УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА И КАТЕГОРИИ МОЛОКА

Полезная модель относится к молочной промышленности, а именно к устройствам для определения комплексного показателя качества и категории качества молока при его закупке и переработке.
Известны многопараметрические анализаторы состава и качества коровьего молока-сырья, включающие в себя измеритель температуры. а также ультразвуковой измеритель массовых долей жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а также плотности молока [1].
Недостатком этих анализаторов является неполнота информации о составе и свойствах исследуемого продукта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для определения состава и качества коровьего молока, состоящее из ультразвукового измерителя массовых долей жира. СОМО, белка, добавленной в исследуемый продукт случайно или с целью фальсификации воды и плотности молока, измерителя
температуры, ионометрического измерителя кислотности по величине рН и вычислительно-информационного блока, состоящего из узлов обработки информации и индикации результатов измерения отдельных параметров. [2].
Недостатками прототипа являются невозможность идентификации факта фальсификации молока раскислителями, определения степени термоустойчивости, определения комплексной оценки качества н категории качества молока, в частности, для расчетов с поставщиками.
Техническим результатом заявляемой полезной модели устройства являются определение с его помощью факта фальсификации молока раскислителями, определение степени термоустойчивости, а также комплексного показателя качества и категории качества молока.
Для молока-сырья, используемого при выработке продуктов длительного хранения, степень термоустойчивости является важным показателем, обеспечивающим возможность проведения в ходе их производства высокотемпературной обработки или стерилизации, для чего используется ионометрический измеритель степени термоустойчивости молока с кальций-селективным электродом, работа которого основана на зависимости степени термоустойчивости молока от содержания в последнем ионов кальция.
Для выявления фальсификации молока-сырья недобросовестными поставщиками путем сокрытия увеличенного содержания молочной кислоты добавлением соды или аммиака предлагается дополнительно ввести в состав устройства ионометрические измерители с натрий-селективным и аммоний-селективным электродами.
Технический результат достигается тем, что устройство, включающее измеритель температуры, ультразвуковой измеритель массовых долей жира, белка, СОМО, добавленной воды и плотности молока, измеритель величины рН, а также вычислительно-информационный блок, соединенный с этими измерителями, согласно заявляемой полезной модели, дополнительно содержит ионометрические измерители содержания ионов натрия, аммония и кальция, а вычислительно-информационный блок дополнительно включает в себя узел хранения информации о параметрах состава и качества молока, измеряемых устройством, и вводимых оператором значениях частных показателей качества и комплексного показателя качества исследуемого образца молока, определяющих отнесение этого образца к определенной категории качества, узел регистрации информации и переноса ее на бумажные и магнитные носители, а также микропроцессорный узел для определения комплексного показателя и
категории качества молока, состоящий из 4-х блоков: блок ввода информации, блок вычисления частных показателей качества, блок вычисления комплексного показателя качества и блок определения категории качества.
Предлагаемое устройство, функциональная схема которого изображена на рис.1, состоит из ультразвукового измерителя 1 массовых долей жира, белка, СОМО и добавленной воды, а также плотности молока, измерителя температуры 2, ионометрического измерителя величины рН 3, ионометрического измерителя содержания кальция 4, ионометрического измерителя 5 содержания натрия, ионометрического измерителя содержания аммония 6. Каждый из ионометрических измерителей 3, 4, 5, 6 состоит из измерительных электродов 3-1, измерителя температуры 3-2 и измерительного преобразователя 3-3, включающего в себя управляющий узел 3-4, вычислительное устройство 3-5 и дисплей 3-6, а также измерительной кюветы 3-7.
В состав устройства входит также вычислительно-информационный блок 7, включающий в себя узел 8 обработки результатов измерений отдельных параметров, узел 9 индикации результатов измерений отдельных параметров, узел 10 определения комплексного показателя
качества и категории качества, узел 11 хранения информации и узел 12 регистрации.
Узел 10 определения комплексного показателя качества и категории качества, в свою очередь, состоит из блока ввода информации 10-1, блока вычисления частных показателей качества 10-2, блока вычисления комплексного показателя качества 10-3 и блока определения категории качества 10-4.
Устройство работает следующим образом:
ОЦ
Перед началом работы оператор заносит через блок ввода информации 10-1 в блок вычисления комплексного показателя качества 10-3 значения этого показателя D, определяющие принадлежность исследуемого образца к одной из 4-х категорий качества в соответствии с таблицей 1
Таблица 1
Категория качества
D<sub>ОЦ</sub> не менее
Высшая
0,9999
Нормальная
0,63
Удовлетворительная
0,37
Неудовлетворительная
0,001
i1
i2
i1
i2
Через блок ввода информации 10-1 оператор заносит в блок вычисления частных показателей качества 10-2 максимальное Y и минимальное Y значения каждого измеряемого устройством показателя состава и свойств исследуемого образца, которым в соответствии с нормативной документацией или путем экспертной оценки присваиваются соответственно максимальное d и минимальное d допустимые значения частных показателей качества для данного i-того показателя.
i1
i2
i1
i1
i2
В случае использования комплексного показателя качества для определения сортности заготовляемого молока при отсутствии добавленной воды и содержании ионов натрия и аммония, не превышающем величину естественного фона, принимаем d=0,9999, а в противном случае - d=0,001. Что касается других параметров исследуемого образца, то его наихудшему значению Y, соответствующему отнесению продукта к первому сорту, присваивается величина частного показателя качества по этому параметру, d=0,63, а наихудшему значению этого параметра, соответствующему отнесению продукта ко второму сорту, -величина d=0,37.
При использовании устройства для анализа сырьевой зоны предприятия, для селекционной работы и в других случаях количество категорий, на которые могут разделяться исследуемые образцы, величины параметров продукта, соответствующие определенным величинам частных показателей качества, на основании которых исследуемый образец относится к данной категории качества, устанавливаются в каждом конкретном случае.
Перед началом анализа образца оператор вводит в узел хранения информации 11 через блок ввода информации 10-1 идентификационные данные образца (дата, наименование поставщика, а при использовании устройства для контроля закупаемого молока-сырья также Государственный номер автомашины, номер товарно-транспортной накладной, а также параметры состава и качества - молока, указанные в этой накладной).
После включения составных частей устройства в электрическую сеть оператор заливает образец исследуемого продукта в приемную воронку ультразвукового измерителя 1 и в измерительную кюветы ионометрических измерителей 3, 4, 5, 6.
Исследуемый продукт поступает из приемной воронки в измерительную камеру ультразвукового измерителя 1. После нажатия на кнопку "Пуск" измерителя 1 значение температуры продукта в его измерительной камере передается от измерителя температуры 2 в узел обработки результатов измерений 8 вычислительно-информационного блока 7. Включается встроенный в измеритель 1 нагреватель. Результаты измерения скорости прохождения через образец ультразвуковых колебаний в процессе нагрева последнего, поступают в узел обработки результатов измерения 8 вычислительно-информационного блока 7. В этом блоке на основании известных экеспериментальных зависимостей вычисляются значения массовых долей жира, белка, СОМО, добавленной воды, а также плотность молока. Эти параметры а также начальная температура молока поступают из узла обработки измерений 8 в узел индикации результатов измерений 9, узел хранения информации 11 и блок вычисления частных показателей качества 10-2.
После нажатия на кнопки "Пуск" управляющих узлов 3-4 ионометрических измерителей 3,4,5,6 в измерительные преобразователи 3-3 поступают значения ЭДС, возникающих на измерительных электродах для измерения величины рН, содержания ионов кальция, содержания ионов натрия и содержания ионов аммония 3-1. В измерительные преобразователи от измерителей температуры 3-2 поступают также значения температуры исследуемого образца. В вычислительных устройствах 3-5 измерительных преобразователей по величинам ЭДС и температуры определяются концентрации ионов кальция, натрия и аммония, величина рН в исследуемом образце с учетом его температуры. Эти параметры исследуемого образца из вычислительных устройств поступают на дисплеи 3-6 соответствующих ионометрических измерителей. После того, как значения измеряемых величин на дисплеях 3-6 перестанут изменяться, оператор нажатием на кнопки, находящиеся в управляющих узлах 3-4, пересылает результаты измерений через узел 8 в узел 11 хранения информации а также в блок вычисления частных показателей качества 10-2.
Через блок 10-1 оператор вводит в блок 10-2 те параметры исследуемого образца, измерение которых инструментальными методами в настоящее время невозможно, например, вкус и запах, либо экономически нецелесообразно для данного предприятия или организации (например, общая бактериальная обсемененность) а также в тех случаях, когда известные измерители данного параметра, например, содержания соматических клеток., не имеют в своем составе элементов передачи на внешние устройства результатов измерения.
i
В блоке 10-2 значения частных показателей качества d по каждому из параметров исследуемого образца, измерение которых инструментальными методами невозможно или экономически нецелесообразно, а также сведений о поставщике этого образца вычисляются на основе применения метода функций желательности в виде
i
0i
1i
d=-ехр[-exp (b+ bYi)]
где
i
Y - действительное значение i-того параметра исследуемого образца;
0i
1i
B, b - коэффициенты, вычисляемые путем решения системы уравнений
0i
1i
0i
i1
b+Yb=ln(-lnd)
0i
2i
0i
i2
b+Yb=ln(-lnd)
где
i1
i2
i1
i2
Y, Y - заданные значения i-того параметра исследуемого образца, соответствующие максимальному d и минимальному d значениям частного показателя качества.
i
Вычисленные значения частных показателей качества d по каждому измеренному или введенному оператором параметру исследуемого образца поступают в узел хранения информации 11 а также в блок определения комплексного показателя качества 10-3, где величина последнего вычисляется по выражению
1
2
n
где d, d,...d - значение частного показателя качества для каждого измеряемого параметра 1,2,...n исследуемого образца.
ОЦ1
ОЦ2
ОЦm
Вычисленное значение комплексного показателя качества исследуемого образца D передается из блока 10-3 в узел индикации результатов измерений 9 и в узел хранения информации 11 а также в блок определения категории качества 10-4, в котором оно сравнивается с оценочными значениями комплексного показателя качества D, D...D, соответствующими определенным категориям качества.
Исследуемый образец относится к категории качества "m", если
ОЦ m-1
ОЦ m+1
D<D<D
Результат определения в блоке 10-4 категории качества исследуемого образца передается в узел 9 индикации результатов измерения и в узел 11 хранения информации.
Вся информация, хранящаяся в узле 11 хранения информации, или ее отдельные массивы по командам оператора поступает как в узел 9 индикации, так и в узел 12 регистрации результатов измерения, из которого она может быть перенесена на бумажные или магнитные носители.