Результат интеллектуальной деятельности: Прибор контроля качества продуктов питания в жидких средах

Изобретение относится к приборам, предназначенным для определения показателей качества и выявления фальсификата пищевых продуктов в жидких средах по температуре замерзания кристаллической решетки. Оно может быть использовано для экспресс-оценки показателей качества продуктов питания при приемке на продовольственном складе, хранении и выдаче потребителям.

Известен комплекс портативных приборов (Пат. 166247 Российская Федерация, МПК G01N 33/02, G21N 21/27, Устройство для определения качества пищевых продуктов [Текст] / Романчиков С.A. (RU), Баранов В.В. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2016108663/28; заявл. 10.03.2016 г. опубл. 20.11.2016 г. Бюл. №32. Пат. 2659977 Российская Федерация, МПК G01J 1/00 G01J 3/00 G01N 33/02 G01N 21/27, Фотометр [Текст] / Романчиков С.A. (RU), Романчикова Я.С. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2017131171; заявл. 04.09.2017 г. опубл. 04.07.2018 г. Бюл. №19. Пат. 186056 Российская Федерация, МПК G01N 33/12, G01N 27/07, Прибор для определения качества мяса и рыбы [Текст] / Гайдукевич Г.В. (RU), Николюк О.И. (RU), Бабенков В.И. (RU), Сабиров Р.С. (RU), Романчиков Я.С. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «ВУНЦ ВМФ» (RU); заявка №2018117795, приор 04.09.2017, опубл. 28.12.2018. Бюл. №5. Пат. 170386 Российская Федерация, МПК G01N 7/00, Устройство для определения содержания летучих веществ в продуктах питания [Текст] / Романчиков С.А. (RU), Баранов В.В. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2016115990; заявл. 22.04.2016 г. опубл. 22.04.2017 г. Бюл. №12. Пат. 166347 РФ, МПК G01N 33/10, C12Q 1/04. Анализатор качества хлебопекарных дрожжей / С.А. Романчиков, В.В. Баранов, В.В. Баранов (РФ); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВА МТО. - №2015152772/15; заявлено 08.12.2015; опубл. 20.11.2016; Бюл. №32.) [1-5]. Они предназначены для определения свежести, показателей качества и выявления фальсификата продуктов питания, при использовании вне лабораторных условий. Все они имеют общий недостаток, не позволяют определить показатели качества и выявить фальсификат продуктов питания в жидких средах по мини пробе.

Известен способ выявления фальсификации молока разбавлением водой по снижению показателя плотности (http://www.lactoscan.com/articles/milkfalsrussian.html) [6]. Добавление 10% воды снижает плотность на 3°А. Если из молока удален жир и добавлено такое же количество воды, то плотность молока не изменяется. Эту фальсификацию можно установить путем определения содержания жира в молоке.

Известен способ выявления примеси в молоке воды с помощью пробы Похельсона (http://www.spec-kniga.ru/tehnohimicheski-kontrol/ veterinar nosanitamaya-ekspertiza-produktov-zhivotnovodsva/ocenka-kachestva-moloka. html) [7]. Для исследования в пробирку наливают 1 см³ исследуемого молока, прибавляют 2 капли 10% раствора хромовокислого калия и 1 см³ 0,5% раствора азотнокислого серебра. Пробирку с содержимым встряхивают. Нефальсифицированное молоко окрашивается в лимонно-желтый цвет; молоко, разбавленное водой - в кирпично-красный. Массовую долю добавленной к молоку воды определяют по массовой доле жира.

Известен способ определения массовой доли добавленной в молоко воды (В, %) по формуле:

В=(COMO-COMOj)/COMO)⋅100,

где СОМО - сухой обезжиренный остаток натурального молока, %;

COMOj - сухой обезжиренный остаток исследуемого молока, % (http://www.lactoscan.com/articles/ milkfalsrussian.html) [8].

Недостатком вышеперечисленных способов является, то что они не обеспечивают возможность контроля качества продуктов питания по температуре замерзания кристаллической решетки.

Известен расчетный способ оценки относительного содержания в молоке добавленной воды по точке замерзания молока, которую определяют криоскопическим способом с помощью термисторного криоскопа (ГОСТ Р ИСО 5764-2011 Молоко. Определение точки замерзания. Метод с применением термисторного криоскопа (контрольный метод)) [9]. В качестве термисторного криоскопа используют криоскоп молочный термоэлектрический КМТ-1 (Россия), миллиосмометр - криоскоп термоэлектрический МТ-5, криоскоп Термоскан мини или другие аналогичные приборы (Патент RU на изобретение №2620343 С1 «Экспрессный способ установления фальсификации молока разбавлением его водой по сигналам массива пьезосенсоров», МПК G01N 33/04, G01N 27/12, опубл. 24.05.2017) [10].

Известен способ установления фальсификации молока водой путем анализа состава молока с помощью ультразвукового анализатора («Лактоскан 90» (Тетерева Л.И. Методы анализа фальсификации молока водой / Хранение и переработка сельхозсырья. 2011. №9. - С. 64-67.) [11] и ультразвукового анализатор качества молока «Клевер-1М») [12], основу работы которых состоит принцип измерения скорости распространения ультразвука, которая является функцией массовой доли жира, СОМО, плотности и температуры молока (сливок)

Недостатками приборов являются высокая стоимость, сложность в обслуживании и эксплуатации, низкая производимость при массовых исследованиях, доступность только специализированным лабораториям, а также отсутствие невозможности использовать приборы для выявления фальсификата.

Технической задачей изобретения является повышение оперативности и доступности использования, снижение продолжительности оценки показателей качества и выявления фальсификата продуктов питания в жидких средах за счет экспресс - определения температуры замерзания кристаллической решетки по мини пробе.

Техническая задача решена за счет того, что прибор контроля качества продуктов питания в жидких средах, состоит из корпуса, изготовленного из полимерного композитного материала, в верхней стенке которого жестко зафиксирован микрохолодильник с элементом Пельтье, обеспечивающим снижение температуры поверхности микрохолодильника до минус 10°С менее чем за одну минуту, связанный через шину с регулятором температуры и электронным термометром с дистанционным контактным датчиком, подключенным к блоку питания, соединенному с элементом питания и вентилятором, неподвижно зафиксированным внутри корпуса, поток воздуха образующиеся при его работе, направлен на радиатор, жестко зафиксированный к внутренней стороне микрохолодильника, и обеспечивает вывод теплоты из внутри корпуса через отверстие.

Сущность изобретения заключается в том, что принцип работы предложенного прибора основан на использовании экспресс-метода определения температуры замерзания кристаллической решетки продукта питания в жидкой среде по мини пробе.

Техническое решение поясняется чертежом, на котором представлен внешний вид прибора контроля качества продуктов питания в жидких средах, где обозначено: поз. 1 - корпус; поз. 2 - отверстие; поз.3 - микрохолодильник; поз. 4 - элемент Пельтье; поз. 5 - электронный термометр; поз. 6 - регулятор температуры; поз. 7 - модуль охлаждения; поз. 8 - вентилятор; поз. 9 - блок питания; поз. 10 - элемент питания; поз. 11 - шина; поз. 12 - радиатор; поз. 13 - поток воздуха.

Прибор контроля качества продуктов питания в жидких средах состоит из корпуса (1) (как вариант, из полимерного композитного материала), в торцевой стенке которого проделано отверстие (2) (как вариант, несколько, перфорированные горизонтальные полосы), на верхней стенке, в пазах, неподвижно зафиксированы микрохолодильник (3) (внутри которого неподвижно зафиксирован элемент Пельтье (4), обеспечивающий снижение температуры поверхности микрохолодильника (3) до минус 10°C и ниже, менее чем за 1 минуту), электронный термометр (5) (как вариант, с дистанционным контактным датчиком и обеспечивающим визуализацию результатов исследования) и регулятор температуры (6). Внутри корпуса (1) жестко зафиксирован (болтовым соединением) вентилятор (8), связанный через шину (11) с блоком питания (9), связанным через электропровод с элементом питания (10). К внутренней стороне микрохолодильника (3) жестко (теплопроводящей мастикой) зафиксирован радиатор (12) (как вариант, по форме ящика, из алюминия). Микрохолодильник (3) через шину (11) связан с жестко зафиксированным электронным термометром (5) и регулятором температуры (6).

Работа прибора заключается в следующем. Элементы, входящие в комплект прибора, осуществляются от напряжения 12 V, которое преобразуется от переменного тока 220 V или поступает от элемента питания (10). Воздействуя на регулятор температуры (6) устанавливается требуемая температура (например, для исследования молока - минус 0,5°C, для масла растительного (подсолнечного) - минус 8°C). При прохождении электрического тока через элемент Пельтье (4) от блока питания (9) внешняя поверхность микрохолодильника (3) охлаждается, а внутренняя - нагревается и передает теплоту радиатору (12). От радиатора (12) теплота отводится потоком воздуха (13), создающегося при работе вентилятора (8). Из испытуемого продукта питания в жидкой среде отбирается мини проба и помещается на рабочую поверхность микрохолодильника (3). Термометр (5) фиксирует температуру рабочей поверхности элемента Пельтье (4), а, следовательно, и температуру замерзания испытуемых проб. Охлаждение рабочей поверхности микрохолодильника (8) до температуры (t = минус 10°C) проведения испытания и ниже осуществляется менее чем за 1 мин.

Экспресс оценка показателей качества и выявления фальсификата продукта питания осуществляется за счет визуализации температуры замерзания мини пробы продукта питания на любом объекте (склад, столовая и др.), при температуре окружающего воздуха от плюс 2 до плюс 30°C. Технические характеристики прибора контроля качества продуктов питания в жидких средах представлены в табл. 1.

Результаты экспериментальных исследований (Акт экспериментальных исследований №5-И от 14 февраля 2020 г. Экспериментальные исследования по оценке показателей качества и выявление фальсификатов продуктов питания (масла растительного и молока) в жидких средах. ВВИМО, 2020. - 6 с.) [13] показали, что температура замерзания резко снижается при подкислении молока. Снижение рН молока с 6,6 до 6,0 понижает температуру замерзания с минус 0,543 до минус 0,564°C. Зависимость температуры замерзания кристаллической решетки молока от количества добавленной воды приведена в табл. 2.

Таким образом, предложенный прибор контроля качества продуктов питания в жидких средах отличается новизной и новыми полезными характеристиками и обеспечивает повышение оперативности и доступности использования, снижение продолжительности оценки показателей качества и выявление фальсификата продуктов питания в жидких средах за счет экспресс - определения температуры замерзания кристаллической решетки. Прибор может быть использован при массовой организации питания.

Список используемой литературы:

1. Пат 166247 Российская Федерация, МПК G01N 33/02, G21N 21/27, Устройство для определения качества пищевых продуктов [Текст] / Романчиков С.А. (RU), Баранов В.В. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2016108663/28; заявл. 10.03.2016 г. опубл. 20.11.2016 г. Бюл. №32.

2. Пат. 2659977 Российская Федерация, МПК G01J 1/00 G01J 3/00 G01N 33/02 G01N 21/27, Фотометр [Текст] / Романчиков С.А. (RU), Романчикова Я.С. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2017131171; заявл. 04.09.2017 г. опубл. 04.07.2018 г. Бюл. №19.

3. Пат. 186056 Российская Федерация, МПК G01N 33/12, G01N 27/07, Прибор для определения качества мяса и рыбы [Текст] / Гайдукевич Г.В. (RU), Николюк О.И. (RU), Бабенков В.И. (RU), Сабиров Р.С. (RU), Романчиков Я.С. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «ВУНЦ ВМФ» (RU); заявка №2018117795, приор 04.09.2017, опубл. 28.12.2018. Бюл. №5.

4. Пат. 170386 Российская Федерация, МПК G01N 7/00, Устройство для определения содержания летучих веществ в продуктах питания [Текст] / Романчиков С.А. (RU), Баранов В.В. (RU); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВАМТО (RU). - №2016115990; заявл. 22.04.2016 г. опубл. 22.04.2017 г. Бюл. №12.

5. Пат. 166347 РФ, МПК G01N 33/10, C12Q 1/04. Анализатор качества хлебопекарных дрожжей / С.А. Романчиков, В.В. Баранов, В.В. Баранов (РФ); заявитель и патентообладатель ФГКВОУ ВО ВА МТО. - №2015152772/15; заявлено 08.12.2015; опубл. 20.11.2016; Бюл. №32.

6. http://www.lactoscan.com/articles/ milkfalsrussian.html.

7. http://www.spec-kniga.ru/tehnohimicheski-kontrol/veterinamosanitarnaya-ekspertiza-produktov-zhivotnovodsva/ocenka-kachestva-moloka.html.

8. http://www.lactoscan.corn/articles/ milkfalsrussian.html.

9. ГОСТ P ИСО 5764-2011 Молоко. Определение точки замерзания. Метод с применением термисторного криоскопа (контрольный метод).

10. Патент RU на изобретение №2620 343 С1 «Экспрессный способ установления фальсификации молока разбавлением его водой по сигналам массива пьезосенсоров», МПК G01N 33/04, G01N 27/12, опубл. 24.05.2017 г.

11. Тетерева. Л.И. Методы анализа фальсификации молока водой / Хранение и переработка сельхозсырья. 2011. №9. С. 64-67.

12. Твердохлеб Г.В., Раманаускас Р.И. Химия и физика молока и молочных продуктов - М.: ДеЛи принт, 2006. - 360 с.

13. Акт экспериментальных исследований №5-И от 14 февраля 2020 г. Экспериментальные исследования по оценке показателей качества и выявление фальсификатов продуктов питания (масла растительного и молока) в жидких средах. ВВИМО, 2020. - 6 с.