СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРА В СЫРЕ
METHOD FOR DETERMINING FAT IN CHEESE

Изобретение относится к методам исследования пищевой продукции, в частности к способам определения жира в сыре, и может найти применение в молочной и сыродельной промышленности.
Известен способ определения жира в сыре в пересчете на сухое вещество по результатам измерения содержания жира и белка в нормализованном молоке (Сборник технологических инструкций для производства твердых сычужных сыров. – Углич: Изд-во НПО «Углич», 1989). В основе известного способа лежит нахождение в нормализованном молоке оптимального соотношения жира и белка, определяемого как частное от деления массовой доли жира, на массовую долю белка полученные в результате измерений приборными или химическими методами анализа. Оптимальное отношение жира к белку подбирают по результатам анализа массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество двух-трех предварительных выработок сыра. Если массовая доля жира в сыре получилась ниже или выше заданного значения, более чем на 0,5%, необходимо уточнять начальное отношение жира к белку в смеси путем добавления в нее обезжиренного молока или сливок.
Недостатком этого способа является невысокая точность при определении жира в сыре и необходимость определения жира и белка в молоке с помощью дополнительных методов и приборов анализа, что удлиняет рабочий процесс и увеличивает затраты при производстве сыра.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения жира, белка в молоке и жира в сыре (прототип) (патент № 2733691http://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2530892&TypeFile=html МПК G01N 33/04, 33/06, 23/203 2020 г.), включающий разбавление водой пробы молока, из которого будет получен сыр, гомогенизацию, облучение лазерным излучением с линейной поляризацией, у которой электрический вектор направлен перпендикулярно горизонтальной плоскости и с длиной волны в диапазоне от 0,44 мкм до 1,15 мкм, регистрацию интенсивности лазерного излучения, рассеянного назад компонентами молока излучения и прошедшего через кювету светового потока, при этом содержание жира, белка в молоке определяют через зарегистрированные сигналы, после чего рассчитывают содержание жира в сыре на основании полученного соотношения жира и белка в молоке.
Недостатком известного способа является не высокая точность определения жира в сыре из-за использования в расчетах концентраций жира и белка в исходном молоке, определенных этим же методом с большими погрешностями.
Задача, на решение которой направлено изобретение способа, заключается в повышении точности определения жира в сыре. В прототипе для вычисления массовой доли жира в сыре используют значения массовых долей жира и белка в молоке рассчитываемые с использованием линейных моделей, коэффициенты которых получены при предварительном измерении набора из 15-20 калибровочных проб молока с различным содержанием жира и белка измеренным стандартными химическими методами анализа, погрешности которых влияют на полученный результат, снижая точность определения жира в сыре. В предлагаемом способе определять массовые доли жира и белка не требуется. Для определения содержания жира в сыре используют только величины измеренных сигналов в пробе исходного молока, из которого будет произведен сыр, что значительно упрощает процедуру анализа и повышает точность определения жира в сыре. Соотношение между оптической плотностью светового потока, прошедшего через кювету, и интенсивностью рассеяния назад компонентами молока, как раз и характеризуют реальное отношение жира и белка в нормализованном молоке, что позволяет рассчитать через измеренные сигналы содержание жира в сыре в пересчете на сухое вещество, без использования в расчетах массовых долей жира и белка в молоке, из которого будет произведен сыр. Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность определения жира в сыре.
Заявленный результат, который может быть получен при применении предложенного способа, достигается за счет использования лазерного излучения с линейной поляризацией, у которой электрический вектор направлен перпендикулярно горизонтальной плоскости и с длиной волны в диапазоне от 0,44 мкм до 1,15 мкм,  регистрируют интенсивности лазерного излучения, рассеянного назад компонентами молока излучения и прошедшего через кювету светового потока, при этом содержание жира в сыре определяют через зарегистрированные сигналы.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков является существенной и необходимой для достижения поставленной цели.
Сущность изобретения способа поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема предлагаемого способа. Способ работает следующим образом. Линейно поляризованное лазерного излучения с электрическим вектором, направленным перпендикулярно горизонтальной плоскости, и с длиной волны в диапазоне от 0,44 мкм до 1,15 мкм от лазера 1 направляют на полупрозрачный делитель светового потока 2, который часть излучения направляет на фотоприемник 3, для регистрации интенсивности излучения лазера, прошедший через делитель световой поток попадает в проточную кювету 4, через которую прокачивают разбавленную водой, гомогенизированную пробу молока. Рассеянное назад жиром и белком лазерное излучение регистрируют фотоприёмником 5, а интенсивность прошедшего через кювету светового потока регистрируют фотоприемником 6. Сигналы от фотоприемников 3, 5 и 6 поступают в электронный блок 7, который преобразует их в процентное содержание массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество, который будет получен из этого молока.
I
,
I
I
I
I
I
I
0
1
2
1
0
2
0
с
Пример. Луч гелий-неонового лазера с длиной волны излучения 0,63 мкм и линейной поляризацией с электрическим вектором, направленным перпендикулярно горизонтальной плоскости направляли на полупрозрачный делитель светового потока, который часть излучения направлял на фотоприемник, регистрирующий интенсивность излучения лазера. Прошедшее через полупрозрачный делитель и центральное отверстие в фотоприемнике регистрирующим рассеяние назад излучение попадало в проточную прозрачную кварцевую кювету толщиной 200 мкм, через которую прокачивали пробу молока объемом 0,5 мл, разбавленную дистиллированной водой в отношении 1:10 и гомогенизированную. Регистрировали интенсивность лазерного излучения  рассеянное назад в углах 100-145° компонентами молока лазерного излучения  и интенсивность прямопрошедшего через кювету светового потока . Вычисляли нормированные сигналы рассеяния назад / и прямопрошедшего светового потока /, независящие от колебаний мощности лазера. Массовую долю жира в сыре в пересчете на сухое вещество F, который будет получен из этого молока, рассчитывали, используя линейное уравнение регрессии вида:
с
0
1
F=С+С∙Х,                                                (1)
2
1
1
1
0
2
2
0
0
1
0
1
с
с
с
1
2
с
1
2
с
I
I
ln
I
I
где Х=Х/Х, Х=/ – рассеяние назад, Х=(/) – оптическая плотность светового потока прошедшего через кювету, а коэффициенты С, С вычисляли по результатам измерения проб молока контрольных выработок сыра с массовой долей жира в пересчет на сухое вещество в диапазоне от 28% до 52%. По результатам 15 контрольных выработок сыра были рассчитаны значения коэффициентов С=18,994; С=12,304 и модель приняла следующий вид: F=18,994+12,304∙Х. Коэффициент корреляции между массовой доли жира в пересчете на сухое вещество F и отношением измеренных сигналов Х составил 0,98, что говорит о высокой степени связи между этими показателями. Отклонение значений массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество рассчитанные по этой модели от результатов измерения массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество контрольным химическим методом не превышало установленную стандартом норму ±1,6%. Оценим погрешность определения массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество Fпредложенным способом.  Если принять, что погрешность измеренных сигналов Хи Хравна ∆, то погрешность определения массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество Fс помощью модели (1) будет равна сумме погрешностей измеренных сигналов Хи Х, т.е. 2∆. В прототипе массовую долю жира в сыре в пересчете на сухое вещество Fвычисляют по следующей формуле:
с
F= 100·F/ P·К,                                                         (2)
где К – коэффициент, а F массовая доля жира и P массовая доля белка в молоке, определяемые с помощью следующих линейных уравнений регрессии:
1
1
2
2
3
F=АХ+АХ+А,                                                (3)
1
1
2
2
3
Р=ВХ+ВХ+В,
1
2
3
1
2
3
1
2
1
2
с
где А, А, А, В, В, В коэффициенты. Если принять, что погрешность измеренных сигналов Хи Хбудеттакже равна Δ, то погрешность определения массовых долей жира F и белка Р по модели (3) будет равна сумме погрешностей измеренных сигналов Хи Х, т.е. 2Δ для массовой доли жира F и столько же для массовой доли белка Р. Тогда погрешность определения массовой доли жира в сыре в пересчете на сухое вещество Fвычисляемой в прототипе по формуле (2) будет равна сумме погрешностей определения жира F и белка P, т.е. 4Δ. Следовательно, погрешность определения содержания жира в сыре в прототипе в два раза больше, чем у предложенного изобретения.
Таким образом, представленное изобретение позволяет повысить точность определения жира в сыре.