7.6. Инфракрасные анализаторы

Область инфракрасного излучения находится после видимой части спектра и раз­деляется на ближнюю (0,8-2,5 мкм), среднюю (2,5-25 мкм) и дальнюю (более 25 мкм).

Применение ИК-излучения основано на том, что каждое вещество обладает определенным спектром его пропускания с характерными полосами поглощения. Сравнивая спектр поглощения ИК-излучения молоком и водой, мож­но видеть, что они практически идентичны. Выявить характерные полосы спектра поглощения позволяет дифференциальный метод, т.е. разность между ИК- поглощением молоком и водой.

Г ольденом (Великобритания) получены дифференциальные спектры поглощения (рис. 7.9).

Рис. 7.9

Максимум поглощения составляющих молока соответствует: для жира – 5,73 мкм, белка – 6,46 мкм, лактозы – 9,6 мкм.

Измеряя на этих длинах волн интенсивность ИК-поглощения молока, можно опреде­лить содержание жира, белка и лактозы. Степень поглощения излучения характеризуется законом Бугера–Ламберта–Бера:

Ф=Ф₀е^-KCl .

Молоко является многокомпонентной системой, оптическая плотность которой:

D=(aX +bY +cZ)∙l+d ,

где X, Y, Z - содержание жира, белка и лактозы;

a, b, c - коэффициенты поглощения жира, белка и лактозы

соответственно;

l - толщина слоя анализируемого вещества;

d - постоянная величина.

Исследованиями было установлено, что при измерении жира на длине волны 5,73 мкм, влияние других компонентов практически не сказывается.

Следует отметить, что при определении содержания белка на длине волны 6,46 мкм необходимо учитывать и содержание жира, значительно влияющего на оптическую плотность молока.

Таким образом, определяя оптическую плотность на указанных длинах волн , можно контролировать содержание жира, белка и лактозы в молоке. Для этой цели применяются инфракрасные спектрофотометры..

Анализатор ^иИрма" (Великобритания) предназначенный для определения содержания жира, белка и лактозы, представляет собой двухлучевой инфракрасный спектрофотометр, который сравнивает интенсивность поглощения ИК-излучения молоком и чистой водой на трех упомянутых длинах волн.

Для исключения неоднородности анализируемой пробы молоко перед измерением гомогенизируется.

При анализе белка автоматически учитывается содержание жира в пробе молока.

Пределы измерения: 1–9 % (жир), 1–8 % белок), 1–5,5 % (лактоза). Погрешность измерений составляет: ±0,06 (жир); ±0,07 (белок); ±0,06 (лактоза). Расход молока 15 мл. Время анализа компонент составляет 21, 32 и 43 с соответственно.

Анализатор использовался на крупных молочных предприятиях.

Одним из преимуществ установки «Ирма» являлось возможность избежать ошибки при определении белка в маститном молоке. Метод с использованием красителя в этом случае даёт повышенные показатели. В установке «Ирма» одновременно определяется и лактоза, содержание которой в маститном молоке снижается. Таким образом, повышенное содержание белка и пониженное лактозы указывает на то, что молоко получено от боль­ных животных. Одновременное использование счетчика соматических клеток способствовало бы окончательному решению этой проблемы.

На этом же принципе фирмой был выпущен прибор «Мини Ирма». Он име­ет меньшие размеры, более прост в обращении.

В приборе предусмотрено программное управление процессом измерения. По программе можно определять содержание 3-х компонентов в заданной последовательности.

Для проведения калибровки прибора предусмотрено использование эквивалентных растворов, полосы поглощения которых совпадают с поло­сами поглощения жира, белка и лактозы.

Фирмой «Фосс» (Дания) освоен выпуск приборов для анализа состава и качества молока на методе инфракрасной спектроскопии типа «Милко Скан». По сравнению с приборами «Ирма» приборы «Милко Сканы» более компактны и имеют повышенное быстродействие. Так, модель прибора FT 120 позволяет осуществлять до 120 анализов в час на жир, белок, лактозу. В приборе имеется микропроцессор, поз­воляющий расчетным путем определять содержание сухих веществ и СОМО. Кроме основных компонентов (жир, белок и лактоза) анализатор позволяет определять кислотность, плотность, содержание сахарозы, глюкозы, фруктозы, казеина, молочной и лимонной кислоты, соли, мочевины, а также кислотность, плотность и точку замерзания.

Анализатор имеет встроенное автодиагностическое программное обеспечение и возможность создания неограниченного количества индивидуальных программ для анализа различных молочных продуктов. Цифровая индикация может дублироваться на печатающее устройство.

Для определения жира, белка, лактозы, влажности, минерального остатка и кислотности сухого молока предназначен экспресс-анализатор «ИнфраЭкзакт» этой же фирмы. Погрешность контроля составляет ±0,3 %.

Проточный экспресс–анализатор «Процесс Скан» может быть использован для автоматической нормализации молока. Результаты измерений передаются на персональный компьютер с программой «Процесс Тач» для обеспечения требуемого содержания жира, белка, СОМО или их соотношения.

Для небольших предприятий предназначен экспресс-анализатор «Милко Скан Минор», который может быть использован для приемки молока и его нормализации. Определяет жир, белок, лактозу, сухие вещества, СОМО и точку замерзания. Производительность 40 анализов в час. Погрешность измерения ±0,05 %. Оснащен дисплеем.

Для централизованных молочных лабораторий и крупных молочных заводов может быть использована интегрированная система контроля качества, в которую входит анализатор «Фоссоматик 5000» для подсчета соматических клеток производительностью от 200 до 500 анализов в час, который может объединяться с моделью «Мико Скан 4000» той же производительности в единый комплекс«Комбифосс 5000» с общим конвейером и компьютером. В комплекс «Комбифосс 5000» может быть также включен экспресс-анализатор «Бакто Скан ФС» для подсчета общей бактериальной обсемененности цельного молока.

«Сибагроприбором» (Россия) создан экспресс-анализатор «Сагро-Спектроматик 300» для оценки основных нормируемых показателей мясных и молочных продуктов в ближней инфракрасной области с выходом на персональный компьютер типа Ноутбук. Время проведения анализа составляет 2-3 мин.