ПРИБОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ НИТРАТОВ В ОВОЩАХ И ФРУКТАХ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 621.3.01/ 681.2-7

П.Г. Кумбаков

ПРИБОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ НИТРАТОВ В ОВОЩАХ И ФРУКТАХ

В статье описан простой цифровой индикатор нитратов, выполненный на микроконтроллере ATmega32 и дисплее от сотового телефонаNokia3310. Цель: разработать вариант прибора для экспресс оценки нитратов в овощах и фруктах.

Ключевые слова: нитрат-метр, нитраты, электропроводность.

Нитраты это соли азотной кислоты, которые в некотором (минимальном) количестве попадают во все овощи и фрукты. Полностью избавиться от поступления нитратов в продукты невозможно, даже если полностью отказаться от использования удобрений. Растения поглощают нитраты из почвы, они необходимы для нормального роста и созревания плодов, особенность растений состоит в том, что они умеют трансформировать нитраты в белки, малая доза нитратов не наносит вреда организму человека.

Если концентрация азотных соединений (нитратов) в продуктах повышена, то они могут попасть в человеческий организм не в виде белка, а в так называемом чистом виде. В процессе пищеварения нитраты могут преобразовываться в нитриты - соли азотистой кислоты, которые являются еще большим источником опасности для здоровья, чем нитраты. Нитриты нарушают обмен веществ в клетках, в результате падает иммунитет, а также снижают количество витаминов в пище. Например, они способы уменьшить количество йода, что может привести к увеличению щитовидной железы, а также способствуют образованию токсинов в кишечнике. В итоге возможны отравления, сбои в работе кишечника, возникновение опухолей в желудочно-кишечном тракте.

Нитрат тестер создан специально для так называемого экспресс-анализа количества находящихся в пище нитратов. С его помощью можно проверять овощи, фрукты, мясо и даже детское питание. Оценка содержания и количества вредных веществ в пище осуществляется путем их прокалывания особым зондом.

Для каждого отдельного продукта в нитрат тестере необходимо ручное накопление показаний продуктов для составления статистических данных, результаты измерений по каждому продукту заносятся в энергонезависимую память микроконтроллера. После накопления статистики по результатам замеров на дисплее выводится значение, по которым и оценивается содержание нитратов в каждом конкретном случае. Это кардинально отличает нитрат тестер от применявшихся ранее устройств со стрелочными индикаторами, в которых норма ПДК учитывалась не для отдельного продукта, а для всей группы, что давало не самые точные результаты. Нормы содержания нитратов регламентируются постановлением СанПиН 2.3.2.1078-01.

Таблица 1

Нормы предельно допустимой концентрации согласно СанПиН 2.3.2.1078-01

Продукция Предельно допустимые концентрации, (мг/кг)

Арбузы 60

Баклажаны 300

Банан 200

Груша 60

Зелень 2000

Дыни 90

Кабачки 400

Капуста ранняя 500

Капуста поздняя 900

Клубника 100

Картофель 250

Лук зеленый 600

Лук репчатый 80

Морковь ранняя 400

Морковь поздняя 200

© Кумбаков П.Г., 2016.

Научный руководитель: Сальникова Евгения Николаевна - доцент кафедры приборостроения, Дальневосточный Федеральный университет, Россия.

Окончание таблицы 1

Продукция Предельно допустимые концентрации, (мг/кг)

Огурец грунтовый 150

Огурец тепличный 400

Редис 1500

Салат 2000

Свекла 1400

Яблоко 60

Томат тепличный 300

Томат грунтовый 150

Предлагаемый прибор разработан на основе микроконтроллера AtMega32A-U.

Достоинства прибора: простота конструкции дешевизна в сборке, простота в использовании, возможность ручного накопления статистики результатов измерений по каждому проверяемому типу продукта.

Содержание нитратов проверяется посредством измерения электрической проводимости образца, которая зависит от количества нитрат-ионов. Результаты сравниваются с занесенными в память прибора базовыми значениями. Анализу подвергаются только свежие овощи и фрукты, так как при гниении химический состав продукта изменяется, что влияет на электропроводность среды.

Таблица 2

Технические характеристики предложенного прибора

Пределы измерения проводимости, мкСм 10-4000

Индикация графический ЖКИ (48x84)

число продуктов в памяти 30+6 пользовательских

таймер выключения 1, 2, 3, 5 мин, Выкл.;

таймер подсветки 10,15,20,30,45,60 сек,

напряжение питания, В 3,0^4,2 (Li-Ion, батарея)

потребляемый ток без подсветки, мА 2,4

потребляемый ток с максимальной яркостью подсветки, мА 14

звуковое сопровождение нажатия кнопок отключаемое

габаритные размеры, мм 90х50х16

вес вместе с аккумулятором, г 65

Л ■•<*

Рис. 1. Внешний вид прибора

Рис. 2. Принципиальная схема устройства

Рис. 3. Блок схема прибора

Датчик предназначен для количественного определения нитратов. Блок микроконтроллера (БМ) AtMega32A-U предназначен для основных вычислений. Блок управления (БУ) предназначен для управления устройством. Блок цифровой индикации (БЦИ), выполненный из дисплея Nokia 3310 предназначен для графического отображения информации о тестировании. Блок звуковой индикации (БЗИ), выполненный из небольшого динамика предназначенный для звукового отображения информации о тестировании. Блок питания (БП) выполненный в качестве литий ионной батарейки, обеспечивает питанием устройство.

а) б)

Рис. 4; а) сторона печатных проводников, б)сторона дисплея

Для изготовления щупов использован стерео аудио-штекер 3,5 мм с пластмассовым корпусом и две стальные швейные иголки диаметром 0,6 мм; одна из иголок припаивается к центральному контакту штекера, вторая - к общему. Пластмассовый корпус штекера обрезается до получения рабочей длины иголок 12-13 мм. Внешний вид конструкции щупов со снятым корпусом показан на рис. 5, а вид в сборе - на рис.6.

Рис. 5. Внешний вид измерительного зонда без корпуса

Рис. 6. Внешний вид измерительного зонда в корпусе

С помощью изготовленного устройства были проведены измерения электропроводности некоторых овощей и фруктов. Результаты измерений приведены в таблице 3.

Таблица 3

Приведенные данные при помощи собранного прибора замеры некоторых продуктов

Продукт Измеренная проводимость, мкСм

Банан (Эквадор) 347-372,3

Груша (Китай) 177,5-352,6

Картофель (домашний) 611,2-874,9

Огурец (Китай) 364,6-2049,5

Огурец (домашний) 364,6-450,0

Яблоко (Чили) 159,4-324,7

Свекла (домашняя) 381,8-677,5

Результаты проделанных измерений позволили сделать вывод о том, что данный прибор при некоторой начальной калибровке, при доступной элементной базе, недорогой цене, надежности конструкции, а также простоты эксплуатации, вполне может составить конкуренцию более дорогим приборам для измерения нитратов.

Библиографический список

1. Глунцев Н.М., Дмитриева Л.В., Макарова С.О. Как снизить содержание нитратов в продукции // Картофель и овощи. - 1990. - № 1. - С. 24-28.

2.Колесник Е.С. Индикатор нитратов // Конструктор. - 2001. - № 1. - С. 5- 6.

3. Соколов О.А. Особенности распределения нитратов и нитритов в овощах // Картофель и овощи. - 1987. -

№ 6.

4. Чапкявиченс Э.С., Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах // Здоровье. - 1988. - № 3.

5. Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах. - М., - 1988. - С. 42-46.

6. http: // moyagryadka.ru/sad_ogorod/nitraty_v_ovoshah.html.

7. http: // soeks.ru.

КУМБАКОВ ПАВЕЛ ГЕОРГИЕВИЧ - студент кафедры приборостроения, Дальневосточный Федеральный университет, Россия.