Устройство для анализа молока

Устройство для анализа молока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА МОЛОКА, содержащее дозаторы молока и растворителя, связанные через последовательно размещенные смесительный блок, гомогенизатор и кювету для измерения.содержания белка, стабилизированный источник излучения, светофильтр , расположенный в оптическом канале кюветы, приемник излучения, блок усиления и преобразования сигнала приемника излучения и показывающий прибор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности , оно снабжено кюветой д1г1я измерения содержания лира и св тофильтром , расположенным в оптическом канале последней, причем кювета для измерения содержания жира соединена последовательно с кюветой для измерения содержания белка, а соотношение оптических длин кювет находится (Л в пределах 6-10.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

МВЮ

РЕСПУБЛИК, ае (и) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3525962/28-13 (22) 15, 12, 82 (46) 23. 06. 84. Бюл. У 23 (72) Ю.А. Метельский, А.10. Бер и Н.В. Веселовская (7 1} Научно-производственное объединение "Агроприбор" Обьединения "Союзсельхозхимия" (53) 637.127.576.8(088.8) (56} 1. Авторское свидетельство СССР

11 826299, кл. G 0 1 N 33/06, 1979.

2. Патент США У 3841834; .кл. G 01 N 33/04, 1974 °

Ф (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА

МОЛОКА, содержащее дозаторы молока и растворителя, связанные через последовательно размещенные смесительный блок, гомогенизатор и кювету для измерения. содержания белка, стабилизированный источник излучения, светофильтр, расположенный в оптическом канале кюветы, приемник излучения, блок усиления и преобразования сигнала приемника излучения и показывающий прибор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьапения точности, оно снабжено кюветой ля измерения содержания жира и светофильтром, расположенным в оптическом канале последней, причем кювета для измерения содержания жира соединена последовательно с кюветой для измерения содержания белка, а соотноше- Е ние оптических длин кювет находится в пределах 6-10.

1099281

Изобретение относится к анализу состава пищевых продуктов, а именно к анализу состава молока, и может быть использовано в молочной промьлпленности, а также при проведении S работ по селекции скота.

Известно устройство для анализа молока, содержащее источник света, кювету, светофильтр, фотоприемники прямопрошедшего и рассеянного светового потоков и линзу для фокусирования рассеянного света (11 .

Однако для этого устройства характерна недостаточно высокая точность анализа. 15

Известно также устройство для анализа молока, содержащее дозаторы молока и растворителя, связанные через последовательно размещенные смесительный блок, гомогенизатор и кювету для измерения содержания белка, стабилизированный источник излуче ния, светофильтр, расположенный в оптическом канале кюветы, приемник излучения, блок усиления и преобра- 25 зования сигнала приемника излучения и показывающий прибор. (2J .

Однако для известного устройства характерны недостаточно высокая точность определения содержания белка 3б и невозможность одновременного определения содержания жира.

Целью изобретения являетск новышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее до" заторы молока и растворителя, связанные через последовательно размещенные смесительный блок, гомогеннзатор и кювету для измерения содер- 40 жания белка, стабилизированный источник излучения, светофильтр, расположенный в оптическом канале кюветы, приемник излучения, блок усиления и преобразования сигнала приемни- ка излучения и показывающий прибор, дополнительно снабжено кюветой для ,измерения содержания жира и светофильтром, расположенным в оптическом канале последней, причем кювета для измерения содержания жира соединена последовательно с.кюветой для измерения содержания белка, а соотношение оптических длин кювет находится в пределах 6-10.

На фиг. f изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3графики зависимостей Д и К от длины волны

Устройство состоит из емкостей

1 и 2 соответственно для анализируемого образца молока и растворителя, дозаторов .3 и 4 соответственно молока и растворителя смесительного блока 5, гомогенизатора 6, кювет 7 и 8 для измерения содержания жира и белка соответственно, стабилизированного источника 9 излучения, светофкпьтров 10 и 11, расположенных соответственно в оптических каналах кювет 7 и 8 приемников 12 и 13 излучения, расположенных соответственно в оптических каналах. кювет 7 и 8, блока 14 усиления и преобразования сигналов приемников излучения и показывающего прибора 15.

Спектрапьный диапазон стабилизированного источника 9 излучения

200-430 нм, диапазон пропускания светофильтра 10 400-430 нм, а светофильтр 11 — 200-210 нм. Оптическая длина кюветы 7-300 мкм, кюветы

8-40 мкм. В качестве растворителя используется водный раствор лаурилсульфата натрия с концентрацией

10 г/л. Устройство работает следующим образом.

Дозатор 3 мопока отбирает 1,4 мл молока иэ емкости 1 и подает его в смесительный блок 5. Одновременно дозатор 4 растворителя отбирает

13,5 мл растворителя иэ емкости 2 н подает его в смесительный блок 5.

Прн смешивании молока с растворителем происходит разрушение мицелл казеина на сублицеллы, и прозрачность молока резко возрастает. Гомогенизатор 6 отбирает смесь молока с растворителем иэ смесителвного блока 5, подвергает ее гомогениэации при давлении не менее 14 мПа, измельчая жировые шарики, и подает гомогенизированную смесь в кюветы 7 и 8, вытесняя из них предыдущий анализируемый образец. Излучение от источника 9 проходит через светофильтры 10 и 11, кюветы 7 и 8 и попадает на приемники

f2 и 13 излучения. При этом в кювете

7 происходит рассеяние излучения частицами жира, а в кювете 8 — поглощение излучения белком и рассеяние его частицами жира. В связи с этим сигнал от приемника 12 излучения пропорционален содержанию жира в исследуемом образце молока,.а сигнап от приемника 13 излучения представляет собой

10992

3 функцию, содержания жира и белка в исследуемом образце молока. Оба сигнала поступают в блок 14 усиления и преобразования сигналов, где проис+ ходит их усиление и преобразование . в конкретную информацию о содержании жира и белка в молоке, выводимую на показывающий прибор. 15.

Фотометрирование гомогенизированной смеси осуществляют в спектральных диапазонах 200-210 и 400-430 нм в слоях разной толщины, причем отношение толщины фотометрируемого слоя для спектрального диапазона

200-210 нм к толщине фотометрируемого слоя для спектрального диапазона 400-430 нм должно находиться в пределах 0,1-0, 15, а степень разбавления выбирают таким образом, что-. бы отношение толщины фотометрируемого слоя для спектрального диапазона 200=210 нм к степени разбавления находилось в пределах 0,000250,0005 см. По измеренным в двух спектральных диапазонах значениям оптической плотности определяют содержание белка и жира в молоке, решая систему уравнений

Di 21(K1Cc + К С2) + К 7 (1)

214С + К5, . (2) где D1 — оптическая плотность, измеренная в спектральном диапазоне 200-210 нм, D — оптическая плотность, из-.

1 меренная в спектральном диапазоне 400-430 нм, С вЂ” процентная концентрация жи4 ра в молоке;

С вЂ” процентная концентрация 40

2 белка в молоке

К -К вЂ” калибровочные коэффициен5 ты.

В диапазоне длин волн около 200 нм белки молока обладают очень сильным поглощением благодаря наличию пеп,тидных связей. Наличие полипептидных цепей является характерным признаком всех белковых веществ,.поэтому удельные коэффициенты поглоще- 50 ния различных фракций белков отличаются незначительно.

На фиг. 2 представлены экспери--ментальные зависимости относительных удельных коэффициентов поглоще- 55 ния растворов казеината натрия (кривая 1), сывороточных белков (кривая 2), общего молочного белка

81 4 (кривая 3) и относительного удельного коэффициента ослабления излучения гомогенизированной жировой эмульсией молока-(кривая 4) от длины волны (за единицу принята величина удельного коэффициента поглощения раствора общего белка на длине волны (190 нм).

Изменения соотношения между различными фракциями белка молока в пределах 10% приводит к крайне незначительным погрешностям в определении содержания общего белка при отометрировании в диапазоне длин волн 200-210 нм. Более короткие .длины волн (200 нм) использовать нецелесообразно, так как на результатах измерений начинает сказываться поглощение солей молока, а также поглощение воды и воздуха. Использование для фотометрирования более длинных длин волн ()210 нм) также нецелесообразно, так как при этом увеличивается относительный вклад в оптическую плотность ослаб- ления излучения на кировых частицах (фиг. 2, кривые 3 и 4) и соответственно уменьшается точность определения содержания белка. Применение для фотометрирования достаточно узкого спектрального интервала (200-210 нм) целесообразно еще и потому, что при этом, несмотря на резкий спад зависимости коэффициента ослабления гомогенизированной смеси от длины волны, обеспечивается линейный характер зависимости

Э 1 = f(C, С ), что упрощает обработку сигналов и повышает точность измерений.

В данном случае толщина фотометрируемого слоя для диапазона длин волн 200-210 нм и степень разбавления выбирают таким образом, чтобы отношение толщины фотометрируемого слоя к степени разбавления находилось в. пределах 0,00025-0,0005 см.

Например, при степени разбавления

10 (1 объем молока плюс 9 объемов растворителя) толщина фотометрируемого слоя должна быть выбрана в пределах 0,0025-0,005 см, а при степени разбавления 20 (1 объем молока плюс

19 объемов растворителя) толщина фотометрируемого слоя должна быть выбрана в пределах 0,005-0,01 см. При этом обеспечивается максимальная точ/ ность измерений, так как из теории фото1099281 метрии известно, что минимальная ошибка определения концентрации светопоглощающего агента наблюдается при значении оптической плотности

D = 0,434, а при П ъ О,1 и D 1,3 измерения проводят с удвоенной минимальной ошибкой.

Для того, чтобы учесть влияние ослабления излучения частицами жира на величину оптической плотности D< (в спектральном диапазоне 200210 нм) и для одновременного определения содержания жира (уравнения (1) и (2) в данном способе производят фотометрирование гомогенизирован- 15 ной смеси в спектральном диапазоне

400-430 нм, который выбран исходя из того, что в спектральном диапазоне при % c 400 нм на оптическую плотность гомогениэированной смеси су- 20 ществеиио влияет поглощение белка, и выбор этого спектрального диапазона при 3 (400 приводит к усложнению уравнения (2) и, соответственно, к усложнению обработки эксперимен- 25 тальных данных и снижению точности определения содержания жира и белка.

В спектральном диапазоне с 3 )

> 400 нм ни белок, ни жир излучения не поглощают, ослабление излучения 0 происходит только за счет рассеяния излучения на жировых частицах.

Гомогенизация смеси молока с растворителем обеспечивает нормированное распределение жировых частиц по размерам, тем самым устраняя влияние индивидуальных свойств молока, которое выражается в разбросе распределения частиц жира по размерам.

На фиг. 3 показана экспериментальная зависимость оптической плотности гомогенизированной смеси молока с растворителем от длины волны (содержание жира в исходном молоке

3,2Х разведение.1:10, оптическая длина кюветы 3 = 0,3 мм). Ширина спектрального диапазона 400-430 нм выбрана для обеспечения линейного характера зависимости коэффициента ослабления жира от длины волны.

Для обеспечения максимальной точности измерений при выбранных степени разбавления и толщине фотометрируемого слоя,.необходимо, чтобы соотношение оптических длин кювет соответственно для измерения содержа-. ния жира и белка находилось в пределах 6-10, что обеспечит измерение данных компонентов пробы молока в оптимальном диапазоне оптических плотностей для спектральных диапазонов 200;210 и 400-430 нм.

В результате использования данного устройства для анализов молока на содержание белка и жира только на селекционных станциях экономический эффект составит 1б,4078 млн.руб.

1099281

109928! ау п8 аТ уцди Зак 4366 38 Ти аа823 Поупюсмое

Б И 1 — — 3авлвал Ю дателе, t. увтород, ул.ПРоевтваа,а

1099281, 1099281 о9

И

ППЦЦПП раиса 43бб 36 тидаи 623 Подиисное бил|Щи Щ |Патлат ; т. Уитород. ул.Проектное,4