Конструкция и принцип работы ультразвуковых анализаторов молока

Анализ процентного содержания жира, белка, СОМО и лактозы в молоке имеет ключевое значение. Наиболее распространенным и удобным способом исследования является исследование при помощи ультразвукового анализатор молока. Принцип работы ультразвукового датчика основан на затухании ультразвуковой волны при проходе через образец молока.

Анализ качества молока по таким показателям, как жир, СОМО, белок, лактоза и т.д., очень важен в настоящее время. Для получения большей прибыли предприниматели добавляют водопроводную воду, мочевину, молочную сыворотку для увеличения объема молока. Фальсифицированное молоко снижает его пищевую ценность. Анализ компонентов молока также необходим, поскольку состав молока значительно варьируется в зависимости от породы коровы, стадии лактации, корма, времени года и многих других факторов. Молоко считается самым питательным продуктом. Цельное молоко массой около 24 г обеспечивает от 90 до 150 ккал в зависимости от содержания жира и СОМО. Кроме того, молоко связано со многими витаминами (А, D и Е), пигментами и другими соединениями, повышающими пищевую и коммерческую ценность молока.

Принцип работы ультразвукового анализатора молока

Ультразвуковой датчик передает ультразвуковую волну и обнаруживает ее же, но отраженную от объекта. Этот принцип реализован в ультразвуковых анализаторах молока, которые могут анализировать процентное содержание жира, СОМО, белка, плотности, лактозы, соли и т.д.

Принцип работы датчика основан на пьезоэлектрическом свойстве. Когда переменное напряжение подается на пьезоэлектрическую керамику, генерируются механические искажения в соответствии с приложенным напряжением и частотой. С другой стороны, когда к пьезоэлектрической керамике прикладывается механическое усилие, возникает электрический заряд.

Описание экспериментальной конструкции

Экспериментальная установка включала прямоугольное стекло, изготовленное из плексигласа, с габаритами 70х65х40 мм. Ультразвуковой передатчик и приемник закреплены в стеклянной кювете и расположены горизонтально напротив друг друга на расстоянии 14 мм друг от друга. ZT40-16 — ультразвуковой передатчик, а ZR40-16 — приемник.

Схема формирования сигнала ультразвукового анализатора молока показана на рисунке. Здесь используются два операционных усилителя UA741. Входной сигнал ультразвукового передатчика 20 В, синусоидальная частота 40 кГц, а выходной сигнал ультразвукового приемника – сигнал заряда.

Итак, первый операционный усилитель используется как усилитель заряда, преобразующий заряд в напряжение. Это выходное напряжение является зашумленным сигналом. Фильтр верхних частот используется для устранения шума. Наконец, этот свободный от шума синусоидальный сигнал усиливается простым усилителем с коэффициентом усиления 11. Выходное напряжение (В0) усилителя является синусоидальным переменным током.

Результаты исследования

Для исследования было взято цельное молоко с содержанием жира не менее 6,6% и СОМО 9,0%. Сначала было взято 50 мл чистого молока и для испытаний подготовлено 10 испытуемых образцов в концентрации от 0% до 100% (с шагом 10%). В течение всего процесса температура поддерживалась на уровне постоянной комнатной.

Экспериментальные результаты показаны в течение двух последовательных дней в таблице. Здесь плотность уменьшается с уменьшением процента жира. А выходное напряжение увеличивается с увеличением процента жира. Также после измерения процента жира и плотности рассчитали процентное содержание СОМО, белка, лактозы, солей. Следует отметить, что процентное содержание СОМО, белков, лактозы и солей уменьшается с уменьшением выходного напряжения.

Выходное напряжение для различного процента жира показано на рисунке 6. Из таблицы III и рисунка видно, что ультразвуковой датчик показывает воспроизводимость в оба дня. Из рисунка также видно, что коэффициент соответствия составляет приблизительно 0,9, что близко к 1, что означает, что зависимость вход-выход является почти линейной. Наклоны положительные и одинаковые для обоих дней.

Таким образом, анализатор молока успешно измерил жирность и плотность молока. измеряется лактометром. После измерения плотности и содержания жира в молоке можно было измерить СОМО, белок, лактозу и соль.