Введение к работе
Широкое внедрение соврешнинх научно-технических достижения в агропромышленной комплексе странп обусловило разработку новых И средств контроля качества продукции, Решение этой задачи в первую очередь связано с необходимость определения основных характеристик качества анализируемой среды, выявления перспективных, с точки зрения авторизации, методов и средств количественного определения качества продукта.
Качество цельного шлака определяет по количественному содержанию компонентов ліра и белка, что является достаточно сложным процессом, требушин значительных временных и материальных затрат. Существующие относительно простые в реализации методики требуют как правило, предварительной подготовки пробы, выделения измеряемого компонента хишческимл методами» гошгешїзащш, разведения молока водой, что приводит к увеличению доли ручного труда в общи объема анализа и делает неяавшшш его проведение в потоке.
Низкий уровень автоматизации контроля качества молока обусловлен лрэяйэ всего сложной структурой и шогсфакторныш! зависимостями физико-химических свойств молош от условий его производства, хранения и переработки. Значительное расширение возможностей в автоматизации измерений ишию ожйдата при исключении предварительной подготовки пробы молока.
Анализ качества молока без проведения предварительной подготовь пробы существенно услотаяет задачу образніш результатов косвенных намерений з искомый результат анализа.
При распространении излучения в плотноупакованных системах, к которым относится цельное молоко, условие независимости рассеяния, выполняющееся при расстояниях между неод-нородностямп, значительно большими их размеров и длины волны падающего излучения, нарушается и существенную роль начинают играть кооперативные эффекты, обусловленные интерференцией вторичных волн и взаимным переоблучением близко расположенных частиц. Кооперативные эффекты лежат за пределами ііото-метрической теории переноса излучения, существенно ограничивая область ее применения,значительно усложняя аналитическое представление уравнения переноса излучения и его решение.
Данное положение делает обоснованным имитационное моделирование процесса распространения излучения в цельном молоке с целью выявления основных закономерностей процесса взаимодействия излучения в анализируемой сред-ь.
Результаты имитационного моделирований, подтвержденные и дополненные экспериментальными исследованиями представляют собой реальную основу для разработки метода проведения количественного анализа качества молока без предварительной подготовки пробы.
ЦЕЛЬ. Цель настоящей работы заключается в разработке оптического метода и средства автоматизированного контроля качества молока без проведения пробоподготовки.
ЗАДАЧИ. Дяя реализации поставленной цели были определены основные задачи исследований, которые предполагали:
• изучение зависимостей микрофизических параметров анализируемой среды от условий производства, переработки и хранения молока;
- анализ основых направлений развития методов и средств количественного анализа качества молока;
- изучение потенциальных возможностей оптических систем первичных преобразователей концентрации дисперсных фаз в многофазных полидисперсных плотноупаковакных погловдашлх средах;
- определение совокупности основных представлений, не - 5 обходимых для моделирования процессов поглощения и рассеяния излучения в плотноупакованных полидисперсных средах;
- анализ информативности характеристик рассеянного излучения, полученных в результате имитационного моделирования и определение на этой основе оптимальных условия проведения экспериментов на реальном объекте;
- исследование основных закономерностей изменения характеристик светорассеяния при вариации параметров микроструктуры молока в условиях реального эксперимента;
- разработку эффективных методов и средств обращения результатов оптических измерений относительно количественных характеристик качества молока;
- исследование погрътости анализа, обусловленной свойствами анализируемой среды» внешними условиями работы анализатора и преобразованием информации в измерительном первичном преобразователе.
РЕШЕГОЕЗ. Решение поставленных задач базировалось на основных положениях теории переноса излучения через полидисперсные среды с использованием методов имитационного моделирования и экспериментальных исследований процесса взаимодействия излучения с анализируемой средой.
ДОСТОВЕРНОСТЬ. Достоверность полученных результатов и выводов в диссертации обеспечиваются большим объемом экспериментальных исследований, выполненных в Строго контролируемых условиях и хороший соответствием с результатами теоретических исследований» выполненных на имитационной модели, а так т с результатами других исследований, выполненных в СССР и за рубежом.
НОВИЗНА. Научная новизна работы заключается в следующем:
- определена и исследована взаимосвязь меяду параметрами оптической системы первичного преобразователя и концепт -рациями жира и белка в молоке на основе теоретических и экспериментально подученных зависимостей интенсивности излучения, прошедшего через слой молока от его состава и физико-химических свойств, параметров оптической системы первичного
- преобразователя и условие окружающей среды;
- разработана имитационная модель процесса распространения монохроматического излучения в двухфазной полидисперс-ной среде для решения технических задач количественного анализа качества молока;
- теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность практической реализации метода определения концентрацій! компонентов молока без проведения предварительной подготовки пробы.
РЕАЛИЗАЦИЯ- Полученные результаты исследований нашли практическое воплощение ъ опытном образце прибора для определения жира в молоко, в опытной разработке оптического анализатора молока и в первичном преобразователе оптической информации. Они могут быть использовали при разработке экспресс-методов и средств определения концентрации дисперсной фазы в двухфазных н отноулакованных жидких средах без проведения предварительной подготовки пробы.
Опытный образец прибора для определения концентрации игра в шлске внедрен на Томском горшлзаводе с годовым экономическим эффектом в 25 тысяч рублей. Опытный образец анализатора ячества молока внедрен на Чериоречеиской молочнотоварной ферме с годовым экономическим эффектом в 80 тысяч рублей. Первичный преобразователь оптической информации внедрен в Томском политехническом институте и используется в учебном процессе и в хоздоговорной работе кафедры промышленной и медицинской электроники. Кроме того, полученные ре-вудьтыга диссертационной работы используются в опытно-конструкторской работе, проводимой Томским филиалом научно-исследовательского института технологии машиностроения с целью подготовки к серийному производству оптического анализатора качества молока.
АПРОБАЦИЯ Основные результаты работы докладывались на пятой Всесоюзной научно-технической конференций "Электрофизические методы обработки пищевых продуктов",М., 1985; на третьем Всесоюзном совещании "Координатно-чувствительные фотоприемники я оптико-электронные устройства на их основе"»
По мяторяэдш диссертации опубликовано 12 научных работ.
Диссертации состоит из трех глав, введения, заключения и приложений, Материала диссертации изложены на 192 страница;-: ЇШ;ЧЮІПЇСНОГО текста и включают 41 рисунок, 2 фотографии, 7 таблиц и списка литературу - 100 наименований.
