устройство для определения момента свертывания молока

Формула изобретения

Устройство для определения момента свертывания молока, содержащее измерительный блок и вторичный прибор, отличающееся тем, что измерительный блок содержит мост переменного тока, в противоположные плечи которого включены термочувствительные элементы, выполненные в виде термисторов, и операционный усилитель, входы которого подключены к термочувствительным элементам, а выход - к вторичному прибору, при этом термочувствительные элементы размещены в капсулах и одна из капсул снабжена обмоткой из константановой проволоки, служащей для нагревания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно представляет собой прибор для определения момента свертывания молока.

В условиях промышленного производства контроль начала гелеобразования при свертывании молока чаще всего осуществляется визуально. Этот метод прост и доступен, но не позволяет достичь высокой точности и воспроизводимости, необходимой, например, для автоматического управления технологическим процессом.

Известен способ определения момента свертывания молока, основанный на непрерывном мониторинге его реологических характеристик [1]. Однако устройства, использующие этот способ, из-за наличия движущихся частей трудно применять непосредственно в сырной ванне.

Известно устройство для определения момента свертывания молока и готовности молочно-белкового сгустка к разрезке в процессе производства сыра и творога, датчик которого не содержит движущихся частей. Его действие основано на определении дисперсии скорости ультразвука на двух различных частотах [2]. Основным недостатком этого устройства является высокая чувствительность к естественным неоднородностям молока, например состоянию его жировой фазы или наличию пузырьков газа. Поэтому в чистом виде устройство может быть использовано лишь для лабораторных исследований коагуляции обезжиренного молока.

Целью изобретения является создание достаточно простого и, вместе с тем, чувствительного датчика вязкости молока, не содержащего подвижных частей, нечувствительного к естественным неоднородностям молока и пригодного для использования непосредственно в сырной ванне.

Поставленная цель достигается благодаря использованию термометрического датчика вязкости. Принцип работы датчика заключается в измерении разности температур между двумя помещенными в молоко термометрами, один из которых подогревается. Если в результате коагуляции вязкость молока увеличивается, интенсивность конвекционного переноса тепла уменьшается, а температура подогреваемого термометра и, следовательно, разность температур между двумя термометрами возрастает.

В качестве термочувствительных элементов в приборе используются полупроводниковые резисторы (термисторы) типа КМТ-17б. Для увеличения чувствительности устройство снабжено мостом переменного тока.

На фиг.1 представлена схема прибора, состоящая из элементов с номиналами: R₁=4,7 кОм, R ₂=150 кОм, R₃=150 кОм, R₄=4,7 кОм, R₅=2,7 кОм, R₆=9,3 кОм, R₇=9,3 кОм, R₈=22 кОм, R₉=22 кОм, R₁₀ =3,3 кОм, R₁₁=22 кОм, R₁₂=22 кОм, R ₁₃=9 Ом, R₁₄=15 кОм, R₁₅=240 кОм, R₁₆=9,3 кОм, R₁₇=5,9 кОм, R₁₈ =9,3 кОм, R₁₉=9,3 кОм, R₂₀=9,1 кОм, R ₂₁=58 кОм, R₂₂=20 кОм, R₂₃=1 кОм, C₁=6,8 нФ, C₂=10 нФ, С₃=0,1 мкФ, C₄=220 пФ, C₅=68 нФ, C₅ =68 нФ, С₆=0,1 мкФ, С₇=68 нФ, C₈ =0,1 мкФ, С₉=1000 мкФ, С₁₀=470 мкФ, Т ₁-КТ361, T₂-КТ361, T₃-КТ361, T ₄-КТ315, T₅-КТ315, Д₁-КД503A, Д ₂, Д₃-КЦ405Г, Д₄, Д₅-Д814Д.

Термочувствительные элементы помещены в стеклянные или металлические капсулы и оформлены в виде выносного датчика, погружаемого в молоко. На одной из капсул намотана константановая проволока R₁₃, служащая нагревателем. Мощность, подводимая к подогреваемому нагревателю, поддерживается постоянной.

Особенностью схемы является ее питание переменным напряжением частотой примерно 1 кГц. Это обусловлено, во-первых, тем, что при длительном прохождении через термисторы постоянного тока происходит их поляризация. Во-вторых, при питании переменным током устраняются нестабильности операционного усилителя по постоянному току.

Сигналы с термочувствительных элементов подаются на два входа операционного усилителя. Благодаря включению термочувствительных элементов в противоположные плечи моста, сигналы подаются на входы синфазно. Поэтому схема реагирует только на дифференциальную составляющую, которая возникает после разбалансировки моста при свертывании молока.

Дифференциальная составляющая с выхода операционного усилителя используется для управления устройством сигнализации, которым в нашем приборе служит звуковой сигнал, получаемый непосредственным усилением дифференциальной составляющей. Порог срабатывания звукового сигнала определяется диодом Д ₃. Параллельно звуковому сигнализатору включен стрелочный индикатор для визуального наблюдения разбалансировки моста в момент свертывания. Выход прибора с помощью АЦП может быть соединен с компьютером для автоматического сбора данных.

На фиг.2 представлены характерная реограмма [1] и термограмма сычужного свертывания молока. Как видно из чертежа, информационно термограмма практически эквивалентна реограмме. Отсутствие явного разделения стадий III и IV является проявлением неразрушающего характера мониторинга процесса при помощи термометрического датчика вязкости. Стадия IV соответствует синеретическому расслоению и уплотнению сгустка. Известно, что для начала интенсивного отделения сыворотки необходимо механическое воздействие на сгусток, которое в случае ротационного вискозиметра обеспечивается подвижными элементами измерительной ячейки. В нашем устройстве механически движущиеся части отсутствуют, что приводит к затягиванию стадии метастабильного равновесия. С другой стороны, отсутствие подвижных частей позволяет легко использовать его для мониторинга гелеобразования непосредственно в сырной ванне.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Табачников В.П. Физико-химическая интерпретация и метод исследования процессов свертывания молока // Труды ВНИИМС, 1973 - №12 - с.3-10.

2. Патент SU 840735, опубл. 13.09.1982 г.