CC BY
34
В первом случае количества продуктов были заданы, и критерий оптимизации рациона составил 33%. Во втором случае количества тех же продуктов были рассчитаны с помощью управляю-
щего вектора X - {лг.}, оптимизирующего химический состав рациона и его энергетическую ценность, при этом критерий оптимизации увеличился до 77%.
На рис. 1 представлены процентные отклонения (по отношению к нормативным значениям) основных пищевых веществ рациона при оптимизации путем решения вышеизложенной задачи, на рис. 2 — динамика витаминного и минерального состава оптимизированного рациона. Гистограммы наглядно демонстрируют целесообразность использования разработанной математической модели для решения проблемы оптимизации питания различных контингентов населения.
При необходимости коррекции питания в про-.грамме предусмотрен архив продуктов понышен-ной биологической ценности, поливитаминных препаратов и природных биологически активных веществ, позволяющих направленно балансировать рационы по отдельным параметрам.
ВЫВОДЫ
1. Создана математическая модель оптимизации рационов питания путем максимального приближения их энергетической ценности и химического состава к нормативным значениям физиологических потребностей различных групп населения.
2. Предложен критерий оптимизации, позволяющий впервые применять для решения поставленной задачи математический аппарат оптимального управления — выпуклое квадратическое программирование.
3. Для оперативной коррекции рационов питания, с учетом выявленных отклонений от рекомендуемых норм, предусмотрена возможность дополнения рациона продуктами повышенной биологической ценности, поливитаминными препаратами и природными биологически активными веществами.
ЗШТНРАТУРА
1. Бондарев Г.Н., Виссарионова В.Я. Методические подходи к изучению фактического питания населения и состояния его здоровья в связи с характером питания // Вопросы питания. — 1981 — Л'«3. — С. 9.
2. Бондарев Г.Н., Виссарионова В.Я. Питание как фактор
профилактики профессиональных заболеваний // Вопросы питания. — 1980. — 6 — С. 69.
3. Покровский А.А. Концепция сбалансированного питания как теоретическая оснона питания человека / Тез. докл. 38-й сессии общего собрания АМН СССР. — М., 1976. — С. 14.
4. Покровский А.А. Роль биохимии в развитии науки о питании. — М.: Паука 1974. — С. 31-.
5. Рогозкин В.А., Пшенднн А.И., Шишина Н.Н. Питание спортсменов. — М.. 1989. — 160 с.
6. Смоляр В.И. Рациональное питание. — Киев: Паукова думка. 1991. — 368 с.
7. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах. и энергии для различных групп населения СССР // Вопросы питания. — 1992. — № 2. — С. 6.
8. Blok J., Hfrtman A.N., Dresser С.М. et а!. // Am Л. l-piilemiol. — 1986. — V. 121. — P. 453.
9. Гасс С.И. Линейное программирование (мотоды и приложения). — М.: Физмат. I96I. — 321 с.
10. Colley С.М., fleck А. // Pmc. of the nutrition Soc. — 1984. — V. 43. — ,V3. — P.11I8.
11. Лнфлянский В.Г., Лихачев В.В. Использование персональных ЭВМ для оценки фактческого питания и состоянии меню / Питание и физическая работоспособность.
— Л.: Л11ИИФК. 1991. — С. 58.
12. Методические рекомендации по организации обследования фактического питания отдельных групп населения апкет-но-онросным методом с применением электронно-вычислительной техники / В. П. Смоляр. В.Я. Вереза, А.Г. Кондратенко и до. — Киев. 1979. — 30 с.
13. Иванов А.В. Программа оценки индивидуального питания / Физическая работоспособность и питание. — С.-ПЛ.: 1111ИФК, 1993. — С. 12Г).
14. Рогозкин В.А., Корнева И.А. Автоматизированная информационная система "Рацион" / Роль факторов питания нри адаптации организма к физическим нагрузкам. — Л.: ЛПИПФК, 1986. — С.. 22.
15. Вражников А.М., Рогов И.А. О возможности проектирования комбинированных мясных продуктов // Мясная индустрия СССР. — 1981. — .V'5. — С. 23.
16. Липатов Н.Н. Принципы и методы проектирования рецептур пищевых продуктов, балансирующих рационы питания // Изп. вузов. Пищевая технология. — 1990. — .N■•6. — С. 5.
17. Липатов Н.Н., Рогов И.А. Методология проект иронания продуктов питания с требуемым комплексом показателей пищевой ценности // Пзв. вузов. Пищевая технология.
— 1987. — .М'2. — С. 9.
18. БазараМ., Шетти К. Нелинейное программирование. Теории и алгоритмы. — AV: Мир. 1982. — 583 с.
19. Ш аззо А.Ю., Усатиков С.В. Критерий оптимизации аминокислотного состава смеси зерновых культур / Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности. — Краснодар. 1991. — С. 95.
20. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности блюд и кулинарных изделий / Под ред. И.М. Скурихина. II.А. Шатерникова. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. — 328 с.
21. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы / Под ред. И.М. Скурихина, М.П. Волгарева.
— М.: Агропромиздаг. 1987. -— 360 с.
Кафедра физиологии и биохимии
Кафедра гигиены и спортивной медицины
Поступила 21,02.95
621.798.4(088.8)
МНОГОЧАСТОТНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН
З.Г. НАСИГ.ОВ, с.в. елг.ппг.в
Кубанский государственный технологический университет
Для автоматизации процесса контроля влажности семян масличных культур и продуктов их переработки наиболее приемлем диэлькометриче-ский (емкостный) метод измерения влажности. Уступая в точности прямым методам измерения, он обладает высокой скоростью [1, 2].
Значительная величина погрешности при определении влажности масличных культур диэлько-метрическим методом объясняется гом, что электрофизические характеристики семян (диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери) зависят от большого числа переменных параметров и свойств исследуемого материала: влагосодержа-ния /С,, температуры А',, гранулометрического со-
става I насыш
где
Поа
может
где
то п< жение оснона
Flpej ние (3
Ото ность 1
Испс мерент от при измере по ила; метода их при роля 1^ Суш ческоп пользу рять v резуль' очеред тод, ос инфор: ИЗМерЕ реакци воздев отличи параме характ! ЧТО С0( можно налов 1 В п[ роле Д1 го пре< зканно
Н0Г0 G
сигнал
где X,
Сигн быть с выраж
\
1995
пита-
Тез. - М.,
Муки о
[итяние
|аукоі)я
8еіі«л*ст-ІСР .//
Лт. .1.
и при-
&1С. —
ие Пер-^ СОСТО-
бносп».
оиаии я анкет-•ииели-я, Л.Г.
•о пита-С.-ПГ).:
ШНІШІ ж нитикам. —
ріК'КТН-
Мнения
МИШИН
ІЯ11ИОІІІЛ
т. —
ІОІІНІІИІІ
аателей ОЛОГИ и.
ОІІИІ! ИЄ.
пшции
/ Про-ІІ.ІШЛЄИ-
1Ыо таб-іеріеги-
1»Д ред. егкан и
праініч-
'ігарена.
088.8)
I опре-
ІЗЛЬКО-
элект-ектри-отери) петров державо со-
ИЗВКСТИЯ ВУЗОВ. ПИ1Ш-ВЛЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1995
71
стана К,,, химического состава Кх, масличности /С,, насыпной массы К(, и т.д. [3], т.е.
о = /ГЛ',, к,, кл, к., л;, к,,,...), (О
где а — параметр, измеряемый прибором.
Поскольку влажность продукта в общем виде может быть записана как
= <р(а), ' (2)
где <р :— функция зависимости влажности
от параметра а, то подставив уравнение (1) в (2), получим выражение для влажности И7,,, измеряемой прибором, основанным на диэлькометрическом методе:
шп = <р\[(Кг К,, К., К,, Кь, К,, ...)|. (3)
Предполагая, что параметр К, входит в уравнение (3) аддитивно, выражение (3) примет вид
К = К{ + <р\К3, КА, Кь, К,, ...)1. (4)
Отсюда максимальная методическая погрешность измерения
д = </>(/'(А',. К., К,, К.„ К(,, ...)|. (5)
Использование размола семян, уплотнения, измерения температуры и насыпного веса, очистки от примесей и т.п. позволяет приблизить точность измерений на лабораторных влагомерах к ± 0,5% по влажности. Однако эти меры снижают скорость метода, что практически исключает возможность их применения в приборах автоматического контроля [4, 5).
Существенного повышения точности автоматического измерения влажное™ можно достичь, используя методы, позволяющие непрерывно измерять и учитывать влияние факторов помех на результат контроля. К числу таковых в первую очередь необходимо отнести многочастотный метод, основанный на параметрическом разделении информации [61. Его суть состоит в проведений измерений на различных частотах, при которых реакция электрических характеристик семян на воздействия мешающих факторов должна быть отлична от реакции на действия контролируемого параметра. Исследования частотно-влажностных характеристик семян подсолнечника показали |6), что соответствующим подбором частот измерения можно добиться существенной компенсации сигналов возмущений.
В простейшем случае при двухчастотном контроле двухмерный выходной сигнал измерительного преобразователя складывается из сигнала, вызванного приращением влажности ДИ^, и суммарного сигнала помеховой составляющей. Полные сигналы на частотах ш. и ш., запишем в виде ^1 = к + 5П1Д^ + Я,„ДМ;
X, = X, „ + 5._,ГД + 5.,,„ДМ, (6)
где X,
і о’
Х20 —
соответствующие началу
сигналы, шкалы;
5,,., —
чувствительность измерительных схем к изменению влажности соот-
Сигналы, соответствующие началу шкалы, могут быть скомпенсированы, т.е. X, „ = X.. ,, = 0 и выражения для А-, и X., примут вид X, = 51иДГ + 5,.;ЛМ;
(7)
X, = 5,,иД И” + 5,„„ДМ.
Чтобы избежать потери чувствительности, необходимо использовать метод, при котором двухчастотная схема сначала выделяет сигнал возмущения, который затем вычитается из сигнала основного канала измерения
Условие компенсации сигнала, вызванного приращением влажности:
5111Ди’/ + у 5,,ц.ди/ = 0. (8)
у — коэффициент пропорциональности.
Преобразуем (6) относительно у.
где
У =
-51 »■
(9)
Следовательно, на выходе системы после сложения получим сигнал возмущения в виде
5
Х„ = X, - . (10)
•\>г
Результирующий сигнал влажности получим, вычитая сигнал возмущения из основного сигнала:
Х„.. = X, - Х„, (и)
или подставляя (10) в (11):
X,,.. = X.
- 5...
(12)
При такой методике результирующий сигнал не уменьшается.
Данный способ измерения влажности на двух частотах использован при разработке автоматического влагомера, предназначенного для контроля влажности семян подсолнечника в потоке на различных стадиях его хранения и переработки. В приборе использован диэлькометрический метод измерения влажности.
.е-тро'чер
“ТСГ,
ОХ і
. і
'С“і\&пСр (■' . Ь А*’,,
та Чг11
і і-
. ,Г -т г 1 и
и „
"1 . 1
І | | і |
Функциональная схема влагомера приведена на рисунке. Для измерения электрической емкости С1 датчика-конденсатора применена диодно-емкостная мостовая схема ДЕМ. Ее преи> чцествами перед другими являются высокая чувствительность, надежность, возможность удалении измерительного моста от генератора высокой частоты, простота балансировки схемы и экранировки дат-
чика. Использование ДЕМ позволило увеличить число каналов измерения при одном датчике путем присоединения к измерительному плечу двух эталонных плеч, питаемых от генераторов различной частоты.
Питание измерительных мостов осуществлено с помощью ЬС-генераторов со стабильными частотами: основной — 50 МГц и вспомогательной — 6 МГц.
При загрузке датчика-конденсатора семенами подсолнечника общая проводимость измерительного плеча увеличивается, и на измерительных конденсаторах С8, С12 появляются постоянные составляющие напряжения, пропорциональные величине разбаланса плеч. Оба сигнала Х1 и Хт, проходя через фильтры, подаются на решающее устройство, которое согласно (11) вычитает сигнал возмущения из основного сигнала.
В качестве решающего устройства используется измерительный усилитель, состоящий из буферного, собранного на двух операционных усилителях ОУ, включенных по схеме неинвертирующего усилителя напряжения, и типового дифференциальных усилителей. Выполнение условия компенсации сигналов (8) добиваются с помощью подстро-ечных резисторов Н17, И25, служащих одновременно нагрузкой для ДЕМ. Кнопки Б1, Б2 предназначены для настройки измерительного усилителя и проверки качества вычитания сигналов.
Влияние температуры материала на емкость датчика автоматически компенсируется с помощью полупроводникового терморезнстора И1, находящегося в непосредственном тепловом контакте с семенами и включенного параллельно выходному резистору И17.
Конструктивно первичный преобразователь выполнен на силуминовом шасси с внутренними перегородками из серебряных пластин для надежной экранировки всех частей схемы. Питающие напряжения подаются внутрь каждого сегмента через проходные конденсаторы, что обеспечивает дополнительную фильтрацию переменных высокочастотных наводок.
Для стабильной работы питающих генераторов и других частей схемы в условиях изменяющейся температуры и влажности окружающей среды применено термостатирование измерительного преобразователя. Постоянная температура внутри пре-
образователя поддерживается с помощью пропорционального регулятора температуры, имеющего статическую ошибку термостатирования при температуре среды (-35...+50ГС не более 0,2”С.
Питание измерительной схемы осуществляется стабилизированным напряжением +15 В и +12 В от блока питания, собранного на интегральных стабилизаторах.
Как показали предварительные испытания опытного образца, прибор имеет хорошие метрологические характеристики, обладает высокой чувствительностью к изменению влажности материала. Градуировочная характеристика влагомера близка к линейной. Практически полной компенсации при одновременном воздействии нескольких помех получить не удается, однако влияние таких факторов, как количество материала в датчике, присутствие в семенах сорных и масличных примесей, температура семян, значительно ослабевает.
Таким образом, применение двухчастотной схемы измерения влажности семян масличных культур позволяет при правильно выбранных рабочих частотах получить высокую однозначность зависимости измеряемого параметра от влажности исследуемого продукта.
ЛИТЕРАТУРА
!, Игматуллаев Г1.Р., Ахмедов Б.М., Сайтов Р.И., Романов В.Г, Влагометрия и пищевой промышленности // Пищевая пром-сть. — 1990. — ЛЬ 1. — С. 70.
2. Данилова Т.А., Бердникова Д.К., Аспиотнс Е.Х. Оперативный контроль качества потока семян / / Пищевая про.м-сть. — 1989. — Л« 4. — С. 61
3. Федоткнн И.М., Клочков В.П. Физико-технические основы илагометрии в пищевой промышленности. — Киев: Техника. 1974. — 320 с.
4. Секанов Ю.П. Некоторые тенденции развития влагомот-рии за рубежом // Измерительная техника. — 1990. — № Г). — С. 58.
5. Емкостные датчики и лабораторные влагомеры зерна и зернопродуктов / Т.Д. Джапаридзе, Э.Д. Шадамберидзе, Р.II. Месхидзе и др.: Обзорп. ипформ.. Сер. Элеваторная пром-сть. — М.: ЦНИИТЭИ ВИНО 'Зернппродукт”, 1990.
- С. I.
в. Дубров И.С., Кричевскии Е.С., Невзлин В.И. Много-параметрические влагомеры для сыпучих материалов. — М.: Машиностроение. 1980.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступили 30.09.91 ■
637.127.6
ЛАЗЕРНЫЙ ФЛУОРИМЕТР •ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА В МОЛОКЕ
10.И. ПОСУДИН
Украинская сельскохозяйственная академия
В работе (1) предложен метод лазерной спект-рофлуориметрии молока и молочных продуктов. Ответственными за флуоресценцию в видимой области (с максимумами при 400-410 нм) являются полнненасыщенные жирные кислоты (в первую очередь линоленовая, линолевая. арахидоновая).
Цель нашей работы — изложение результатов разработки, создания и испытания лазерного флу-ориметра, предназначенного для определения со-
держания жира в молоке. Конструкция этого прибора предусматривает возбуждение флуоресценции жирных кислот на длине волны 337 нм и регистрацию флуоресценции на длине волны 405 нм.
Блок-схема лазерного флуориметра представлена на рис. 1. Для возбуждения флуоресценции излучение азотного лазера / (типа ЙЛГИ-503) пропускали через делительную пластину 2, направлявшую излучение под углом 45° на передние грани кювет: 3 — с исследуемым молоком и 4 — с флуоресцентным стандартом (водным раство-
ром ф. лока фильт 405 ні Для [ польз( лы С (
дифф<
К0Т0р<
фотоп
мощы
Исп дарта ется п ции. 1 баний импу; измер выход идент
ДЄЛИТІ
тектор обоих блок , жение
Ю.Г, 1 Кубане,
Эфе смесеї тельнс проце< было I должн
ТИВЛЄ1
мое к смесеі — 0б( делеш по ср< диктуї
