Научная статья на тему 'Методы контроля качественных и количественных показателей зерна пшеницы с использованием одно- и многолучевой спектрометрии'

Методы контроля качественных и количественных показателей зерна пшеницы с использованием одно- и многолучевой спектрометрии Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
90
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПЕКТРОМЕТРИЯ / SPECTROMETRY / ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ / GRAIN CROPS / ПШЕНИЦА / WHEAT / КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ / QUANTITATIVE ANALYSIS / КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ / QUALITATIVE ANALYSIS / ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ / OPTICAL DENSITY / КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ / REFLECTION COEFFICIENT / КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ / ABSORPTION COEFFICIENT / SOURCE OF ILLUMINATION

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Защепкина Н.М., Наконечный А.А.

Целью работы является анализ методов контроля оптических параметров зерновых культур с применением средств измерения спектральной яркости образцов, а так же их коэффициентов отражения и поглощения. Такие методы имеют повышенные требования к быстродействию при проведении измерений, при обеспечении точности и достоверности классических физических, химических и физико-химических методов контроля. Проведен анализ требований и технических аспектов применения спектрометрических методов анализа органических веществ с применением электромагнитного излучения различной длины волн. Определение указанных выше параметров позволяет сделать комплексный вывод о качественном и количественном химический состав зерна и определять его сортовые качества.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHODS OF CONTROL OF QUALITY AND QUANTITATIVE INDICATORS OF GRAIN WHEAT WITH APPLICATION OF ONE AND MULTIPLE-SPECTROMETRY

The purpose of the work is analyze the methods of controlling the optical parameters of grain crops using the means of measuring the spectral brightness of the samples and their coefficients of reflection and absorption. Such methods have increased requirements for the performance during measurements, while ensuring the accuracy and reliability of classical physical, chemical and physico-chemical methods of control. The analysis of requirements and technical aspects of application of spectrometric methods of analysis of organic substances with the use of electromagnetic radiation of different wavelengths is carried out. Determination of the above parameters allows us to make a comprehensive conclusion about the qualitative and quantitative chemical composition of the grain and its varietal qualities.

Текст научной работы на тему «Методы контроля качественных и количественных показателей зерна пшеницы с использованием одно- и многолучевой спектрометрии»

УДК 631.576.331.2:535

Н.М. ЗАЩЕПК1НА, О. А. НАКОНЕЧНИЙ

Нацюнальний техшчний ушверситет Украши "Кшвський полгтехшчний iнститут iMeHi 1горя Сшорського"

МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЯК1СНИХ ТА К1ЛЬК1СНИХ ПОКАЗНИК1В ЗЕРНА ПШЕНИЦ1 13 ЗАСТОСУВАННЯМ ОДНО- ТА БАГАТОПРОМЕНЕВОÏ

CnEKTPOMETPIÏ

Метою роботи е анализ методгв контролю оптичних параметргв зернових культур 1з застосуванням засоб1в вимгрювання спектрально'1 яскравостг зразюв та ïx коефщгентгв вгдбиття i поглинання. Таю методи мають пiдвищенi вимого до швидкоди nid час проведення вимiрiв, при забезпеченнi точностi i достовiрностi класичних фiзичниx, xiмiчниx та фiзико-xiмiчниx методiв контролю. Проведено анализ вимог та техтчних асnектiв застосування спектрометричних методiв анализу органiчниxречовин i3 застосуванням електромагнтного виnромiнювання р1зно'1 довжини хвиль. Визначення вказаних вище nараметрiв дозволяе зробити комплексний висновок про яюсний та кшьюсний xiмiчний склад зерна i його сортовi якостi.

Ключовi слова: сnектрометрiя, зерновi культури, пшениця, юльюсний анал1з, яюсний анал1з, оптична щшьшсть, коефщент вiдбиття, коефщент поглинання.

Н.М. ЗАЩЕПКИНА, А.А. НАКОНЕЧНЫЙ

Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского"

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВЕННЫХ И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНО- И МНОГОЛУЧЕВОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

Целью работы является анализ методов контроля оптических параметров зерновых культур с применением средств измерения спектральной яркости образцов, а так же их коэффициентов отражения и поглощения. Такие методы имеют повышенные требования к быстродействию при проведении измерений, при обеспечении точности и достоверности классических физических, химических и физико-химических методов контроля. Проведен анализ требований и технических аспектов применения спектрометрических методов анализа органических веществ с применением электромагнитного излучения различной длины волн. Определение указанных выше параметров позволяет сделать комплексный вывод о качественном и количественном химический состав зерна и определять его сортовые качества.

Ключевые слова: спектрометрия, зерновые культуры, пшеница, количественный анализ, качественный анализ, оптическая плотность, коэффициент отражения, коэффициент поглощения.

N.M. ZASHCHEPKINA, O.A. NAKONECHNYJ

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

METHODS OF CONTROL OF QUALITY AND QUANTITATIVE INDICATORS OF GRAIN WHEAT WITH APPLICATION OF ONE AND MULTIPLE-SPECTROMETRY

The purpose of the work is analyze the methods of controlling the optical parameters of grain crops using the means of measuring the spectral brightness of the samples and their coefficients of reflection and absorption. Such methods have increased requirements for the performance during measurements, while ensuring the accuracy and reliability of classical physical, chemical and physico-chemical methods of control. The analysis of requirements and technical aspects of application of spectrometric methods of analysis of organic substances with the use of electromagnetic radiation of different wavelengths is carried out. Determination of the above parameters allows us to make a comprehensive conclusion about the qualitative and quantitative chemical composition of the grain and its varietal qualities.

Key words: spectrometry, grain crops, wheat, source of illumination, quantitative analysis, qualitative analysis, optical density, reflection coefficient, absorption coefficient.

Постановка проблеми

В останнш час, у багатьох галузях виробництва, широкого розповсюдження набули експрес-методи контролю шформативних показнишв об'екпв, що д1агностуються. Таш методи мають шдвищеш вимого до швидкоди пвд час проведення вим1р1в, при забезпеченш точносп i достов1рност1 класичних ф1зичних, х1м1чних та фiзико-хiмiчних методiв контролю. Це завдання досить актуальне для сшьського господарства,

де юнують державш стандарта, що регламентують сортовi показники, вмiст бшку, ж^в, вологи, клiтковини та iнших складових у вхiднiй сировинi та вихвднш продукци.

Розробка та впровадження сучасних методiв та засобiв вимiрювання для швидкого оцiнювання якостi зернових культур та готово! продукци, для оперативного контролю технологiчних процесiв переробки та збер^ання зерна е однieю з задач щдвищення ефективностi виробництва, виготовлення яшсно! продукци, безпечно! для людини. Загальновiдомо, що Укра!на входить в п'япрку головних зернових експортерiв свиу. Так, як агропромисловий комплекс кра!ни е однiею з найбiльших галузей економiки, що динамiчно розвиваються, надшна та об'ективна оцiнка якостi зерна та продукпв його переробки в даний час набула особливого значення. Гостро постае питання про створення простих унiверсальних та швидкiсних метод1в i засобiв вимiрювання, для об'ективно! оцшкп якостi зерна, замiсть вiзуальних та фiзико-хiмiчних оцiнок.

Колiр, розмiри та конфiгурацiя зернини являються головними сортовими ознака бшьшосп зернових культур. 1х враховують в стандартах при класифгкаци зерна на типи, пiдтипи. Найбiльш iнформативним параметром iз вищенаведених е колiр - ознака св1жосп зерна, його якостi, дотримання правил шслязбирально! обробки та зберiгання. Несприятливi умови вирощування зерна, його збирання та зберiгання викликають потемнiння або знебарвлення оболонки зерна у видимому свгт, та вiдповiднi змiни спектрально! яскравосп його дiлянок при до ультрафiолетового (УФ) випромiнювання i в процесах контролю iз застосуванням випромiнювання в ближньому iнфрачервоному (Б1Ч) спектра

Анаш останнiх досл1джень i публшацш

Як1сть пшеницi в Укра!нi ввдповвдно до ДСТУ 9353-90 залежить ввд цiлого ряду показник1в: запах, колiр, масова частка сиро! клейковини, яшсть клейковини, вологiсть, число падiння, скловиднють, натура, вмiст домiшок, вмiст пророслих зерен та iн. Визначення вказаних вище параметрiв дозволяе робити комплексний висновок про яшсний та шльшсний хiмiчний склад зерна i його сортовi якостi. Для контролю показнишв юнують стандартизованi методики та вщповвдш iнструментальнi засоби. Проблема полягае в тому, що бшъштсть з них е трудомюткими, тривалими, потребують складно! та багатостутнчато! пробощдготовки та обробки результата аналiзу [3, 9].

Тому перспективною е замша класичних фiзико-хiмiчних методiв аналiзу на прямi шструментальш прийоми, що е в основному вщносними фiзичними методами, у яких вимiрюванi величини, що визначаються, представляють собою електричнi параметри, обумовленi, припустимо, пучками електронiв, фотонiв, нейтронiв i iонiв. Шукана концентрацiя сполуки або наявшсть компоненту певно! природи, вщповвдно, стае таким чином функцiею катбрувально! моделi обладнання. Отриманий таким чином сигнал вимiрювально! iнформацi!, може бути воображений в знаковiй формi на шкалi вимiрювального засобу у ввдносних одиницях, та придатний до подальшо! обробки iз застосуванням сучасно! обчислювально! технiки.

Наприклад, для визначення яшсних оптичних характеристик (кольору) зерна пшенищ при вiзуальному оглядi (у видимому спектр^ прийнята описова форма, наприклад, " свило-коричневий колiр". Вiдсутнiсть кiлькiсних характеристик випромiнювання вiдбитого конкретним зразком зерна пшенищ у рiзних спектральних дiапазонах, призводить до суб'ективностi визначення його оптичних показнишв. В такому випадку ощнка ряду важливих показник1в якосп зерна, наприклад, типового складу, ступеня пошкодження зерна поширеними захворюваннями, ступеня знебарвлення зерна, наявносп дiлянок iз пошкодженою оболонкою, кiлькостi пророслих зерен (на рангах стад1ях) зазвичай ввдсутга Зерно пшеницi в нативному стага - надзвичайно складний об'ект для вимiрювання кольорових (колориметричних) та спектрофотометричних показник1в [6].

Формулювання мети дослщження

Метою даного дослiдження е аналiз методiв контролю оптичних параметрiв зернових культур iз застосуванням засобiв вимiрювання спектрально! яскравостi зразкiв та !х коефiцiентiв в1дбиття i поглинання.

Для досягнення поставлено! мети було сформульовано та вирiшено наступнi задачi:

- огляд та характеристика iсн^ючих в даний час хiмiчних, фiзичних та фiзико-хiмiчних методiв дiагностики iнформативних показнишв зернових культур, визначення !х переваг та недолЫв;

- проведено вибiр методiв та засобiв аналiзу оргашчних речовин, що мають найкращi показники по ввдношенню затрати/отриманий результат, та вщповвдають вимогам експрес дiагностики, iз забезпеченням достатньо! чутливостi, селективностi, та точносп вимiрiв;

- аналiз вимог та техшчних аспектiв застосування спектрометричних методiв аналiзу органiчних речовин iз застосуванням електромагнiтного випромiнювання рiзно! довжини хвиль, як методiв, що дозволяють проводити комплексну дiагностику зернових культур та вщповвдають вимогам експрес аналiзу.

Викладення основного матерiалу дослiдження

За умови правильно виконаного калiбрування приладiв, переваги iнструментально! оптично! аналiтики полягають у можливостi рееструвати дуже малi (слiдовi) концентрацi!, причому з використанням порiвняно невелико! кiлькостi речовини; в швидкосп проведення аналiзу та забезпеченш передумов для автоматизацi! процесу i багаторазового використання однiе! i пе! ж проби, оск1льки досл1джувана речовина в ходi аналiзу не зазнае н1яких змiн.

В аналогичных дослвдженнях зерново! продукци, на перше мiсце внступае можливiсть проводити комплексну експрес-дiагностику параметрiв iз залученням мшмально! кiлькостi ресурсiв i часу. Цим вимогам в повнш мiрi вщповщають оптичнi методи аналiзу енергетичних i спектральних характеристик вiдбитого, заломленого чи послабленого зразком випромiнювання, який тддаеться аналiзу. Для об'ективного контролю оптичних показнишв зерна пшеницi (i зернових культур в цшому) останнi десятилитя все бiльше використовуються спектрометричт та фотометричт методи контролю iз застосуванням випромiнювання рiзного спектрального дiапазону. Спектроскотя за визначенням займаеться аналiзом характеристичних ввдгушв атомiв, iонiв, радикалiв i молекул на основi реестраци i розшифровки !х спектрiв, як1 одержують за допомогою рiзних вимiрювальних пристро!в [1, 6].

Загалом спектроскопiю можна подiлити на атомну та молекулярну. Атомнi спектри е лiнiйчатими. 1х поглинання i емiсiйне випромiнювання знаходяться в областi видимого i ультрафiолетового свiтла, оск1льки рiзницi мiж зовшшшми електронними оболонками, де вiдбуваються ввдповвдш переходи, якраз еквiвалентнi цьому дiапазону частот електромагнiтного випромiнювання. В силу бшьш складно! структури у молекул можливi бiльш рiзноманiтнi енергетичнi переходи, тж у атомiв. Молекулярнi спектри е смугастими. Вони утворюються в результата того, що у молекул, на ввдмшу ввд атомiв, електронний перехiд е едино можливим способом змши кiлькостi енерги. Таким чином, кожен коливальний i, вiдповiдно, електронний перехщ складаеться з послiдовностi майже прилягаючих одна до одно! лшш, як1 у молекулi зi складною структурою зливаються в смуги поглинання i зазвичай вже не пвддаються визначенню вiзуально за допомогою звичайних спектрометрiв.

Для перетворення спектрограми необхщна ЕОМ. Електронний спектрометр завжди скануе повний спектр, i на кожну довжину хвилi витрачаеться однаковий час, тому не можна сканувати швидше за рахунок пропуску тих областей спектра, яш не представляють штересу або де поглинання ввдсутне. Помилковий електричний сигнал або пропущена точка може зробити помггаий вплив на спектр, що проявляеться у виглядi спотворення контурiв смуг або втрати дозволу. Також, iнодi, при штегральному перетвореннi може виникнути хибне спектральне поглинання [8].

Спектр поглинання, тобто графiчний запис процесу поглинання випромiнювання щодо довжини хвилi або, ввдповщно, частоти свiтла, дае iнформацiю щодо того, про яку саме речовину йдеться. Рiзнi речовини, описанi через формули хiмiчноl сполуки, розрiзняються своши структурами - атомною, просторовою та електронною. Тому кожна речовина по-своему реагуе на електронне, коливальне або обертальне збудження, формуючи характерний тiльки для не! спектр. Оскшьки зерно е неоднорвдним продуктом, як за величиною окремих зерен, так i за хiмiчним складом, то для рiзних зразшв величина максимуму спектра пропускання може вiдрiзнятися в 10-15 i бшьше разiв (рис. 1) [9].

В основi кiлькiсного аналiзу лежить закон Ламберта-Бера, тобто визначення оптично! щшьносп Е при тiй довжинi хвил^ при якiй дослвджувана речовина поглинае свiтло. Закон Ламберта стверджуе, що кшьшсть свiтла, яке поглинаеться речовиною, не залежить вiд iнтенсивностi джерела випромiнювання, а е пропорцiйною числу поглинаючих молекул. Тому [1]:

700

0 Г^^ I-,-,-,- ' I -

8000 5000 10000 11000 12000 13000 14000 Дтияош ший випрошнвэння, иг1

Рис. 1. Спектри пропускання зразкв зерна р1зних сортв

D = log (T) = eCd, CD

де е - коефщент пропорцiйностi, що залежить вщ довжини хвилi випромiнювання i природи зразка; C - концентрацiя компонента що поглинае випромiнювання, моль/л; d - товщина поглинаючого шару, см;

Т - коефщент пропускания речовини, що визначаеться за формулою [1]:

T = f, (2)

де I - штенсившсть випромiнювания, що пройшло через зразок, I0 - штенсившсть випромiнюваиия, що падае на зразок.

Аналiзуючи рiвняння (1), можиа стверджувати, що, знаючи оптичну щiльнiсть, коефiцiент екстинкци i довжину шару, можиа визначити концешращю показника. А, якщо е спектр, що характеризуе величину оптично! щшьносп в деякому дiапазонi довжин хвиль, то можиа визначати концентращ! деюлькох показник1в, якщо даиi показники мають сво! характернi смуги поглинаиия. Таким чином, реатзуеться к1льк1сний аиалiз зразшв (рис. 2) [10].

Товщмьа гашнлппвнакрмш шару рвчовинн, ми

Рис. 2. Залежтстъ м1ж 1нтенсивн1стю св1тлового випромшювання та його проходженням в речовит

Однак це можливо, лише коли об'ект оптично однорщний 1 середовище прозоре, що вимагае одноразового вим1рювання оптично! щшьносп при довжиш хвил1, що ввдповшае максимуму поглинання речовини, що зустр1чаеться ршко. У б1льшосп випадк1в середовище поглинае випромшювания, тому смуги поглинання перекриваються, що змушуе проводити вимiрюваиия при декшькох довжинах хвиль, в залежиосп вiд числа поглинаючих компонентiв сумiшi i застосовуваного методу вимiрювания [9].

Таблиця 1

Приклади залежиостi мiж поглинанням А, пропусканиям Т i оптичною щшьшстю Е_

Iнтенсивнiсть свила, I Поглинаиия свiтла, А Пропускания свила, Т Оптична щ№шсть свила, Е

I = 1о 0 % 100 % 0,000

I = 1/10 I0 90 % 10 % 1,000

I = 1/100 I0 99 % 1 % 2,000

Можлива також реатзащя яшсного аиалiзу, який полягае у ввднесенш зразка до задаиого виду або класу. Оскшьки зразки рiзного складу мають вiдмiннi, iндивiдуальнi спектри, то порiвнюючи схожiсть спектрiв аиатзоваиого зразка iз спектрами деяко! групи зразк1в, що точно ввдноситься до даиого типу, можиа вiдповiсти на питания, чи належить даиий зразок до ще! групи чи ш В той же час, практична реатзащя як яшсного, так i к1льк1сного аиалiзу вимагае використания досить складиих математичних алгоритмiв

На практищ в бiльшостi випадкiв можиа отримати адекватну лiнiйну залежиiсть мiж оптичною щшьшстю i концентрацiею до величини оптично! щiльностi порядку 1,000: вище цього значения ввдзначаеться все зростаюче ввдхиления вiд лiнiйного закону. При необхщносп результатiв дуже високо! точносп аналiзи найкраще проводити з оптичними густинами <0,5. Застосуваиня закону Ламберта-Бера здiйснюеться згiдно з таким рiвиянням [2]:

Е

с ■ й'

(3)

Таке рiвняння дозволяе обчислити концентрацш з речовини на основi вимiряноl оптично! щшьносп Е, якщо вiдомий молярний коефщент поглинання ще! речовини [11].

Однак на практицi найчастiше дослщження проводяться таким чином, що визначають оптичну щiльнiсть Е на розчинах рiзних вiдомих концентрацiй з i графiчно наносять на дiаграму величини Е щодо величин с. При ди закону Ламберта-Бера, якщо прийняти товщину шару й за сталу величину, маемо пряму лiнiю (так як е е константа), i в реальному варiантi ця пряма проходить через нульову точку, як видно на рис.3 [2].

1,0

0,3

0,6

0,4

о,г

Стандарт 2

п'евцик проба

Стащарт I

ь =

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Бщносиа речовищ, см (масова концвнтращя)

Рис. 3. Градуювальний графш для к1льк1сного аналзу на основ1 двох стандартов

Осшльки в молекулярнiй спектроскопп визначають коефщент послаблення чи вiдбиття свiтла I щодо вихщно! iнтенсивностi 10, то завжди доводиться проводити два окремих вимiрювання для обох iнтенсивностей свила. Тобто визначають спочатку 10, вимiрюючи iнтенсивнiсть емiсiйного випромiнювання,

що надходить на детектор вщ джерела без проби (рис. 4).

Джерело сопла

X

Моиохромэтор

X

Поглинаючий крзтрндж Ьпробою

_'_

Детектор ^

Рис. 4. Принцип юльюсного анал1зу (визначення ввдгуюв 10 та 11)

При проходженш випромiнювання через оптично неоднорщне середовище, наприклад, твердi речовин, розмiри частинок яких значно перевершують довжину хвил^ процес поглинання ускладнюють явища вщбиття вщ поверхонь частинок, заломлення на границ роздiлу середовищ i дифракци на краях частинок.

При взаемодп випромiнювання iз сипучими матерiалами ( рис.5), до яких, зокрема, можна вщнести зерновi продукти частина промешв, яка взаемодiе з першо! фронтальною поверхнею зовшшнього шару частинок (промшь 2) вiддзеркалюеться в напрямках пщ кутами по вщношенню до первинного пучку промешв. Частка вщбитого таким чином випромiнювання при iнших рiвних умовах залежить вщ крупностi частинок, що визначае площу поверхнi, що вщбивае. Частина променiв проходить всередину шару, заломлюючись та вiдбиваючись вщ поверхонь роздiлу середовищ та проходить певний шлях ^зь частинки зразка, частково поглинаючись, вiдповiдно до хiмiчного складу зернин та наявностi в них певних хiмiчних сполук. Деяка частка таких промешв при цьому виходить з опромшеного шару назад тд тим або iншим кутом до вихщного пучку (промiнь 3), утворюючи дифузне вщбиття. При досить тонкому шарi який просвiчуеться, частина промешв може пройти ^зь нього, пройшовши певний шлях крiзь частки (промшь 4), втрачаючи частину енерги внаслщок поглинання частинками речовини. Частина промешв повшстю

поглинаеться шаром, частина йде в сторони. Найб№ш важливу для кшьшсного аналiзу iнформацiю несуть променi 3 i 4, що проходять той чи шший шлях крiзь частинки, так як викликане при цьому поглинання специфiчно i залежить вiд концентрацп поглинаючих речовин, з яких складаються частинки (Рис. 4).

Тому з метою кшьшсного аналiзу використовують не тшьки визначення iнтенсивностi випромiнювання, що пройшов крiзь опромiнений шар (промшь 4), а й iснуе цший ряд приладiв, заснованих на визначенш iнтенсивностi коефiцiенту дифузного вщбиття (промшь 3) [2, 4, 5].

Рис. 5. Взасмодая випром1нювання i3 речовиною в порошковому стан1: 1 - падаючий пром1нъ; 2 — промшь, в1дбитий в1д фронтально! поверхн1 зовшшнього шару зернин; 3 - дифузно в1дбитий пром1нъ; 4 — промшь, що пройшов через шар зернин.

Для кшьшсного опису дифузного вшбиття використовують теорш Кубшки-Мунка. На практищ дифузне вщбиття вимiрюють за допомогою порiвняння iз еталоном - iмiтатором бiлого тiла, коефiцiент вiдбиття вщ якого приймають рiвним одиницi. Це може бути, наприклад, полiрована пластина з керамiки або iншого матерiалу з матовою поверхнею з високим коефщентом вiдбиття. Зв'язок iнтенсивностi поглинання iз концентрацiею поглинаючого компоненту, при вимiрюваннi дифузного вщбиття, досить точно описуеться рiвнянням (4) [5].

log(R) = log(R) + log(Ro) - (4)

де R0 - коефiцiент вщбиття еталону;

R - коефщент вiдбитгя аналiзованоl проби;

log ^ -1 ) - оптична щ№шсть анатзовано! проби; а - коефщент, що характеризуе поглинальну здатнiсть речовини,

С - концентращя компонента в опромшюеться матерiалi що поглинае випромшювання, %; s - коефiцiент, що характеризуе розсшвальну здатнiсть частинок (зернин).

Для монохроматичного випромiнювання коефiцiент вшбиття еталону е константою, тому R0 у формулi (4) можна прийняти рiвним одиницi i, додавши вираз для коефiцiенту поглинання речовини, що мютить компонент, вмiст якого визначаеться, можна записати вираз для концентрацп у виглядi (5) [4]:

C=*+Slog(R), (5)

де k - коефщент поглинання речовини, що приймаеться постiйним для даного вимiрювання.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ршняння (5) показуе, що м1ж концентращею компонента, що поглинае випромiиювання i оптичною щiльнiстю аналiзованоl проби е лшшна залежнiсть. В реальних умовах лшштсть може не дотримуватися. Однак у переважн1й бiльшостi випадк1в вимрюваний дiапазон значень оптично! щiльностi ввдносно невеликий, так що в1дхилення ввд лiнiйностi не наст1льки значнi. Крiм того, використання багатовимiрних методiв градуювання в тiй чи iншiй мiрi може знижувати нелiнiйнiсть, що полегшуе виконання к1льк1сного аналiзу.

Необх1дно вшзначити, що розсiювальна здатнiсть зразка залежить вш ряду умов, найбiльш важливими з яких е крупнiсть його частинок i вологостi. Вода, яка присутия в пробi, дае штенсивш характеристичнi смуги поглинания, що ютотно спотворюе смуги поглинания iнших абсорбеипв.

Висновки

Норми забезпечения якостi зерна вимагають високоефективних аиалiтичних досл1джень в ходi усiх виробничих процесiв, що мають мiсце в процесi прийому, сертифiкацil, зберiгания та первинно! переробки зернових культур. Методи та засоби аналiзу повиннi бути готовi до напливу все бшьшого обсягу проб, а обробка багаторазово збiльшеного обсягу зразшв як1 необх1дно аиалiзувати, можлива тiльки на у разi застосування автоматизацil та експрес-методiв аиалiзу.

Сучасна шструментальна спектроскопiя володiе потужними iнформативними можливостями, що дозволяе вирiшувати багато аналггачних задач, особливо в поеднаннi iз електронними обчислювальними засобами та автоматизащею експериментальних дослiджень. Суть будь-якого контролю якосп мае три взаемопов'язаних компоненти: щентифжащя ("випробування на справжнiсть") - визначення сортово! та видово! приналежиосл дослщжуваиого зразка, якiсний (визначення наявносп певно! компоненти) та кiлькiсний (концентра^ дослщжуваио! речовини у зразку) анатз. Для практично! роботи контрольно! лабораторп потрiбнi вимiрювально-технiчнi способи, що забезпечують вiдтворюванi параметри. Якщо ж мова йде про хiмiчнi вiдмiнностi, селективносп таких способiв виявляеться явно недостатньо. З шшого боку, хiмiчнi анатзи, виробленi вщомим "мокрим способом", нерщко займають занадто багато часу, особливо якщо потрiбно отримати кiлькiснi показники.

Тому перспективним е застосування спектральних методiв експрес-аналiзу харчових продуктiв (в лабораторних та виробничих умовах). Даш методи дiагностики вiдносяться до неруйшвних, вони можуть застосовуватися дистанцiйно, особливо при поеднання iз засобами об'ективного контролю з використанням телевiзiйних iнформацiйно-вимiрювальних систем та телеметрi!.

В даний час стрiмко зростае попит на продуктивш, бiльш гнучк1 автоматичнi системи подготовки та обробки проб. Щоб уникнути помилок i похибок обладиаиия забезпечуеться автоматичною системою контролю результапв, яка видае повщомления про помилку, якщо вимiрюваиня виходять за межi поля допуску.

Список використано'! л1тератури.

1. Вечкасов М. А. Приборы и методы в ближней инфракрасной области / М. А. Вечкасов, К. А. Кручинин - М.: Химия, 1977. - 280 с.

2. Кеслер Н. Методы инфракрасной спектроскопии в химическом анализе / Н. Кеслер. - М.: Мир, 1984. -287 с.

3. Крищенко В. П. Контроль качества зерна озимой пшеницы / В. П. Крищенко, Ю. Г. Сазонов, Л. А. Чуйкова // Химия в сельском хозяйстве. - 1987. - № 9. - С. 61-68.

4. Лузанов П. А. Создание градуировочной модели, устойчивой к конструктивным изменениям инфракрасного анализатора / П. А. Лузанов, К. А. Жаринов // Научное приборостроение. - 2006. - Т. 16, №4. - С. 80-84.

5. Лузанов П. А. Стандартизация анализаторов на основе Фурье-спектроскопии в ближней инфракрасной области для контроля поакзателей качества зерна : дисс. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук : спец. 05.11.13 "Приборы и методы контроля природной среды, материалов и изделий" / П. А. Лузаиов. -Саикт-Петербург, 2006. - С. 19-20.

6. Норрис К. Х. Приборы для ближней инфракрасной спектроскопии / К. Х. Норрис // Применение спектроскопии в ближней инфракрасной области для контроля качества продукции [4-й сборник научных трудов по ИКС] : тезисы докл. - М.: Интерагротех, 1989. - С. 5-10.

7. Панкратов Г. Н. Определение состава ржано-пшеничных компонентов в муке с помощью ИК-спектроскопии / Г. Н. Панкратов, И. Д. Береш, В. П. Изосимов // Пищевая промышленность России на пороге XXI века : междунар. науч.-техн. конф. : тезисы докл. - М.: МГАПП, 1996. - С. 38-41.

8. Петрова Е. В. Определение состава ржано-пшеничной муки из зерносмесей методом инфракрасной спектроскопии / Е. В. Петрова, Г. Н. Панкратов // Индустрия продуктов здорового питания - третье тысячелетие (человек, наука, технология, экономика) : междунар. науч.-техн. конф. : тезисы докл. - М.: МГУПП, 1999. - Т. 24. - С. 13-16.

9. Хуршудян С.А. Применение оптических анализаторов в пищевой промышленности / С. А. Хуршудян // Пищевая промышленность. - 2000. - № 11. - С. 76-78.

10. Cassells J.A., Reuss R., Osborne B.G. and Wesley I.J. Near infrared spectroscopic studies of changes in stored grain (2007) // J. Near Infrared Spectrosc. 15 (3), P. 161-167.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.