СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ХЛЕБОБУЛОЧНОГО ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO MEASURE POROSITY OF BAKERY PRODUCT AND DEVICE FOR REALISATION

Изобретение относится к области технологического контроля пористости хлебобулочных изделий в процессе их производства и может быть использовано при отработке оптимального режима технологии получения заданной пористости в цеховых лабораторных условиях. Изобретение может быть использовано в других областях, например при измерении пористости пенопласта, поролона, резины, многослойных диэлектрических покрытий и т.д.
Известен способ определения пористости хлебобулочного изделия и устройство для его осуществления (ГОСТ 5669-96. Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости).
Заявитель не выявил другие способы и устройства определения пористости хлебобулочных изделий.
Согласно известному способу производят выемку куска мякиша хлебобулочного изделия, взвешивают кусок мякиша и находят его объем с последующим количественным расчетом его пористости.
Устройство, реализующее этот способ, содержит весы лабораторные и прибор Журавлева, состоящий из металлического цилиндра, деревянной втулки и лотка с поперечной стенкой, в котором имеется прорезь.
Основным недостатком известного способа и устройства определения пористости является низкая точность измерения, обусловленная сложностью технологического процесса, заключающегося в выборке измеряемой зоны пористого куска мякиша, вырезании куска заданных габаритов, взвешивании нескольких кусков мякиша. На каждой из этих стадий вносится определенная погрешность измерений в конечный результат.
Кроме этого, недостатком известного способа и устройства является условность определения чистого объема пористости части куска мякиша, отсутствие наглядной структуры пористого состояния хлебобулочного изделия.
Задачей изобретения является повышение точности измерения за счет количественного измерения пористости хлебобулочного изделия, а также обеспечение возможности наблюдения пористости хлебобулочного изделия на экране монитора в реальном времени.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения пористости хлебобулочного изделия, включающем выемку пористого куска мякиша, согласно заявляемому изобретению, при выемке пористый кусок мякиша представляет собой всю плоскость разреза хлебобулочного изделия, а пористость хлебобулочного изделия измеряют посредством устройства с когерентным источником излучения, при этом в рабочей зоне устройства устанавливают всю плоскость разреза хлебобулочного изделия, плоскость разреза хлебобулочного изделия освещают когерентным световым пучком под углом к его поверхности, собирают отраженные от пористой поверхности рассеянные световые лучи и строят изображение структуры пористого куска мякиша в плоскости наблюдения, где и измеряют размеры пор куска мякиша хлебобулочного изделия, при этом пористость определяют по формуле:
,
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover></msub></mrow>
где
- суммарная усредненная площадь пор куска мякиша;
Ì
S - площадь пористого куска мякиша.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство для осуществления способа измерения пористости хлебобулочного изделия, включающее компьютер, с возможностью определения пористости хлебобулочного изделия, исходя из суммарной усредненной площади пор куска мякиша и площади пористого куска мякиша, когерентный источник излучения, коллиматор, оптическая ось которого ориентирована под углом к поверхности пористого куска мякиша хлебобулочного изделия, рабочую зону для установки куска мякиша, проекционный объектив, установленный в отраженном свете, оптическая ось которого образует с оптической осью коллиматора угол «0», и плоскость наблюдения изображения структуры пористого куска мякиша хлебобулочного изделия.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема оптической системы устройства, реализующего предлагаемый способ измерения пористости хлебобулочного изделия.
Цифрами на чертеже обозначены:
1 - когерентный источник излучения (лазер с длиной волны λ=632,8 нм);
2 - коллиматор, оптическая ось которого ориентирована под углом к поверхности пористого куска мякиша хлебобулочного изделия;
3 - рабочая зона для установки пористого куска мякиша хлебобулочного изделия;
4 - проекционный объектив, установленный в отраженном свете, оптическая ось которого образует с оптической осью коллиматора угол «θ».
5 - плоскость наблюдения изображения структуры пористого куска мякиша хлебобулочного изделия (плоскость обработки изображения).
Способ измерения пористости хлебобулочного изделия включает выемку пористого куска мякиша.
Отличием предлагаемого способа измерения пористости хлебобулочного изделия является то, что при выемке пористый кусок мякиша представляет собой всю плоскость разреза хлебобулочного изделия, а пористость хлебобулочного изделия измеряют посредством устройства с когерентным источником излучения.
В рабочей зоне 3 устройства с когерентным источником 1 излучения устанавливают всю плоскость разреза хлебобулочного изделия.
Плоскость разреза хлебобулочного изделия освещают когерентным световым пучком под углом «θ» к его поверхности. Собирают отраженные от пористой поверхности рассеянные световые лучи и строят изображение структуры пористого куска мякиша в плоскости 5 наблюдения, где и измеряют размеры пор куска мякиша хлебобулочного изделия.
Пористость хлебобулочного изделия определяют по формуле:
,
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover></msub></mrow>
где
- суммарная усредненная площадь пор куска мякиша;
Ì
S - площадь пористого куска мякиша.
Разработанные алгоритмы и программы расчета позволяют с помощью компьютера (на чертеже он условно не показан), с возможностью определения пористости хлебобулочного изделия, исходя из суммарной усредненной площади пор куска мякиша и площади пористого куска мякиша, выдавать данные о пористости любого сечения производимого хлебобулочного изделия.
Таким образом, суть предлагаемого способа измерения пористости хлебобулочного изделия состоит в следующем.
Когерентное излучение от источника (лазера) 1 поступает в коллиматор 2. На выходе коллиматора 2 формируется пучок параллельных световых лучей. Далее световой пучок освещает поверхность пористого куска мякиша хлебобулочного изделия, находящегося в рабочей зоне 3, образуя некоторый угол «θ» с нормалью к его поверхности. Следует отметить, что в рабочей зоне 3 устанавливают всю плоскость разреза хлебобулочного изделия (буханки хлеба), а не локальный фрагмент мякиша, как это имеет место в прототипе.
Рассеянные на поверхности пористого куска мякиша световые лучи поступают в апертуру проекционного объектива 4.
Проекционный объектив 4 строит изображение всей поверхности пористого куска мякиша в плоскости 5 наблюдения. В этой плоскости устанавливают приемник и выводят изображение с нужным увеличением на экран монитора (на чертеже условно не показан).
На экране монитора технолог имеет возможность наблюдать изображение пористого куска мякиша любого разреза одного и того же хлебобулочного изделия (одной и той же буханки хлеба) или заменить его на другое хлебобулочное изделие и тем самым в реальном времени визуально оценивать пористость выпускаемой партии хлебобулочных изделий.
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover></msub></mrow>
По разработанному алгоритму и программе компьютер, с возможностью определения пористости хлебобулочного изделия, исходя из суммарной усредненной площади пор куска мякиша и площади пористого куска мякиша, может выдавать количественные данные о пористости хлебобулочного изделия. Рабочая программа позволяет измерять размеры пор куска мякиша хлебобулочного изделия в чистом виде и тем самым определять усредненную пористую площадь
. Также измеряется площадь собственно пористого куска мякиша хлебобулочного изделия. При этом пористость (в процентах) хлебобулочного изделия определяют по формуле:
,
<mrow><msub><mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¨</mo></mover></msub></mrow>
Ì
где
- суммарная усредненная площадь пор куска мякиша; S - площадь пористого куска мякиша.
Таким образом, на основе достижений когерентной оптики и лазерной техники разработан способ и устройство измерения пористости хлебобулочного изделия, который, в отличие от прототипа, не требует выполнения многочисленных механических и весовых процедур и позволяет в реальном времени наблюдать пористость любого разреза куска мякиша и измерять площадь пор в их собственно чистом виде, а также определять пористость хлебобулочного изделия в цифровом виде в диапазоне усредненных диаметров пор от десятых долей микрометров до нескольких миллиметров.