность негомогенной жидкости оказываетс завис щей от дис перенести нерастворимых компонентов .. This device gives good measurement results when analyzing true pacTBODOB, but it lacks accuracy when analyzing suspensions and emulsions, such as milk. This is due to the fact that in inhomogeneous liquids, the optical density is determined not only by the absorption of this component of the solvent, but also by scattering on insoluble components. Therefore, the optical density of the inhomogeneous liquid appears to depend on the transfer of insoluble components.

Известно также устройство дл количественного определени компонентов молока, преимущественно жира белка, лактозы, воды, содержащее расположенные на одной оптической оси источник ин()ракрасного излучени , кюветный блок и фотоприемник , блок управлени и синхронизации , подключенный к первому входу вычислител , выход которого св зан с блоком индикации С2: .It is also known a device for the quantitative determination of milk components, mainly fat, protein, lactose, water, containing a source of infra red radiation located on the same optical axis, a cuvette unit and a photodetector, a control and synchronization unit connected to the first input of the calculator, the output of which is connected with display unit C2:.

Недостатком данного устройства вл етс невысока точность измерени количественного содержани компонентов молока, св занна с тем, что вариации в распределении жировы частиц по разменам привод т к вариаци м в величине рассе ни света , а следовательно, и к ваоиаци м оптической плотности образца молока . Поэтому перед измерени ми в известном устройстве молоко предварительно гомогенизируют. Однако имеющиес гомогенизаторы не могут обеспечить воспроизводимость распределени жировых частиц по размерам , достаточную дл достижени высокой точности измерений. Кроме того, характеристические полосы поглощени компонентов молока лежат вблизи мощных полос поглощени воды. Оптическа плотность молока на характеристических длинах волн оказываетс большой и определ етс в основном не данным компонентом, а водой.The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring the quantitative content of milk components, due to the fact that variations in the distribution of fat particles in exchanges lead to variations in the amount of light scattering and, consequently, in the optical density of the milk sample. Therefore, before measurements in a known device, the milk is pre-homogenized. However, the existing homogenizers cannot ensure the reproducibility of the distribution of fatty particles in size, sufficient to achieve high measurement accuracy. In addition, the characteristic absorption bands of the milk components lie near powerful water absorption bands. The optical density of milk at characteristic wavelengths turns out to be high and is determined mostly by this component, but by water.

Цель изобретени - повышение точности измерени количественного содержани компонентов молока.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the quantitative content of milk components.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл количествен5 ного определени содержани компонентов молока, содержащее расположенные на одной оптической оси источник инфракрасного излучени , кюветный блок и фотопоиемник, блокThis goal is achieved by the fact that a device for quantitative determination of the content of milk components, containing an infrared source located on the same optical axis, a cuvette unit and a photo detector, a block

0 управлени и синхронизации, подключенный к первому входу вычислител , выход КОТОРОГО св зан с блоком индикации , оснащено блоком уменьшени диаметра светового потока и поли5 хроматором, св занным с вычислителем через последовательно расположенные блок Фотопреобразователей и блок стробировани и экстрапол ции и посредством последовательноControl and synchronization 0, connected to the first input of the calculator, the output of which is connected to the display unit, is equipped with a luminous flux diameter reduction unit and a polychromator connected to the calculator through sequentially located Photovoltaic converters block and the gating and extrapolation unit and sequentially

Q размещенных фотоприемника, регистратора импульсов и блока суммировани импульсов, при этом один из выходов блока управлени и синхоонизации подключен к блоку суммировани Q placed a photodetector, a pulse recorder and a pulse summing unit, with one of the outputs of the control and synchronization unit connected to the summation unit

5 импульсов, другой посредством блока перемещени пробы относительно светового потока св зан с кюветным блоком , причем регистратор импульсов подсоединен к блоку стробировани и экстрапол ции, блок уменьшени 5 pulses, another by means of a sample transfer unit with respect to the luminous flux, is connected to a cuvette unit, and the pulse recorder is connected to a gating and extrapolation unit, a reduction unit

диаметра светового потока размещен перед кюветным блоком, а за последним на оптической оси расположен полихроматор.the diameter of the light flux placed in front of the cuvette unit, and behind the latter on the optical axis is a polychromator.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник- 1 инфракрасного излучени , блок 2 уменьшени диаметра светового потока в плоскости кюветы до разме0 ров, сравнимых со средним размером жировых часТиц, кюветный блок 3, блок 4 перемещени пробы йолока относительно светового потока, полихроматор 5, блок б фотопреобразова5 телей. Фотоприемник 7, регистратор 8 импульсов, блок 9 стробировани и экстрапол ции, блок 10 суммировани длительностей импульсов, вычислитель 11, индикатор 12 количестQ венного содержани компонентов молока и блок 13 управлени и синхоонизации .The device contains a source of 1 infrared radiation, a unit 2 reducing the diameter of the luminous flux in the cuvette plane to a size comparable to the average size of fatty particles, a ditch unit 3, a unit 4 moving the yolok relative to the luminous flux, polychromator 5, a block b of photoconverters. The photodetector 7, the pulse recorder 8, the gating and extrapolation unit 9, the pulse duration summing unit 10, the calculator 11, the indicator 12 of the total content of the milk components and the control and synchonization unit 13.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Свет от источника 1, дающего излучение в заданном спектральном интервале , например 3,5-10 мкм, попадает наблок 2 уменьшени диаметра светового потока. 3 качестве такого блока может использоватьс ко0 роткоФокусный объектив, снабженный диафрагмами и дающий в .плоскости тонкой кюветы световое п тно диаметром 2-3 мкм. Кювету заполн ют молоком. Прокачку через кюветуThe light from the source 1, which gives radiation in a given spectral interval, for example 3.5-10 µm, falls on the block 2 of decreasing the diameter of the light flux. As such a block, a short-focusing lens can be used, equipped with diaphragms and giving a light spot with a diameter of 2-3 µm in the plane of the thin cell. The cuvette is filled with milk. Pumping through the cuvette

5 опреде;з енной дозы молока в течение измерительного цикла осуществл ют блоком 4 перемещени пробы молока относительно светового потока. Кром того, блок 4 осуществл ет медленное перемещение кюветы в направлении, перпендикул рном оси светового пучка , во избежание ошибок измерени в случае, если на окнах кюветы по в л ютс загр знени . После прохождени кюветы световой пучек попада в полихроматор 5, который выдел ет набор квазимонохроматических светов пучков, причем длины волн, присутст вующие в этом наборе, завис т от определ емых компонентов молока. Как правило, дл белка выбирают характеристическую длину волны 6,46 м и опорную 6,68 мкм, дл лактозы выбирают характеристическую длину волны 9,61 мкм и опорную 7,63 мкм, дл воды выбирают характеристическую длину, 4,42 мкм и опорную 5,35 мкм. Цл жира в данном устройстве выбирают, длину волны, лежащую например, в диапазоне 3,5-4,5 мкм, где вода прозрачна. Каждый из свето вых пучков, выдел емых полихроматором 5, попадает на отдельный фотопреобразователь блока 6 Лотопреобра зователей и фртоприемник 7. При это световой пучок, имеющий длину жира попадает на Ъотоприемник 7, а остальные световые пучки попадают на фотопреобразователи блока 6 фото преобразователей. Полихроматор, блок фотопреобразователей и фотоприемник могут быть выполнены в виде клинового интерференционного фильтра, за котооым в определенных точках укреплены фотопреобразователи -и Фотоприемник. Ввиду того, что длину волны жира выбирают в области прозрачности воды и остальных компонентов молока, во все промежутки времени, когда в поле зрени светового пучка нет жировой частицы, сигнал с Лотоприемника 7 остаетс на одном уровне. Как только в поле зрени светового пучка попадают жировые частицы, на выходе фотоприемника 7 по вл ютс выбросы напр жени , которые поступают на регистратор 8 импульсов, который формирует стробируюшие импульсы, равные по длительности длительност м выбросов и имеющие посто нную амплитуду. Стробирующие импульсы поступают далее на блок 10 суммиррвани длительностей импульсов, где определ етс полное врем прохождени жировых частиц через поле зрени светового пучка. Это врем в определенном масштабе отображает массовую долю жира в исследуемом образце молока. Стробирующие импульсы поступают также в блок 9 стробировани и экстра пол ции, куда поступают также сигналы с фотопреобразователей блока 6 фотопреобразователей, настроенных на длины волн остальных компонентов молока, кроме жира. В те промежутки времени, когда в поле зрени светового пучка нет жировой частицы, в блоке 9 производ т измерение оптической плотности образца молока на характеристической длине волны по отношению-к опорной длине волны по стольким каналам, сколько компонентов молока, кроме жира, подлежит определению, например по трем каналам: белок, лактоза, ёода. В момент прихода стробирующего импульса измерени не производ тс . По окончании времени измерени в блоке 9 вычисл етс среднее значение относительной оптической плотности по всем измер емым компонентам молока, кроме жира. Данные об оптических плотност х и о суммарной длительности выбросов поступают далее в вычислитель 11, где определ ют процентное содержание каждого компонента молока с учетом предварительной калибровки прибора и взаимного вли ни одного компонента на другой. Информаци о процентном содержании всех измер емых компонентов молока поступает на индикатор 12, Устройство содержит также блок 13 управлени и синхронизации, который задает начало и конец измерительного цикла. Как видно, введение блока 2 уменьшени диаметра светового потока до размеров, сравнимых со средним размером жировых частиц, позвол ет вести измерени не интеграль но, а узким световым пучком. В результате рассе ние на жировых частицах не сказываетс на величине относительной оптической плотности молока при определении количественного содержани белка, лактозы и воды. В свою очередь, благодар рассе нию на жировых частицах производитс пр мой подсчет количества жира в образце молока регистратором В и блоком 10. При этом измерение количества жира производитс на длине волны прозрачности воды и остальных компонентов молока , что повышает Фотометрическую точность устройства.5, the determined dose of milk during the measuring cycle is carried out by the unit 4 moving the milk sample relative to the light flux. In addition, unit 4 slowly moves the cuvette in the direction perpendicular to the axis of the light beam, in order to avoid measurement errors in case there are contaminants in the cuvette windows. After passing through the cuvette, the light beam enters the polychromator 5, which separates a set of quasi-monochromatic beams of light, and the wavelengths present in this set depend on the milk components to be determined. As a rule, a characteristic wavelength of 6.46 m and a reference 6.68 μm is chosen for the protein, a characteristic wavelength of 9.61 μm and a reference 7.63 μm is chosen for lactose, a characteristic length of 4.42 μm and a reference 5 , 35 microns. The fat CL in this device is chosen, the wavelength lying, for example, in the range of 3.5-4.5 μm, where the water is transparent. Each of the light beams emitted by polychromator 5 falls on a separate phototransducer of block 6 of the transducers and fi rt receiver 7. In this case, the light beam having a fat length falls on the receiver 7 on the phototransducers of the block 6 of photo converters. A polychromator, a block of photoconverters and a photodetector can be made in the form of a wedge interference filter, behind which photoconverters, and the Photodetector, are fixed at certain points. Due to the fact that the fat wavelength is chosen in the transparency region of the water and other milk components, at all times when there is no fat particle in the light field, the signal from the Lotto receiver 7 remains at the same level. As soon as fat particles get into the field of vision of the light beam, the output of the photoreceiver 7 causes voltage surges that arrive at the recorder 8 pulses, which forms gating pulses of equal duration and constant amplitude. The gating pulses go on to the block 10 summation of pulse durations, where the total time of passage of the fat particles through the field of view of the light beam is determined. This time to a certain extent displays the mass fraction of fat in the sample of milk under study. The gating pulses also enter the gating and extrapolating unit 9, which also receives signals from the photoconverters of the unit 6 of phototransducers tuned to the wavelengths of the other components of milk, except for fat. In those time periods when there is no fatty particle in the field of view of the light beam, in block 9 the optical density of the milk sample is measured at a characteristic wavelength relative to the reference wavelength through so many channels, how many milk components, except fat, should be determined for example, in three channels: protein, lactose, iod. At the time of arrival of the gating pulse, no measurements are made. At the end of the measurement time, in block 9, the average value of the relative optical density is calculated for all measured components of milk, except fat. The data on optical densities and on the total duration of the emissions are then transmitted to calculator 11, where the percentage content of each milk component is determined taking into account the preliminary calibration of the instrument and the mutual influence of one component on the other. Information on the percentage of all measured milk components is supplied to the indicator 12. The device also contains a control and synchronization unit 13, which defines the beginning and end of the measuring cycle. As can be seen, the introduction of block 2 for reducing the diameter of the luminous flux to sizes comparable to the average size of fat particles makes it possible to take measurements, not integrally, but by a narrow light beam. As a result, scattering on fat particles does not affect the relative optical density of milk when determining the quantitative content of protein, lactose and water. In turn, due to scattering on fat particles, direct calculation of the amount of fat in the milk sample is performed by the recorder B and block 10. At the same time, the amount of fat is measured at the transparency wavelength of the water and other milk components, which increases the photometric accuracy of the device.

Claims

DEVICE FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF THE CONTENT OF MILK COMPONENTS, containing an infrared radiation source located on the same optical axis, a cuvette unit and a photodetector, a control and synchronization unit connected to the first input of the calculator, the output of which is connected to the display unit, characterized in that, in order to increase accuracy, it is equipped with a unit for reducing the diameter of the light flux and a polychromator connected to the computer via sequentially located block of Lopotreobrazovateli and block of gating and extrapo and through sequentially placed co-detector, pulse recorder and pulse summing unit, one of the outputs of the control and synchronization unit is connected to the pulse summing unit, the other is connected to the cuvette unit by means of the sample moving unit relative to § the light flux, and the pulse recorder is connected to the strobe unit and extrapolation, a block for reducing the diameter of the light flux is placed in front of the cuvette block, and after the last a polychromator is located on the optical axis.

SU <· ,, 1070472 A