Виды и типы анализаторов молока
27.05.2013
В настоящее время на молочных фермах используются различные типы анализаторов: термоэлектрические, ультразвуковые, фотоэлектрические, высокочастотные и многие другие.
Ультразвуковые анализаторы
Принцип действия ультразвуковых анализаторы заключается в измерении скорости распространения, степени поглощения или рассеивания ультразвука в продукте, которые зависят от содержания жира в молоке. Эта зависимость более резко выражена при температуре 50°С.
Типичная схема построения ультразвуковых жиромеров такова. Ультразвуковые колебания, которые передаются датчиком погружного или проточного типа в молоко, воспринимаются вторичным прибором, который преобразует их в электрические сигналы. Блок счета импульсов в соответствии с полученными сигналами формирует показания прибора. На точность измерения влияет температура продукта. Поэтому поддержание постоянной температуры молока 50°C является необходимым условием измерений с высокой точностью (до 0,1% жира).
Ультразвуковые анализаторы по сравнению с фотоэлектрическими имеют то преимущество, что не требуют гомогенизации продукта и его разбавления или обработки. Однако сложность конструкции и эксплуатации, а также высокая стоимость ограничивают применение этих приборов.
Высокочастотные анализаторы
Принцип действия этих жиромеров основан на зависимости между величиной одного из электрических параметров продукта, помещенного в поле высокой частоты, и содержанием жира. Таким параметром является в частности диэлектрическая проницаемость.
Действие высокочастотного жиромера для молока типичной конструкции основано на измерении емкости конденсаторного датчика, содержащего контролируемый продукт. Конденсаторный датчик заполняется пробой молока, предварительно разбавленной дистиллированной водой в определенном соотношении (1:2 или 1:3). Вследствие добавления в молоко дистиллированной воды уменьшается сквозная проводимость конденсаторного датчика, и повышается точность измерений.
Датчик высокочастотного жиромера молока представляет собой электрический конденсатор с обкладками в виде двух коаксиальных круговых цилиндров. При заполнении конденсатора в нем поддерживается постоянный уровень жидкости. Внутренний и внешний электроды покрыты цилиндрическими тонкостенными прокладками из оргстекла. С измерительным прибором датчик соединяется экранированным кабелем.
Чтобы установить жирность молока, определяют его плотность, приготавливают смесь молока с дистиллированной водой, измеряют температуру молока, емкость конденсаторного датчика заполненного водой (x1), емкость датчика, заполненного разбавленным молоком (x2), вычисляют разность x1-x2, определяют по графику градуировки прибора содержание жира в молоке в % и вносят поправку на плотность.
Как показали испытания, погрешность высокочастотных жиромеров при исследовании одной и той же пробы молока составляет до 0,08%. Однако максимальные расхождения показаний прибора с результатами определения содержания жира химическими методами составляли до 0,17%.
Фотоэлектрические анализаторы
Принцип действия их основан на изменении степени поглощения или рассеивания светового потока слоем жировых шариков молока (жира).
Через емкость с испытуемым продуктом пропускают световой поток от источника излучения. Интенсивность этого потока изменяется по сравнению с исходной в зависимости от оптической плотности молока, которая зависит от его жирности. Полученный поток регистрируют фотоэлектрическим датчиком. Градуировку приборов периодически проверяют с помощью калибровочного фильтра с оптической плотностью, соответствующей определенной жирности молока.
Погрешность измерений фотоэлектрическими жиромерами заметно уменьшается в случае определения содержания жира в предварительно нагретом гомогенизированном молоке. Как показывают исследования погрешность измерений жира, использующих данный метод измерений, составляет 0,05%.
Кондуктометрические анализаторы
Принцип их действия основан на зависимости электропроводности продукта от содержания в нем жира.
Типичная конструкция кондуктометрического жиромера состоит из измерительной ячейки, термометра и измерительного устройства. Измерительная ячейка представляет собой емкость, в которую вмонтирован двухэлектродный датчик и термометр.
Погрешность кондуктометрических жиромеров, получаемая при измерении содержания жира в молоке, слишком велика, поэтому их используют для определения жирности прочих молочных продуктов, но не молока.
Анализаторы инфракрасной спектроскопии
Этими приборами можно определять содержание не только жира, но и других составных частей молока.
Разработанные жиромеры инфракрасной спектроскопии функционируют следующим образом. Образец молока предварительно гомогенизируется и поступает в небольшой сосуд, через который проходит поток инфракрасного излучения с различной длиной волны (5,8; 6,5; 9,6 мкм). Интенсивность излучения определяют при выходе из сосуда. По степени поглощения этих волн определяют соответственно содержания в молоке жира, белка и лактозы. Сомо рассчитывают в зависимости от содержания белка и лактозы. По интенсивности потока инфракрасного излучения, проходящего через сосуд с водой, определяют поправку на поглощение потока излучения водой. Погрешность метода сравнима с погрешностью химических методов.
Термоэлектрические анализаторы
Принцип действия этих жиромеров основан на измерении величины удельной теплоемкости молока, которая зависит от содержания в нем жира. Молоко нагревают постоянным тепловым потоком от 60°С до 90°С (в этих условиях теплоемкость продукта практически мало зависит от температуру).
В зависимости от содержания жира в молоке меняется величина удельной теплоемкости молока и соответственно время нагрева продукта в указанном диапазоне температур.
Сосуд, наполненный испытуемым молоком, помещают в термоизолированную камеру, где молоко подогревается электронагревателем, который питается постоянным напряжением от стабилизатора. В сосуде помещены два полупроводниковых термосопротивления. Первое включено в схему измерительного моста, баланс которого осуществляется при достижении молоком нижнего предела температуры (60°С). При этом включается таймер. Второе термосопротивление включено в диагональ измерительного моста, который уравновешивается при достижении молоком верхнего предела температуры (90°С). При этом таймер останавливается. По показанию таймера судят о жирности молока.
Требования к измерению жирности молока:
- Диапазон изменения относительного содержания жира в молоке составляет (0,10 - 6,5)% от массы продукта.
Требования, предъявляемые к измерению содержания жира в молоке изложены в ГОСТе 5867-92 "Молоко и молочные продукты. Методы определения жира". В нем рассматривается кислотный и оптический методы определения массовой доли жира в молоке. Кислотный метод является полностью химических и поэтому для нас не представляет интереса. Рассмотрим требования ГОСТа для оптического метода:
- Отсчет показаний проводят по шкале или цифровому индикатору с дискретизацией отсчетов не более 0,01% массовой доли жира. Допустимое значение ско случайной составляющей погрешности метода при измерении одной и той же пробы - 0,02% (по результатам однократных измерений).
- Систематическая составляющая погрешности прибора не более 0,10%. Ско случайной составляющей погрешности прибора не более 0,05%.
Комментарии
Пока нет комментариев