Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения электрофизических параметров и содержания ионов в ягодах, плодах и овощах

Изобретение относится к области контроля электрофизических параметров (например, электропроводности) или содержания ионов (например, ионов водорода, нитрат-ионов) и может быть использовано в сельском хозяйстве и пищевой промышленности при разбраковке сельскохозяйственной продукции.

Известен способ определения степени зрелости арбузов по А.С. №1481662, опубл. 23.05.1989, основанный на сравнительном измерении электрических характеристик заведомо спелого и испытуемого арбуза.

К недостаткам этого известного способа следует отнести нормирование усилий прижатия электродов к поверхности арбуза, что практически невозможно осуществить с одинаковой точностью для различных опытов разными исследователями.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ, основанный на сравнительном измерении электрического сопротивления корковой части и мякоти заведомо спелого и испытуемых арбузов (RU №2085939, опубл. 27.07.1997).

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость изготовления специального двухполюсного электрода диаметром 1,8 мм. Кроме того, использование такого электрода вызывает глубокое повреждение арбуза, которое исключает возможность даже кратковременного хранения проанализированных ягод, плодов и овощей из-за возможности попадания в повреждения из окружающей среды загрязнений, микробов как с электродами, так и из воздуха или даже просто из-за попадания внутрь плодов и овощей кислорода воздуха, инициирующего окислительные процессы.

Задачей изобретения является разработка способа определения электрофизических параметров (электросопротивления, pH) и содержания нитратов в ягодах, плодах и овощах, обеспечивающего целостность испытуемого продукта и не зависящего от индивидуальности проверяющего.

Данная задача решается за счет того, что в способе определения электрофизических параметров и содержания ионов в ягодах, плодах и овощах, включающем их измерение на регистрирующем приборе, измерительный электрод и электрод сравнения помещаются в универсальный электролитический ключ, состоящий из двух разовых стерильных шприцов, заполненных насыщенным раствором хлорида калия и соединенных с иглами, втыкаемыми в исследуемые объекты.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На Фиг. 1 представлено устройство для определения электрофизических параметров и содержания нитратов в ягодах, плодах и овощах, где 1 - регистрирующий прибор; 2 - электролитический ключ (насыщенный раствор хлорида калия в шприцах и иглах); 3 - измерительный электрод; 4 - электрод сравнения; 5 - иглы шприцов; 6 - исследуемый объект (ягода, плод, овощ и т.п.).

Поставленная задача решается благодаря использованию стерильных одноразовых шприцов объемом не менее 5 мл (внутренний диаметр 11,8 мм) без внутренних поршней, заполненных насыщенным раствором хлорида калия, в качестве электролитического ключа, обеспечивающего контакт корковой части или мякоти ягод, плодов и овощей с электродами измерительного прибора, например кондуктометра или иономера. Предпочтение хлориду калия, являющемуся аналогом физиологического раствора (0,9% водный раствор хлорида натрия), отдано потому, что ионы калия и хлора имеют одинаковые подвижность и числа переноса, т.е. являются равнопроводящими, поэтому при протекании тока через солевой мостик с хлоридом калия на его границах не возникает диффузный потенциал.

Между стандартным измерительным электродом (например, стеклянный электрод типа ЭСП-01-14, наружный диаметр 10 мм, для измерения pH или ионселективный электрод на нитраты типа ЭМК-02, наружный диаметр 10 мм, для измерения содержания нитратов), помещенным в один шприц без поршня, и электродом сравнения (например, хлорсеребряный электрод ЭСО-01, наружный диаметр 10 мм), помещенным в другой шприц без поршня, устанавливается контакт через исследуемый объект с помощью насыщенного раствора хлорида калия, залитого в иглу и цилиндр разовых шприцов (солевой мостик). Раствор хлорида калия в стерильных шприцах обеспечивает электрическую проводимость между электродами и содержимым ягод, плодов и овощей, исключая непосредственный контакт электродов и содержимого ягод, плодов и овощей.

Предложенный способ отличается тем, что исключается необходимость конструирования и изготовления специальных электродов, а используются широко распространенные стерильные одноразовые шприцы и стандартные электроды для потенциометрии и кулонометрии. Кроме того, по предлагаемому способу контакт электродов с содержимым ягод, плодов и овощей обеспечивается через тонкую иглу (например, 0,4 мм), не нарушающую целостность исследуемых объектов, а значит, исключается попадание внутрь ягод, плодов и овощей загрязнений, микробов и воздуха, инициирующего окислительные процессы.

Сущность предложенного способа заключается в том, что для измерения электросопротивления, которое может свидетельствовать о зрелости ягод, плодов и овощей, в исследуемый объект втыкаются два разовых стерильных шприца, в которых иглы и шприцы заполнены насыщенным раствором хлорида калия, а вместо поршней шприцов свободно вставляются электроды, которые подключены к кулонометру, фиксирующему электросопротивление ягод, плодов и овощей.

Для определения кислотности (pH) исследуемого объекта или содержания в нем интересующих ионов (например, нитрат-ионов) в ягоды, плоды или овощи втыкаются также два разовых стерильных шприца, в которых игла и шприц заполнены насыщенным раствором хлорида калия, а вместо поршней шприцов свободно вставляются стандартные измерительный электрод (в один из шприцов) и электрод сравнения (во второй шприц). Электроды подключаются к иономеру, фиксирующему кислотность исследуемого объекта (при использовании измерительного стеклянного электрода) или содержание измеряемых ионов (при использовании ионселективных электродов).

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в Таблице 1.

Изобретение позволяет с использованием универсального электролитического ключа в двух разовых стерильных шприцах, заполненных насыщенным раствором хлорида калия (2) и соединенных с иглами (5), втыкаемыми в исследуемые объекты (6), измерить электросопротивление, кислотность, содержание ионов в ягодах, плодах и овощах с применением стандартных электродов (3,4) в комплекте с электроизмерительными приборами (1) без нарушения целостности ягод, плодов и овощей.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами.

Пример 1. Кулонометрическое измерение электросопротивления астраханского и казахстанского арбузов для определения их спелости

В спелом арбузе электросопротивление мякоти на 30% выше электросопротивления корковой части, тогда как мякоть неспелого арбуза обладает электросопротивлением, сравнимым с электросопротивлением корковой части.

Пример 2. Потенциометрическое определение кислотности (водородного показателя pH) дыни

Измерительный стеклянный электрод помещается внутрь одного шприца, а хлорсеребряный электрод сравнения помещается внутрь другого шприца, и измеряется водородный показатель с помощью иономера. Для исследованной дыни рН=6,3.

Пример 3. Определение содержания нитрат-ионов в картофеле

Измерительный ионселективный электрод ЭМК-02 помещается внутрь одного шприца, а хлорсеребряный электрод сравнения помещается внутрь другого шприца, и измеряется концентрация ионов NO₃^- с помощью иономера. Для исследованного картофеля содержание нитрат-ионов составило 115 мг/кг, что ниже ПДК = 250 мг/кг (Постановление Главного санитарного врача РФ №36 от 14.11.2001 г.).