Лазерная скаттерометрия жирности молока Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ГучЁньк физика биологических и медицинских приложении

СИЕ НЕДЕЛИ»

Лазерная скаттерометрия жирности молока

Игнатенко Д.Н.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва

Е-mail: DmitriyEK13104@yandex. ru

Методы неразрушающей диагностики микро- и наноструктуры жидкостных дисперсных систем находят новые применения для технологического контроля во многих отраслях. Одним из критичных требований к автоматизации процессов в пищевой промышленности является постоянная оценка состава и физических свойств жидкостей и их смесей на наиболее важных этапах обработки. Однако, определение физических характеристик пищевых продуктов с использованием традиционных методов мониторинга затруднено в том случае, если анализируемый продукт находится в полидисперсном состоянии, т.е. содержит частицы различного размера и формы. На основе оптических методов возможна разработка надёжных и универсальных датчиков для неинвазивного контроля состава продуктов в реальном времени.

В настоящее время точное измерение концентрации молочного жира осуществляется, например, с помощью систем, основанных на пропускании/отражении инфракрасного излучения (ШШ.), которые отличаются высокой стоимостью. В соответствии с современными требованиями измерения содержания жира в молоке должны иметь точность приблизительно 0.02 %. Поэтому менее дорогая система для измерения содержания жира, отличающаяся компактностью и простотой в калибровке в сочетании с повышенным уровнем точности, имела бы преимущества с точки зрения снижения затрат на переработку молока и улучшения контроля качества.

Перспективным направлением в разработке таких систем являются методики, основанные на измерении характеристик светорассеяния (скаттерометрия). Например, в работе [1] сообщается о разработке недорогих волоконных датчиков, измеряющих обратное рассеяние (диффузное отражение) многократно рассеивающих жидкостей. Кроме того, в [2] утверждается, что аналогичные датчики могут использоваться для определения содержания молочного жира в

SSjmSS 19-21 октября 2021 г

обезжиренном молоке. Однако, в этих работах не учитывалось изменение состояния поляризации при рассеянии в среде. Методика, в которой вдобавок к интенсивности светорассеяния измеряются изменения поляризации рассеянного света, может предоставить дополнительную информацию о рассеивающих частицах и повысить точность измерения дисперсного состава. В частности, угловые зависимости элементов матрицы рассеяния света (МРС) позволяют определять количество и распределение частиц по размерам, а также отличать сплошные частицы от кластеров, состоящих из более мелких частиц. Как следует из литературы, метод МРС может быть применён для анализа различных биоорганических дисперсных систем, таких как молоко, почвенные суспензии, белковые растворы и другие[3-6].

Автор выражает благодарность научному руководителю, д.б.н. Гудкову С.В., к.ф.-м.н. Шкирину А.В. и к.ф.-м.н. Чирикову С.М. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.

1. G.H. Meeten and P. Wood. Meas. Sci. and Tech. 1993, 4(6), 643-648.

2. C.L. Crofcheck, F.A. Payne, C.L. Hicks, et al. J. Food Process Eng. 2000, 23(2), 163-175.

3. C.L. Crofcheck et al. Transactions of the ASAE. 2005, 48(3), 11471155.

4. N.F. Bunkin et al. ACS OMEGA. 2020, 5(51), 33214-33224.

5. H. Ding et al. Journal of Biomedical Optics. 2007, 12(3), 034032.

6. S.N. Chirikov, A.V. Shkirin Opt. Spectrosc. 2018, 124, 575-584.