Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 27674 10.21179/2074-9414-2016-4-212-219 АВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ AUTOMATION AND INFORMATIONAL SUPPORT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES АВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ DEVELOPMENT OF OPTICAL DEVICE FOR SEDIMENTATION ANALYSIS OF WHOLE MILK FAT РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВАДЛЯ АНАЛИЗА СЕДИМЕНТАЦИИ ЖИРА ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА Акулинин Илья Владимирович Akulinin Ilya V iliaakulinin@yandex.ru Осинцев Алексей Михайлович Osintsev Alexsey M osintsev@kemtipp.ru Брагинский Владимир Ильич Braginsky Vladimir I brag1303@yandex.ru ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» ru Kemerovo Institute of Food Science and Technology(University) ru ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» ru FSBEI HVE «Kemerovo Institute of Food Science and Technology» ru ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» ru FSBEI HVE «Kemerovo Institute of Food Science and Technology» ru 43 4 212 219 http://fptt.ru/eng/?page=archive&jrn=43&article=30

Для определения степени гомогенизации, состава молочной эмульсии и расчета размеров частиц дисперсной фазы применяют седиментационные методы анализа. В настоящее время подобные исследования проводятся с использованием инструментальных электронных оптических анализаторов, работающих в инфракрасной области спектра. Целью данной работы является разработка оптической системы турбидиметрического типа для мониторинга отстаивания жировой фазы в цельном и гомогенизированном молоке, а также изучение возможности использования данного устройства в качестве жиромера. Объектом исследования являлись пробы цельного негомогенизированного и гомогенизированного молока различной жирности. Предложен способ анализа отстаивания жира посредством периодического вертикального сканирования пробы с помощью инфракрасного датчика. Для реализации данного способа разработано оптико- механическое устройство собственной конструкции под условным названием «кремограф». В процессе исследований помещенные в плоские кюветы образцы молока различной жирности в течение 90 мин подвергались периодическиповторяющемуся с частотой около 0,2 мин-1 сканированию на просвет парой синхронно движущихся источника и приемника инфракрасного излучения. При этом наблюдалась явная зависимость между интенсивностью прошедшего черезпробу цельного молока излучения и концентрацией жировых шариков в молоке, позволяющая, например, однозначно определить толщину жировой пробки. Результаты исследования представлены в виде графиков-кремограмм. Пополученным данным произведен расчет жирности пробы цельного молока и определены радиусы частиц жира. Расчетное значение скорости седиментации частиц составило 0,11 мм/мин. Средний расчетный размер отстаивающихся частиц в слоежира составил 3,8 мкм. Величина слоя жировой пробки при отстаивании цельного молока жирностью 4 % составила 10 мм. Показана практическая возможность использования кремографа для проведения седиментационных анализов и определениястепени дисперсности частиц молочного жира, а также определение массовой доли жира в молоке, прошедшем механическую обработку.

Methods of sedimentation analysis are used to determine the degree of homogenization and milk emulsion composition, and to calculate the dispersed phase particle sizes. At present, such studies are conducted using instrumental electronic optical analyzers operating in the infrared spectrum range. The aim of this research is to develop optical turbidimetry system for monitoring fat settling in whole and homogenized milk and identification of opportunities to use this device as a butyrometer. The objects of this study were whole and homogenized milk samples with different fat content. A method for the analysis of fat setting through periodic vertical scanning of the sample with an infrared sensor is proposed. To implement this method optical-mechanical device named «kremograph» has been developed. During 90 minutes milk samples with different fat content were exposed to periodically repeating scanning with the frequency of about 0.2 min-1 with a synchronously moving infrared radiation source and receiver. In this case, there was a clear relationship between the intensity of radiation passing through the whole milk sample and fat globule concentrationin milk allowing the thickness of the cream plug to be uniquely determined. The study results are presented in the form of graphs - kremograms. The data obtained have promoted the calculation of fat content of whole milk samples, and the radii of fat particles have been determined. Estimated value of the particle sedimentation rate is 0.11 mm/min. The average size of particles settled in a cream layer is 3.8 microns. The thickness of cream plug on whole milk settling with fat content of 4% is 10 mm. The feasibility of using kremographs for sedimentation analysis and the establishment of the dispersion degree of milk fat particles as well as the determination of the mass fraction of fat in milk after mechanical processing is demonstrated.

 Отстаивание жира в молоке кремограф инфракрасный датчик Fat settling in milk «kremograph» infrared sensor

Вышемирский, Ф.А. Маслоделие в России / Ф.А. Вышемирский. - Углич, 1998. - 590 с Vyshemirskiy F.A. Maslodelie v Rossii [Dairies in Russia]. Uglich, 1998. 590 p. Ma Y., Barbano D. M. Gravity separation of raw bovine milk: fat globule size distribution and fat content of milk frac- tions / Y. Ma, D. M. Barbano // Journalof Dairy Science, 2000 - V.83 - pp.1719-1727 Ma Y., Barbano D.M. Gravity separation of raw bovine milk: fat globule size distribution and fat content of milk fractions. Journalof Dairy Science, 2000, vol. 83, no.8, pp.1719-1727. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(00)75041-7. Остроумов, Л.А. Численное моделирование процесса отстаивания молочного жира. Хранение и переработка сельхозсырья / Остроумов Л.А. [и др.]. - 2000. - № 12. - С. 11-15 Ostroumov L.A., Braginskiy V.I., Osintsev A.M., Borovaya E.A. Chislennoe modelirovanie protsessa otstaivaniya molochnogo zhira [Numerical simulation of sedimentation of milk fat]. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and processing of farm products], 2000, no. 12, pp. 11-15. Гарькина, И.А. Эволюция дисперсных систем: флокуляция и седиментация / И.А. Гарькина [и др.]. НиКа. - 2009. - С. 56-59 Gar'kina I.A., Danilov A.M., Smirnov V.A., Lapshin E.V., Yurkov N.K. Evolyutsiya dispersnykh sistem: flokulyatsiya i sedimentatsiya [Evolution of disperse systems: flocculation and sedimentation]. Trudy mezhdunarodnogo simpoziuma Nadezhnost' i kachestvo [International Symposium "Reliability and Quality"], 2009, vol. 1, pp. 56-59. Farah Z., Rüegg M., The Creaming Properties and Size Distribution of Fat Globules in Camel Milk Original Research Article Journal of Dairy Science, Volume 74, 1991, pp. 2901-2904 Farah Z., Rüegg M. The Creaming Properties and Size Distribution of Fat Globules in Camel Milk Journal of Dairy Science, 1991, vol. 74, pp. 2901-2904. DOI: http://dx.doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78472-5. Домкин, К.И. Оптические методы определения размеров мелкодисперсных материалов / К.И. Домкин, В.А. Тру- сов, В.Г. Недорезов. - НиКа. 2011. С.154-158 Domkin K. I., Trusov V. A., Nedorezov V. G. Opticheskie metody opredeleniya razmerov melkodispersnykh materialov [Optical methods for determining the size of fine materials]. Trudy mezhdunarodnogo simpoziuma Nadezhnost' i kachestvo[International Symposium "Reliability and Quality"], 2011, vol. 2, pp. 154-158. Kaylegian, K.E. Calibration of Infrared Milk Analyzers: Modified Milk Versus Producer Milk / K.E. Kaylegian, G.E. Houghton, J.M. Lynch, J.R. Fleming, D.M. Barbano // Journal of Dairy Science Vol. 89 No. 8, 2006, pp. 2817-2832 Kaylegian K. E., Houghton G. E., Lynch J. M., Fleming J. R., Barbano D. M.. Calibration of Infrared Milk Analyzers: Modified Milk Versus Producer Milk. Journal of Dairy Science, 2006, vol. 89, no. 8, pp. 2817-2832. DOI: http://dx.doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72555-3. Дорофеев, К. Отладка микроконтроллеров на базе процессоров Cortex-M3 / К. Дорофеев, С. Копытин // Компо- ненты и технологии. - 2009. - № 93. - С. 58-60 Dorofeev K., Kopytin S. Otladka mikrokontrollerov na baze protsessorov Cortex-M3 [Debugging Microcontroller-based Cortex-M3 processors]. Komponenty i Tekhnologii [Components and Technologies], 2009, no. 93, pp. 58-60. Бродин, В.Б. Идентификация и продвижение инновационных электронных компонентов / В.Б. Бродин, Н.В. Вар- ламов // Инновации. - 2011. - № 8. - С. 92-94 Brodin V.B., Varlamov N.V. Identifikatsiya i prodvizhenie innovatsionnykh elektronnykh komponentov [Identification and promotion of innovative electronic components]. Innovatsii [Innovations], 2011, no. 8, pp. 92-94.