[go: up one dir, main page]

RU239000U1 - Milk quality analyzer - Google Patents

Milk quality analyzer

Info

Publication number
RU239000U1
RU239000U1 RU2025117817U RU2025117817U RU239000U1 RU 239000 U1 RU239000 U1 RU 239000U1 RU 2025117817 U RU2025117817 U RU 2025117817U RU 2025117817 U RU2025117817 U RU 2025117817U RU 239000 U1 RU239000 U1 RU 239000U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
milk
analyzer
galvanic isolation
analog
photodiodes
Prior art date
Application number
RU2025117817U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Викторович Фирстов
Галина Сергеевна Никонова
Артем Леонидович Бабанов
Александр Николаевич Худорожко
Original Assignee
Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") filed Critical Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП")
Application granted granted Critical
Publication of RU239000U1 publication Critical patent/RU239000U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству. Предложен анализатор молока, который представляет собой узел печатный, выполненный с возможностью установки на поверхности прозрачного молокопровода, содержащий оптические узкополосные фильтры, соединенные с фотодиодами, соединенными с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых соединены с вычислительно-информационным блоком, выполненным в виде контроллера управления, к входам которого подключена гальваническая развязка порта RS-485 и гальваническая развязка цепей питания. При этом анализатор содержит 16 фотодиодов, соединенных с 16 аналого-цифровыми преобразователями, расположенных параллельно. Полезная модель обеспечивает сокращение временных затрат при анализе качества молока. 6 ил.The invention relates to agriculture. A milk analyzer is a printed circuit board assembly capable of being mounted on the surface of a transparent milk pipeline. The assembly contains optical narrowband filters connected to photodiodes connected to analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to a computing and information unit implemented as a controller, the inputs of which are connected to galvanic isolation of the RS-485 port and galvanic isolation of the power supply circuits. The analyzer comprises 16 photodiodes connected to 16 analog-to-digital converters arranged in parallel. The invention reduces the time required for milk quality analysis. 6 fig.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для определения качества молока.The utility model relates to agriculture, namely to devices for determining milk quality.

Известен AfiLab - Спектроскопический анализатор жидкостей фирмы AfiMilk, Израиль, [1], основанный на измерении спектров коротковолнового ближнего инфракрасного (КВБИК) диапазона в режимах пропускания и рассеяния под различными фиксированными углами при использовании набора диодных излучателей, различных по спектру. Характеризуется, как недорогой оперативный, но недостаточно точный, особенно в отношении белков молока, прибор.The AfiLab is a well-known spectroscopic liquid analyzer from AfiMilk, Israel [1], based on the measurement of shortwave near infrared (SNIR) spectra in transmission and scattering modes at various fixed angles using a set of diode emitters with different spectra. It is characterized as an inexpensive, operational device, but lacks precision, especially with respect to milk proteins.

Известен также легкий в управлении экспресс-анализатор MilkoScan-3 КВБИК диапазона для композиционного анализа молока, в том числе содержания соматических клеток, представляющий собой композицию из малогабаритного прибора "Fruit Tester 20", FANTEC, Kosai-city, Япония, и бокса с образцом в пробирке, соединенного со спектрометром и источником света волоконными световодами [2].Also known is the easy-to-use express analyzer MilkoScan-3 in the QFIR range for compositional analysis of milk, including the content of somatic cells, which is a composition of a small-sized device "Fruit Tester 20", FANTEC, Kosai-city, Japan, and a box with a sample in a test tube, connected to a spectrometer and a light source by fiber optic light guides [2].

Известен также Молочный анализатор NIT-38, фирмы NIRTech, Австралия, который служит средством определения содержания компонентов, таких как жир, белок и лактоза для жидких молочных продуктов. NIT-38 является КВБИК трансмиссионным спектрофотометром, основанным на использовании линейки кремниевых фотодиодов. Анализатор регистрирует спектр пропущенного сквозь образец излучения в КВБИК диапазоне. В пределах этой области жир, белок, вода и другие компоненты молочных продуктов в различной степени поглощают энергию излучения. Для установления корреляции спектров с концентрацией белка, жира и других компонент в образцах необходимо построить калибровку по образцам со стандартизованными показателями. Для калибровки анализатора NIT-38 используется регрессионный метод проекций на латентные структуры (ПЛС). Модели калибровки затем загружаются в микропроцессор анализатора NIT-38. Процедура анализа образцов состоит в загрузке образца в кювету и регистрации спектра пропускания, выборе калибровочной модели по типу продукта и получении результата определения на мониторе. Определение до 4 показателей происходит в течение 60 с.The NIT-38 Milk Analyzer, manufactured by NIRTech, Australia, is also well-known. It is used to determine the content of components such as fat, protein, and lactose in liquid dairy products. The NIT-38 is a SWNIR transmission spectrophotometer based on an array of silicon photodiodes. The analyzer records the spectrum of radiation transmitted through the sample in the SWNIR range. Within this range, fat, protein, water, and other components of dairy products absorb radiation energy to varying degrees. To correlate spectra with the concentration of protein, fat, and other components in samples, it is necessary to construct a calibration using samples with standardized parameters. The NIT-38 analyzer is calibrated using the latent structure projection (LSP) regression method. Calibration models are then loaded into the NIT-38 analyzer's microprocessor. The sample analysis procedure consists of loading the sample into a cuvette and recording the transmission spectrum, selecting a calibration model based on the product type, and viewing the determination result on the monitor. Determination of up to 4 indicators occurs within 60 s.

Общими недостатками известных спектрометрических инфракрасных экспресс-анализаторов молока являютсяThe common disadvantages of known spectrometric infrared express milk analyzers are

недостаточная чувствительность к слабопоглощающим компонентам, таким как белок, выражающаяся либо в невысокой точности, либо в сложности калибровочной модели, т.е. малой достоверности определения белков;insufficient sensitivity to weakly absorbing components, such as protein, expressed either in low accuracy or in the complexity of the calibration model, i.e. low reliability of protein determination;

отсутствие в показаниях данных, пригодных для идентификации молочного напитка, т.е. продукта, восстановленного из сухого молочного порошка, например, мицеллированного казеина, окиси холестерина или типичных для молока соматических клеток и бактерий;the absence in the readings of data suitable for identifying a milk drink, i.e. a product reconstituted from dry milk powder, for example, micellized casein, cholesterol oxide or somatic cells and bacteria typical of milk;

недостаточный динамический диапазон определения жиров в партиях образцов со значительной вариацией их массовой доли и размеров глобул, выражающийся в снижении точности определения жира по калибровочным моделям с широкой вариацией содержания жира.insufficient dynamic range for determining fats in batches of samples with significant variations in their mass fraction and globule sizes, resulting in a decrease in the accuracy of fat determination using calibration models with a wide variation in fat content.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для определения комплексного показателя качества и категории качества молока, включающее в себя измеритель температуры, ультразвуковой измеритель массовых долей жира, белка, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) и добавленной воды, а также плотности молока, и ионометрический измеритель величины pH, а также соединенный с этими измерителями вычислительно-информационный блок, состоящий из узлов обработки информации и индикации измеряемых параметров. Оно дополнительно содержит ионометрические измерители содержания ионов кальция, натрия и(или) аммония, а вычислительно-информационный блок дополнительно включает в себя узел хранения информации о значениях измеряемых устройством и вводимых оператором параметров, частных и комплексного показателей качества и категории качества исследуемого образца, узел регистрации информации, хранящейся в устройстве, и переноса ее на бумажные и магнитные носители.The closest device to the proposed one is a device for determining the complex quality indicator and quality category of milk, comprising a temperature meter, an ultrasonic meter for measuring the mass fractions of fat, protein, dry nonfat milk solids (SNF), and added water, as well as milk density, and an ionometric pH meter, as well as a computing and information unit connected to these meters, consisting of units for processing information and displaying the measured parameters. It additionally contains ionometric meters for measuring the content of calcium, sodium, and/or ammonium ions, and the computing and information unit additionally includes a storage unit for information on the values of the parameters measured by the device and entered by the operator, the individual and complex quality indicators, and the quality category of the test sample, as well as a unit for recording the information stored in the device and transferring it to paper and magnetic media.

Недостатками устройства-прототипа являются высокие временные затраты для анализа качества, отсутствие контроля во время процесса дойки.The disadvantages of the prototype device are the high time costs for quality analysis and the lack of control during the milking process.

Задача полезной модели - сокращение временных затрат при анализе качества молока.The objective of the utility model is to reduce time costs when analyzing milk quality.

Поставленная задача достигается тем, что в анализаторе качества молока, содержащем измеритель, вычислительно-информационный блок, дополнительно введен узел печатный, измеритель выполнен в виде оптических узкополосных фильтров и фотодиодов, соединенных с АЦП, выходы которых соединены с вычислительно-информационным блоком, выполненным в виде контроллера управления, к входам которого подключена гальваническая развязка порта RS485 и гальваническая развязка цепей питания, при этом узел печатный установлен на одной стороне от прозрачного молокопровода, а с другой стороны размещен широкополосный источник освещения.The stated objective is achieved by the fact that in the milk quality analyzer, containing a meter, a computing and information unit, a printed circuit board is additionally introduced, the meter is made in the form of optical narrow-band filters and photodiodes connected to an ADC, the outputs of which are connected to the computing and information unit, made in the form of a control controller, to the inputs of which a galvanic isolation of the RS485 port and galvanic isolation of the power supply circuits are connected, while the printed circuit board is installed on one side of the transparent milk pipeline, and on the other side a broadband light source is placed.

Достигаемым техническим результатом является обеспечение постоянного контроля качества молока на протяжении всего процесса дойки.The technical result achieved is to ensure continuous control of milk quality throughout the entire milking process.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого анализатора качества молока, содержащая узел печатный 1, оптические узкополосные фильтры-2, фотодиоды-3, АЦП-4, контроллер управления 5, гальваническая развязка порта R-485 6, гальваническая развязка цепей питания 7, широкополосный источник излучения 8.Fig. 1 shows a functional diagram of the proposed milk quality analyzer, containing a printed circuit board 1, optical narrow-band filters 2, photodiodes 3, ADC 4, control controller 5, galvanic isolation of R-485 port 6, galvanic isolation of power supply circuits 7, and a broadband radiation source 8.

На фиг. 2 представлен внешний вид широкополосного источника излучения - криптонового-а) и галогенового-б).Fig. 2 shows the external appearance of a broadband radiation source - krypton-a) and halogen-b).

На фиг. 3 представлен спектр излучения галогенового источника, Fig. 3 shows the emission spectrum of a halogen source,

на фиг. 4 - полосы пропускания оптических фильтров первого варианта фото детектора, Fig. 4 - the transmission bands of the optical filters of the first version of the photo detector,

на фиг. 5 - полосы пропускания оптических фильтров второго варианта фото детектора.Fig. 5 - transmission bands of optical filters of the second version of the photo detector.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Анализатор качества молока содержит узел печатный 1, установленный на одной стороне от поверхности прозрачного молокопровода, содержащий узкополосные оптические фильтры 2, фотодиоды 3, АЦП 4, контроллер управления 5 и узлы гальванической развязки 6 и 7. Такой анализатор с использованием широкополосного источника излучения обеспечивает снижение времени измерения, поскольку использование оптических узкополосных фильтров 2, шестнадцати фотодиодов 3 и АЦП 4, работающих параллельно, позволит сократить время измерения в 16 раз, т.к. измерение всего спектра будет производиться не последовательно за 16 раз, а параллельно за 1 раз. В качестве широкополосного источника излучения можно использовать, например криптоновый или галогеновый излучатели 8 - фиг. 2а и б.The milk quality analyzer comprises a printed circuit board 1 mounted on one side of the transparent milk pipeline surface and containing narrow-band optical filters 2, photodiodes 3, an ADC 4, a control controller 5, and galvanic isolation units 6 and 7. Such an analyzer, using a broadband radiation source, reduces the measurement time, since the use of optical narrow-band filters 2, sixteen photodiodes 3, and an ADC 4 operating in parallel will reduce the measurement time by 16 times, since the entire spectrum will be measured in parallel in one go, rather than sequentially in 16 passes. A krypton or halogen emitter 8, for example, can be used as a broadband radiation source (Fig. 2a and b).

Широкополосный источник излучения формирует спектр в диапазоне от 350 нм до 1000 нм - фиг. 3. Для выделения отдельных участков спектра на приемной стороне применены оптические фильтры с полосами пропускания - фиг. 4 и 5.The broadband radiation source generates a spectrum in the range from 350 nm to 1000 nm - Fig. 3. To isolate individual sections of the spectrum, optical filters with passbands are used on the receiving side - Figs. 4 and 5.

Под каждым оптическим фильтром расположен фотодиод, с выхода которого аналоговый сигнал поступает на вход АЦП и затем в цифровом виде считывается контролером, который производит предварительную обработку спектра и передает данные по порту RS-485.Under each optical filter there is a photodiode, from the output of which the analog signal is fed to the ADC input and then read in digital form by the controller, which performs preliminary spectrum processing and transmits data via the RS-485 port.

Источники информации Sources of information

1. Патент ЕР 1444501 В1 от 08.11.2001.1. Patent EP 1444501 B1 dated 08.11.2001.

2. Journal of Near Infrared Spectroscopy, Volume 16 Issue 4, Pages 389-398 (2008).2. Journal of Near Infrared Spectroscopy, Volume 16 Issue 4, Pages 389-398 (2008).

3. http://www.nirtech.net/DairyAnalyser.htm.3. http://www.nirtech.net/DairyAnalyser.htm.

4. Патент № 47527 RU, GOIN 33/04, опубликованный 27.08.2005.4. Patent No. 47527 RU, GOIN 33/04, published on August 27, 2005.

Claims (1)

Анализатор молока, характеризующийся тем, что представляет собой узел печатный, выполненный с возможностью установки на поверхности прозрачного молокопровода, содержащий оптические узкополосные фильтры, соединенные с фотодиодами, соединенными с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых соединены с вычислительно-информационным блоком, выполненным в виде контроллера управления, к входам которого подключена гальваническая развязка порта RS-485 и гальваническая развязка цепей питания, при этом анализатор содержит 16 фотодиодов, соединенных с 16 аналого-цифровыми преобразователями, расположенных параллельно. A milk analyzer characterized in that it is a printed unit designed with the possibility of installation on the surface of a transparent milk pipeline, containing optical narrow-band filters connected to photodiodes connected to analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to a computing and information unit designed in the form of a control controller, to the inputs of which a galvanic isolation of the RS-485 port and a galvanic isolation of the power supply circuits are connected, wherein the analyzer contains 16 photodiodes connected to 16 analog-to-digital converters located in parallel.
RU2025117817U 2025-06-26 Milk quality analyzer RU239000U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU239000U1 true RU239000U1 (en) 2025-11-19

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU6629U1 (en) * 1997-03-14 1998-05-16 АО - Международная компания "Луч" IONOMETRIC EXPRESS ANALYZER FOR FOOD CONTROL
US5983709A (en) * 1995-10-30 1999-11-16 O'keeffe; Michael G. Device and method for measuring, monitoring, and controlling fat and protein concentration in standardized milk
RU47527U1 (en) * 2004-11-24 2005-08-27 Государственное Научное Учреждение Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Молочной Промышленности (Гну Вними) DEVICE FOR DETERMINING THE COMPREHENSIVE INDICATOR OF QUALITY AND CATEGORY OF MILK
RU92191U1 (en) * 2009-11-16 2010-03-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" SPECTROMETRIC EXPRESS ANALYZER OF INDICATORS OF QUALITY OF MILK AND MILK DRINK
RU2410671C1 (en) * 2009-11-12 2011-01-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" Spectrometric express-analyser of milk and milk drink quality parametres
WO2015040626A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Everest Instruments Pvt. Ltd. Quantitative analysis of milk components
RU2794708C2 (en) * 2018-11-07 2023-04-24 ФОСС Аналитикал А/С Milk analyser for milk classification

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5983709A (en) * 1995-10-30 1999-11-16 O'keeffe; Michael G. Device and method for measuring, monitoring, and controlling fat and protein concentration in standardized milk
RU6629U1 (en) * 1997-03-14 1998-05-16 АО - Международная компания "Луч" IONOMETRIC EXPRESS ANALYZER FOR FOOD CONTROL
RU47527U1 (en) * 2004-11-24 2005-08-27 Государственное Научное Учреждение Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Молочной Промышленности (Гну Вними) DEVICE FOR DETERMINING THE COMPREHENSIVE INDICATOR OF QUALITY AND CATEGORY OF MILK
RU2410671C1 (en) * 2009-11-12 2011-01-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" Spectrometric express-analyser of milk and milk drink quality parametres
RU92191U1 (en) * 2009-11-16 2010-03-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" SPECTROMETRIC EXPRESS ANALYZER OF INDICATORS OF QUALITY OF MILK AND MILK DRINK
WO2015040626A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Everest Instruments Pvt. Ltd. Quantitative analysis of milk components
RU2794708C2 (en) * 2018-11-07 2023-04-24 ФОСС Аналитикал А/С Milk analyser for milk classification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1127865A (en) Method and device for analysis with color identification test paper
CA2376132C (en) Method and apparatus for detecting mastitis by using visible light and/or near infrared light
JP3574851B2 (en) Method and apparatus for diagnosing mastitis using visible light and / or near infrared light
RU2383881C2 (en) Spectrometric measuring head for harvesting and other agricultural machines
US7236237B2 (en) Spectroscopic fluid analyzer
US6836325B2 (en) Optical probes and methods for spectral analysis
US3994590A (en) Discrete frequency colorimeter
US4260262A (en) Grain quality analyzer
US3910701A (en) Method and apparatus for measuring light reflectance absorption and or transmission
EP2078951B1 (en) Apparatus for analysing milk
CN101008611A (en) Portable fruit sugar content non-destructive detection device capable of weighing
JPWO2001075421A1 (en) Method and device for diagnosing the presence or absence of mastitis using visible and/or near-infrared light
da Silva Dias et al. A NIR photometer prototype with integrating sphere for the detection of added water in raw milk
JPWO2001075420A1 (en) Method and device for diagnosing the presence or absence of mastitis using visible and/or near-infrared light
IWEKA et al. Online milk quality assessment during milking using near-infrared spectroscopic sensing system
EP1185852A1 (en) Method and apparatus for examining fluids of biological origin
RU239000U1 (en) Milk quality analyzer
WO2015040626A1 (en) Quantitative analysis of milk components
RU92191U1 (en) SPECTROMETRIC EXPRESS ANALYZER OF INDICATORS OF QUALITY OF MILK AND MILK DRINK
CN201000430Y (en) A portable non-destructive testing device for fruit sugar content with weighing
RU2410671C1 (en) Spectrometric express-analyser of milk and milk drink quality parametres
KR100859131B1 (en) NIR Spectroscopy System for Determination of Freshness of Milk
WO2001004612A2 (en) A method of determining the content of a component in a fluid sample and an apparatus therefor
US1877501A (en) Trations
RU2138042C1 (en) Process determining content of gluten in wheat and device for its implementation