Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБЫ МОЛОКА ИЗ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к сельскому хозяйству животноводству, в частности к устройствам для отбора пробы молока из емкостей, и может быть использовано для неоднородных жидкостей.

Известен способ отбора пробы молока после выдаивания коров за сутки и выливания в молокомер с использованием черпачков разной емкости (20 см³, 15 см³, 10 см³, 5 см³). (ГОСТ 26809 - 86 Межгосударственный стандарт: Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора и подготовки к анализу. ИПК Изд. Стандартов М.)

В данном способе учитывается, что, например, при трехкратной дойке в течение суток получают разные количества удоя утром, в обед и вечером и массовую долю жира в нем. При этом молоко должно перемешиваться до однородного состава в объеме и отбираться, с соблюдением пропорциональности объема, в среднюю пробу с каждой из трех доек за сутки путем подбора объема черпачка. Например, объем черпачка берется утром 10 мл, в обед и вечером - 5 мл и вносится в одну емкость, в которой определяется массовая доля жира, характеризующая молоко, надоенное за сутки.

Недостаток метода отбора черпачками состоит, во-первых в том, что у разных коров неодинаковые соотношения удоя утром в обед и вечером, а черпачки имеют стандартный объем, не соответствующий объему молока за дойку в течение дня от каждой коровы, что при нарушении пропорции между объемами и разной жирности продукта за разовые дойки в течение суток ведет к ошибкам в составлении средней пробы по отношению к фактической величине.

Во-вторых молоко содержит жировые шарики, которые быстро отстаиваются, даже если его мешать мутовкой, в вертикальной плоскости, так как этот жир находится в эмульсионном виде, имеет плотность меньше чем водно-коллоидная фаза молока и быстро всплывает вверх емкости. А отбор молока черпачком выполняется точечно в определенном месте по вертикали. Это приводит к искажению фактического результата измерения.

Известна также принимаемая за прототип молокозаборная трубка с диаметром канала 9±1 мм. Она рекомендуется для забора молока и других жидкостей из емкостей разного объема. Указанная трубка призвана вырезать столб жидкости по вертикали и заполняется на высоту уровня молока в емкости, что, якобы, должно соблюдать пропорцию в пробе по объему и составу молока.

При отборе молока из емкости трубкой диаметром 9-10 мм столб молока в трубке при выносе ее из емкости до стаканчика для средней пробы удерживают от вытекания силы трения жидкости о стенки трубки и разница давлений между нижним и верхним горизонтами молока в трубке, создающаяся при герметичном закрывании верхнего конца трубки. Недостатком при этом является то, что вакуум создается над верхней поверхностью молока в трубке, закрытой герметично с верхнего конца за счет вытекания части молока с нижнего конца трубки.

Однако по замыслу столб молока должен быть в трубке неизменным для сохранения пропорциональности объемов в средней пробе, а оно вытекает - иначе не будет вакуума и удержания молока.

Далее при разных объемах молока в емкостях, откуда отбирают пробы, образуется разный столб воздуха над верхней поверхностью молока в трубке. При ее закрывании сверху для образования вакуума, достаточного для удержания молока в трубке, необходимо вытекание различного объема жидкости снизу. Исходно надо принять, что жирность молока снизу трубки понижена относительно верхнего столба молока. И это молоко менее жирное вытекает, искажая состав молока заключенного в трубке.

Таким образом, получаем три ошибки сразу. Первая - столб молока в трубке (за счет вытекания снизу) не пропорционален высоте молока в емкости. Вторая - молоко, оставшееся в трубке, получаем с пониженной плотностью и повышенной жирностью относительно всего продукта в емкости, из которой отбирается проба. Третья - трубка должна выноситься из емкости вертикально, что трудновыполнимо, и при отклонении относительно вертикальной плоскости вытекание из трубки заметно увеличивается, внося дополнительную погрешность.

Это происходит при заборе молока и из молокомера, и из фляги или цистерны.

Например, при отборе средней пробы молока из нескольких молочных фляг объемом 40 литров с разной массовой долей жира или молочных цистерн объемом 600 литров (типа Дофр 06) и больше, или молочных танков (типа ТОМ - 2) молоковозов с массой молока до 2 тонн. Ошибки неизбежны по тем же причинам: невозможно соблюсти пропорциональность количеству и однородности продукта во всей массе.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков и составление средней пробы молока, точно соответствующей качеству продукта в емкостях разного объема и состава.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отбора средней пробы молока из емкости, содержащем молокозаборную трубку с фиксированным диаметром сквозного канала, например, 9±1 мм и длиной L₁, удовлетворяющую условию: L₁>H, где Η - уровень молока в измеряемой емкости. Согласно изобретению молокозаборная трубка входит внутрь цилиндрического кожуха длиной L₂ (L₂<L₁) жесткой конструкции, боковая поверхность которого выполнена из тонкостенного перфорированного или сетчатого материала, равномерно проницаемого для молока по всей его боковой поверхности, при этом верхняя торцевая часть кожуха имеет открытое отверстие, диаметром D₁, для прохода через него молокозаборной трубки меньшего диаметра D₂ (D₁>D₂) и расширение сверху, нижняя боковая часть кожуха имеет окно для выливания содержащейся в ней пробы молока из молокозаборной трубки в емкость, а нижняя торцевая часть кожуха выполнена в виде плоского дна из сплошного материала, непроницаемого для молока, и содержит сменяемую прокладку для герметизации содержимого молокозаборной трубки, при этом соблюдается соотношение L₁>L₂>Η; и D₁>D₂.

На внешней поверхности молокозаборной трубки наплавлены пластинчатые направляющие 2, расположенные крестообразно в ее верхней и нижней частях, а верхняя торцевая часть кожуха 3 имеет внешние выступы 13 для захвата пальцами руки.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 схематично показано устройство для отбора средней пробы молока из емкости в разрезе, а на фиг. 2 - этапы забора пробы молока заявляемым устройством.

Устройство для отбора средней пробы молока из емкости состоит из молокозаборной трубки 1 с центрирующими пластинчатыми направляющими 2, кожуха 3 с отверстиями 4 на его боковой поверхности, выпускного канала 5 на кожухе 3, сменной прокладки 6. Проба забирается из емкости 7 цилиндрической формы с исследуемым молоком (неоднородной жидкостью) 8. Направление заполнения кожуха и вытекания молока показано стрелками 9 и 10. Проба молока 12 сливается в емкость 11.

Устройство для отбора средней пробы молока из емкости работает следующим образом.

В емкость 7 медленно опускают кожух 3, с движением его влево - вправо, для смешивания молока. После равномерного заполнения кожуха 3 молоком 8 в него медленно вставляют молокозаборную трубку 1 до упора в прокладку 6, закрывают герметично трубку 1 с верхнего конца и удерживают, надавливая на трубку 1 сверху и выступ 13 снизу пальцами руки. Пластинчатые направляющие 2 центрируют молокозаборную трубку 1 в кожухе 3. После упора молокозаборной трубки 1 в прокладку 6 кожух 3 вместе с прижатой к прокладке 6 молокозаборной трубкой 1 вынимают из емкости 7. Молоко 8 из кожуха 3 сливается в емкость 7. После этого молокозаборную трубку 1 с кожухом 3 подносят к емкости для средней пробы и выдвигают трубку 1 вверх относительно кожуха 3 и проба молока из ее канала стекает в кожух 3 и через отверстие 5 сливается в емкость 11 для средней пробы молока 12, пропорционально объему и составу продукта в емкости 7. С других объемов также отбираются другие пробы молока и сливаются с трубки 1 в ту же емкость 11 для образования средней пробы из ряда емкостей с молоком разного объема и состава. С них составляется средняя проба молока, соответствующая составу продукта в ряде емкостей. Пример точности работы предлагаемого устройства дан в таблице. Как видно из таблицы, количество молока, находящееся в трубке в контроле при вертикальном выносе при нахождении - 5 и 10 литров в молокомере в среднем, при переносе из емкости в мерный стакан равно 10,72±0,24 мл и 18,82±0,56 мл, что составляет от фактического объема 94,2 и 82,7%. Но если происходит наклон трубки на 45° от плоскости горизонта, при выносе трубки из емкости, то молоко успевает вытечь и его остается соответственно фактически 38,3-58,6% от фактического объема. При взятии пробы предлагаемым устройством при объеме молока 5,0 и 10 литров количество молока, выносимого в мерной емкости за те же 3 секунды, равно 99,45% и 99,71%. Как следует из таблицы, при наклоне устройства в 45° от горизонта эти цифры практически не изменятся.

Следует сказать, что практически в производственных условиях трубка почти всегда наклоняется лаборантами в том-числе и из-за физической невозможности вынести вертикально трубку с высокой емкости. Различия между объемом жидкости в трубке в контроле и предлагаемом устройстве высоко достоверно при выборке от 5 до 0,009%.

Пример 2 точности работы предложенного устройства.

Рассмотрим вариант при равномерном повышении в емкости на 10 литров массовой доли жира по вертикали от 3% до 4,5% при среднем значении 3,75% и разницей 4,5-3%=1,5%.

Например, в контроле при заборе пробы из 10 литров молока с выносом 90° к плоскости горизонта - вытекание снизу до (100%-82,7%) 17,3%, а при наклоне 45° - вытекание (100%-58,6%) 41,4% со столба трубки.

При выносе под углом 90° в трубке останется столб молока с жирностью выше модуля разности: 1,5%*17,3%:100=0,2595%.

Повышение массовой доли жира составляет 0,2595%), и в замере будет 3,75+0,2595%=4,0095%.

При наклоне молокозаборной трубки на 45° останется столб 58,6% от исходного.

Повышение жирности молока составит 1,5%*41,4%:100=0,621%.

В пробе будет завышена массовая доля жира и равна: 3,75+0,621%=4,371%.

Как видим, показатель массовой доли жира при замере трубкой сильно искажается на 0,2595%-0,621% в зависимости от углового положения молокозаборной трубки по отношению к горизонтальной плоскости.

При работе предлагаемым устройством наклон не имеет существенного значения.

При отборе из 10 литров столб молока при угле 90° сохраняется на 99,77%. Вытекание произойдет максимально на 0,29% объема молока в исследуемом столбе.

Завышение: 1,5%*0,29%:100%=0,00435%.

Жирность отбираемой пробы будет 3,75%+0,00435%=3,75435%.

При расположении трубки 45° ошибка 0,33%. Жирность завышена будет на 1,5%*0,33%=0,00495% и составит 3,75+0,00495%=3,75495%.

Как видим, в пробе, отобранной предлагаемым устройством искажение составит всего 0,00435-0,00495% - меньше чем в контроле на 59,65-125,45 раз.