Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 247

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

анализируемый раствор, сливаясь через патрубок. Выйдя из кю­ веты, свет проходит поляроидный анализатор и магнито-опти- ческий модулятор 2 и попадает на фотоприемник /, включенный на вход электронного усилителя,13.

 

При

отсутствии в

анализируемой жидкости оптически ак­

тивных

веществ

по­

 

ляризованный

 

свет

 

полностью

 

гасится

 

на

анализаторе

2 и

 

на

фотоэлемент

не

 

попадает. При

появ­

 

лении в растворе оп­

 

тически

 

активного

 

вещества

плоскость

 

поляризации

пово­

 

рачивается

 

на

неко­

 

торый угол,

пропор­

 

циональный

количе­

 

ству этого

вещества,

 

и

на

фотоэлемент

 

падает

 

модулиро­

 

ванный

ПОТОК

света,

р и с 151 Принципиальная схема автоматического

вследствие

 

чего

на

поляриметра,

входе

в

усилитель

 

13 появляется сигнал разбаланса. Под воздействием уси­ ленного сигнала разбаланса начинает вращаться реверсивный двигатель 12 и перемещать через кулачок 9 поляризатор 5, вы­ полненный в виде сектора. Вращение происходит до тех пор, по­ ка не будет скомпенсирован возникший поворот плоскости поля­ ризации, вызванный наличием в анализируемой жидкости опти­ чески активных веществ. Таким образом, угол поворота поляри­ затора 5 прямо пропорционален содержанию анализируемого ве­ щества в растворе.

Кулачок 10 и ролик 11, насаженные на ось реверсивного электродвигателя, предназначены для передачи движения на по­ казывающее и записывающее устройства прибора.

По описанной схеме сконструированы приборы для анализа содержания сахара, например, в сахарной свекле (тип САП), имеющие пределы измерения 7—20° по международной сахар­

ной

шкале S. Предельно

допустимая погрешность

измерения

± 1 °

S. Приборы снабжены

специальным печатающим

устройст­

вом, отбивающим содержание сахаристых веществ на чеке, вру­ чаемом сдатчику сахарной свеклы на свеклоприемных пунктах. Разработаны и применяются поляризационные анализаторы для определения кристалличности ирисных масс и некоторые другие.

Приборостроительной промышленностью выпускается ряд типов поляризационно-оптических анализаторов (СУ, ПАР, М.ОАЖ-3 и др.), однако в пищевой промышленности они не по­ лучили достаточно широкого распространения.


§ 6 . ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ

В некоторых отраслях науки и техники для анализа состава и свойств веществ применяется люминесцентный метод контро­ ля, характеризующийся высокой чувствительностью, быстродей­ ствием и сравнительной простотой аппаратурного оформления. Люминесцентные приборы используются в дефектоскопии раз­ личных материалов, для контроля равномерности окраски по­

верхностей (тканей и др.), при сор­ тировке некоторых видов сельско­ хозяйственного сырья (например, коконов шелкопряда), а также при контроле качества ряда пищевых продуктов (рыбы, мяса и пр.). Од­ нако в пищевой промышленности этот метод не нашел еще должного применения, что объясняется недо­ статочной изученностью поведения пищевых продуктов под воздействи­ ем различного вида излучений.

Рис. 152. Схема устройства для люминесцентного ана­ лиза.

Люминесценцией называется такое состояние вещества, при ко­ тором оно начинает светиться без выделения тепла. Известно несколь­ ко видов люминесценции. При ана­ лизе пищевых продуктов использу­ ется, как правило, флуоресценция — способность некоторых веществ светиться при облучении его посто­ ронним источником света. С прекра­ щением облучения флуоресценция исчезает.

Схема люминесцентного анализатора — устройства, основан­ ного на использовании явления флуоресценции, приведена на

рис. 152. Оно

состоит из осветителя /, от которого поток излуче­

ния 5 падает

на анализируемое вещество 6 и вызывает

видимое

свечение этого вещества. В свою очередь осветитель /

состоит

из источника

излучения 2 (чаще всего ультрафиолетового, но

может быть и другой длины волны), кожуха-отражателя

3 и све­

тофильтра 4,

пропускающего лучи света нужной длины

волны.

Каждому анализируемому веществу присущи определенная интенсивность и характерный цвет свечения, на основе которых может быть сделан вывод о качестве данного вещества и других его свойствах. Оценка флуоресцентного излучения может быть произведена как визуально, так и с помощью фотоэлектрических приборов (фотоэлементов, фотосопротивлений, фотоумножите­ лей), обладающих необходимой чувствительностью и селектив­ ностью к различным участкам видимого и невидимого излучений.


Однако автоматические люминесцентные производственные при­ боры для анализа пищевых продуктов в настоящее время прак­ тически отсутствуют. Проведены лишь отдельные работы, пока­ зывающие перспективность люминесцентного метода для конт­ роля качества пищевых продуктов. Результаты некоторых ра­ бот приведены в табл. 9.

Т А Б Л И Ц А 9

Продукт

Картофель в разрезе

Флуоресценция Возможность применения

Желтоватая с

различны­

Установление доброкаче­

ми оттенками

у разных

ственности

сортов

 

 

подмороженный

Беловатая

 

 

Обнаружение ранней ста­

 

 

 

 

 

дии

обморожения

лораженный

 

Голубоватая, интенсив­

Обнаружение ранней ста­

фитофлорой

ная

 

 

дии

заболевания

кольцевой

гнилью

Зеленоватая

 

То

же

 

сухой гнилью

Различных

оттенков

 

»

 

 

вирусным

заболева­

Различных

оттенков

по

 

 

нием

 

сосудистой части клубней

 

 

 

Лук

 

 

 

 

Установление

доброкаче­

в разрезе

 

Бледно-синяя

 

 

 

ственности

 

пораженный

серой

 

 

 

 

 

 

 

Обнаружение ранней ста­

гнилью

 

Желтовато-белая

 

Мандарины

 

 

 

 

дии

заболевания

 

 

 

 

Установление

доброкаче­

здоровые

 

Темно-оранжевая с мато­

 

ственности

 

 

 

вым фиолетовым оттен­

 

 

 

пораженные

голубой

ком

 

 

Обнаружение ранней ста­

Темно-синие пятна с го­

плесенью

 

лубоватым

ободком

и

дии

заболевания

 

 

желтым окаймлением

 

 

 

 

Эссенции

 

Различных

оттенков

 

Обнаружение

примеси

 

 

 

 

 

эссенции во

фруктовых

 

 

 

 

 

соках

 

Некоторые продукты, слабо флуоресцирующие в ультрафио­ летовом свете, обладают заметной красной и инфракрасной

флуоресценцией в синем свете (табл.

10).

 

 

 

Особенно сильные изменения флуоресценции

наблюдаются

в

огурцах, бобах, белой и красной

капусте, картофеле,

рыбе

и

мясных продуктах, когда они начинают портиться.

 

 

Разработано и показало хорошие

результаты

устройство

для

определения степени свежести охлажденной трески и морского

окуня, представляющее

собой

ультрафиолетовый излучатель

(см. рис. 152). Световой

поток от

него падает на анализируемый

продукт, вызывая люминесцентное свечение, цвет и интенсивность которого зависят от степени свежести рыбы. Поток люминесцент-


 

 

 

Т А Б Л И Ц А 10

Продукт

Флуоресценция,

возбуждаемая

синим светом

красная

 

инфракрасная

 

 

Табак легкий

Очень сильная

Сильная

Сахар-песок

Отсутствует

»

 

Крахмал картофельный

»

Очень

сильная

Танин

Сильная

Средняя

Листья растений зеленые

Очень сильная

Сильная

ного излучения попадает на чувствительные фотосопротивления, сигнал от которых усиливается с помощью электронного усили­ теля и подается на измерительный прибор. С помощью послед­ него продукт делится на три сорта: первый, второй и нестан­ дартный.

Экспериментальные работы показали перспективность .ис­ пользования методов люминесцентного анализа для контроля процессов сушки. Выявлено, например, что при сушке картофе­ ля его красная люминесценция возрастает с повышением содер­ жания сухих веществ и не зависит от скорости сушки. Аналогич­ ное явление наблюдается также при сушке лука, моркови и свеклы. Присущая подсолнечному маслу красная и инфра­ красная люминесценция изменяется в зависимости от числа об­ жарок, что связано с изменением кислотности масла.

Одним из перспективных направлений использования люми­ несценции является создание на ее основе устройств для авто­ матизированного контроля качества мойки стеклянной и жестя­ ной тары. В основе таких устройств лежит свойство жирных кис­ лот, жиров, белковых веществ и других загрязнений сильно люминесцировать при облучении, особенно ультрафиолетовыми лучами. На базе таких устройств могут быть созданы бракераж­ ные автоматы.

§ 7. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ АНАЛИЗАТОРОВ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

При использовании оптических анализаторов для контроля качества и состава пищевых продуктов необходимо учитывать многочисленные факторы, связанные с особенностями оптиче­ ских измерений. В первую очередь к ним относятся требования безусловной чистоты оптических элементов, входящих в измери­ тельные схемы, а также отсутствие побочных, загрязняющих примесей в виде взвешенных частиц, пузырьков газов и воз­ духа, наличие которых в анализируемой среде всегда воз­ можно.


При установке и эксплуатации оптических анализаторов сле­ дует иметь в виду, что точность измерения в большой степени зависит от чистоты стенок измерительных кювет, через которые протекают анализируемые жидкости. Если имеется опасность оседания на стенках кюветы загрязняющих частичек или пузырьков газов, необходимо предусмотреть возможность очистки и промывки кювет или быстрой их смены в процессе эксплуатации измерительного устройства. В некоторых конст­ рукциях оптических приборов промывка и очистка измеритель­ ных кювет производится автоматически по заданной про­ грамме.

С целью уменьшения оседания взвешенных частиц иногда оказывается целесообразным направлять поток анализируемой жидкости снизу вверх, повышать скорость ее протекания в кю­ вете и т. п.

В большинстве случаев для обеспечения необходимой точно­ сти измерения стабилизируется расход анализируемой жидко­ сти, проходящей через измерительные тракты. В ряде случаев устанавливаются специальные устройства (нагревательные, ва­ куумные и др.) для дегазирования анализируемых жидкостей; однако подобные устройства громоздки и часто оказываются малоэффективными.

Следует отметить, что оптические анализаторы жидкостей не получили еще того распространения в отраслях пищевой про­ мышленности, какого они заслуживают. Так, например, имеется принципиальная возможность точного и надежного контроля практически всех стадий сахарного производства с помощью оп­ тических анализаторов, начиная от приемки сырья и кончая вы­ пуском готовой продукции. Однако такой полный контроль не осуществляется.

Оптические анализаторы, очевидно, являются единственны­ ми, с помощью которых возможен автоматический контроль ка­ чества мойки стеклянной тары и чистоты ее поверхности. Как показали опыты, проведенные рядом научно-исследовательских и конструкторских организаций, применение оптических методов может оказаться перспективным для обнаружения посторонних загрязняющих включений (осколков стекла, взвешенных частиц) в жидких продуктах, находящихся в закупоренной таре, а также для контроля качества консервов в процессе их хранения без от­ купоривания стеклянных банок.

Однако использование оптических методов и приборов в пи­ щевой промышленности как и многих других методов анализа состава и свойств веществ сдерживается малой изученностью зависимости оптических свойств пищевых продуктов от их соста­ ва и характеристик, определяющих вкусовые качества, спо­

собность к длительному

хранению, внешний вид продукта

и т. п.

. . .