Измерительная система для идентификации состава жиров пищевых продуктов

Внедрение: 2016 г.

Специалисты Тамбовского государственного технического университета представили [1] описание мобильной измерительной системы (ИС) на основе преобразователя измерительного E14-140-MD, позволяющей неразрушающим способом определять значения температуры плавления и застывания жиров растительного и животного происхождения в целях их идентификации. Способ основан на регистрации скорости нагрева (остывания) от времени и значения температуры образца. При нагревании (остывании) жиров значения скорости изменяются аномально в области фазовых переходов. Проведена экспериментальная проверка работоспособности измерительной системы на нескольких образцах.

ИС (рисунок 1) состоит из персонального компьютера (ПК), модуля E14-140-MD, измерительного зонда (ИЗ), блока управления и питания (БУП). ИЗ обеспечивает тепловое воздействие на объект с помощью плоского круглого нагревателя (Н). Регистрируется зависимость температуры от времени. Мощность и длительность теплового воздействия задаются программно. Регулирующий сигнал поступает с цифроаналогового преобразователя (ЦАП) модуля E14-140-MD на вход блока БУП, где усиливается и подается на полевой транзистор, который управляет нагревателем с контролем мощности. 

Рисунок 1. Схема измерительной системы: ПО – программное обеспечение; СПО, ППО, ВПО – системное, прикладное и вспомогательное программное обеспечения; БХС – блок холодных спаев; ДТ – датчик температуры; ТП – термоэлектрический преобразователь.

ИЗ устанавливают контактной стороной на поверхность исследуемого объекта, температура на поверхности которого контролируется ТП. Сигнал с ТП поступает через коммутатор (К) на внутренний аналого-цифровой преобразователь (АЦП) модуля E14-140-MD.

Примечание от L-Card: вероятно, использовался предусилитель для согласования выходного диапазона напряжения ТП с входным диапазоном АЦП.

Определение температурных точек плавления жиров осуществляется по кривым изменения скорости нагрева от температуры. Это может служить признаком, например, для решения вопроса о типе мяса, так как по точке плавления жира можно легко отличить конину от говядины.

Возможно, также выявить наличие растительных масел (например, пальмового масла) в составе продукта. Известно, что пальмовое масло имеет температуру плавления, которая существенно выше температуры человеческого организма. В ГОСТ Р 53776–2010 для пальмового масла, предназначенного для пищевой промышленности, указан диапазон 33…39 °С, что позволяет фальсифицировать продукт, смешивая с пальмовым маслом пальмовый стеарин, и поднимать температуру плавления до верхних значений. Так, при температуре плавления нерафинированного пальмового масла 35,6 °C температура плавления пальмового масла, подготовленного для экспорта, была 39,2 °C. Реально температура плавления импортируемого в РФ пальмового масла достигала 42,7 °C. 

На рисунке 2 представлены зависимости скорости изменения температуры в центре круглого плоского нагревателя (в виде диска диаметром 4 мм), отнесенные к значению температуры в центре нагревателя при тепловом воздействии на поверхность объекта исследования – мяса говядины. Зафиксирован процесс плавления жира около 45°C. Это позволяет идентифицировать данный вид жира.
 

Рисунок 2. Зависимость V* = f(Ts). Объект испытаний – мясо говядины.

На рисунке 3 представлены зависимости скорости изменения температуры в центре круглого плоского нагревателя, встроенного в подложку зонда из теплоизолятора, отнесенные к значению температуры в центре нагревателя при тепловом воздействии на поверхность оболочки объекта исследования – сыра.

Рисунок 3. Зависимость V = f(Т). Объект испытаний – сыр в парафинизированной оболочке.

Зафиксированы процессы плавления молочного жира и эндотермические твердофазные переходы в подложке зонда (19,6 и 30°C). Выявлен процесс плавления (при 40°C) заменителя молочного жира (пальмового масла), заявленного производителем. При температуре 48…52°C зафиксировано плавление пищевого парафина, входящего в состав оболочки сыра.

Применение мобильного варианта ИС, реализующего неразрушающий способ, существенно удешевляет и упрощает применение экспресс-анализа.
 

Источник:
Жуков Н. П., Майникова Н. Ф., Трофимов Д. В. Измерительная система для идентификации состава жиров пищевых продуктов // В. И. Вернадский: устойчивое развитие регионов [Электронный ресурс]: материалы Международной научно-практической конференции. - Тамбов. – 2016. - Т. 3, с. 260-265.

Разработчик: Жуков Н. П., Майникова Н. Ф., Трофимов Д. В. (Тамбовский государственный технический университет)