CC BY
1ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
СВОЙСТВА ПОТОКА МОЛОКА, КАК СЛОЖНОЙ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ ЖИДКОСТИ
Павкин Д.Ю.1, Хакимов А.Р.1, Дорохов А.С.1, Юрочка C.Q1, Гудков С.В.2, Шкирин А.В.2
1Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, Москва 2Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва.
dimqaqa@mail.ru
Молоко является сложной коллоидной системой с множеством компонентов в составе. Содержание основных элементов в составе коровьего молока может варьироваться в зависимости от индивидуальных физиологических особенностей животного, сезона, периода лактации, условий содержания, а также породы животного. Помимо воды, коровье молоко содержит 4,7-4,9% лактозы, 3,6-4,2% жира в виде глобул; 3,2-3,4% белка [1]. Помимо основных компонентов, в молоке содержатся минералы, жирорастворимые и водорастворимые витамины, мочевина, соматические клетки, бактерии и антибиотики. Молоко является мутной средой, с малым светопропусканием.
Измерение параметров качества молока является сложной задачей из-за большого количества компонентов различного размера и физических свойств, растворенных в нем. Например, физические размеры молекул жира и соматических клеток намного превышают размеры молекул белка и лактозы, что требует значительного времени на анализ, исчисляемый минутами. В результате, устройства, способные точно измерять параметры качества молока работают с подготовленными пробами молока и не способны проводить поточный анализ в процессе доения. В молочных шлангах доильной установки протекает турбулентный поток молоковоздушной смеси, с постоянно изменяющейся пропорцией молоко-воздух [2]. Совместно разрабатываемое ФНАЦ ВИМ и ИОФ РАН устройство (рис. 1) способно проводить поточный анализ содержания жира и соматических клеток в молоке не нарушая процесс доения и имея возможность сортировать надаиваемое молоко и предотвращать попадание некачественного молока в общую цистерну.
Молоко является многократно рассеивающей средой, его оптическая толщина при заполнении тонкой трубки превышает 10. При этом, движение газа в потоке молоковоздушной смеси происходит быстрее движения жидкости. Физические свойства потока накладывают ограничения: малое время на анализ (<0,1с) при высокой скорости потока (>1м/с), а также неполное заполнение шланга жидкостью (в среднем на 30-40%).
Рис. 1. Схема проведения измерений устройством (А) и параметры протекания потока в измерительной камере устройства (Б).
[1] R.G. Jensen, A.M. Ferris, C. J. Lammi-Keefe, The composition of milk fat, Journal of Dairy Science, №74, 3228-3243, (1991).
[2] V. V Kirsanov, A.V. Shkirin, D.Y. Pavkin, Laser Fluorescence and Extinction Methods for Measuring the Flow and Composition of Milk in a Milking Machine, Photonics, 8, 390, (2021).
