способ установления ранней порчи семян рапса

Формула изобретения

Способ установления степени порчи семян рапса, характеризующийся тем, что для установления наличия и интенсивности постороннего запаха, качественного состава равновесной газовой пробы увлажненных и проросших семян используют устройство «Электронный нос», для чего готовят матрицу пьезосенсоров, матрицу которого формируют из 3 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых наносят чувствительные покрытия растворов сорбентов, таких как Тритона Х-100, полиэтиленгликоль фталат, полиэтиленгликоль адипинат, причем наносят таким образом, чтобы общая масса покрытия после удаления растворителя составляла 4-10 мкг, подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру, затем отбирают пробу семян рапса, помещают в герметичный стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной, выдерживают ее при постоянной температуре 20°C в течение 30 мин, затем через полимерную мембрану отбирают шприцем 3 см³ равновесной газовой фазы, инжектируют ее в корпус статического пьезоэлектронного носа, выбирают алгоритм, регистрируют сигналы массива сенсоров в режиме реального времени в виде хроночастотограмм, на основании которых строят визуальные отпечатки, которые сопоставляют с имеющимися в базе данных визуальными отпечатками стандартных смесей, по площади диаграмм определяют степень порчи семян рапса, то есть рассчитывают площадь «визуальных отпечатков» и по калибровочному графику зависимости площади визуальных отпечатков от кислотного числа масла в семенах рапса определяют значение последнего, по которому осуществляют контроль за состоянием семян, если кислотное число находится в пределах от 0 до 4 мгКОН/г - это является нормой, т.е. зерно находится в удовлетворительном состоянии, а если кислотное число равняется значениям от 4,1 до 4,5 мгКОН/г, то это свидетельствует о начале порчи семян рапса, на данной стадии можно принять меры по предотвращению их дальнейшей порчи и обеспечить необходимые условия хранения без снижения их качества, при значении кислотного числа свыше 6 мгКОН/г начинается необратимый процесс порчи семян рапса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к хранению семян рапса, и может быть использовано для установления его ранней порчи, вызванной несоблюдением условий хранения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является метод определения кислотного числа масла [ГОСТ 10858-77 "Семена масличных культур. Промышленное сырье"], свидетельствующий о состоянии семян рапса при его хранении, с фиксированием конечной точки реакции по изменению окраски индикаторов или других свойств системы (инструментальный метод).

Недостатком метода является длительность определения кислотного числа масла, невысокая точность метода, необходимость большого количества реактивов (титрант, стандартный раствор, раствор индикатора или прибор), наличие специальной дорогостоящей мерной и другой посуды (бюретка, пипетка, колба для титрования, штатив, химический стакан), при потенциометрическом титровании (инструментальный метод) необходимо дополнительное оборудование: потенциометр, индикаторный и вспомогательный электроды.

Технической задачей изобретения является разработка способа установления ранней порчи семян рапса, позволяющего определить начало порчи семян рапса, повысить экспрессность определения, точность измерения и надежность полученных результатов, обеспечить простоту обработки результатов и принятие решения, позволяющего предотвратить дальнейшую порчу семян рапса и обеспечить их сохранность без снижения качества.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ установления ранней порчи семян рапса, характеризующийся тем, что он предусматривает использование статического детектирующего устройства типа "Электронный нос", матрицу которого формируют из 3 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых наносят чувствительные покрытия из растворов сорбентов, таких как Тритон Х-100, полиэтилегликоль фталат (ПЭГФ), полиэтиленгликоль адипинат (ПЭГА), причем наносят их таким образом, чтобы общая масса покрытия после удаления растворителя составляла 4-10 мкг, подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру, затем отбирают пробу семян рапса, помещают в герметичный стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной, выдерживают ее при температуре 20°C не менее 30 минут, затем через полимерную мембрану отбирают шприцем 3 см³ равновесной газовой фазы, инжектируют ее в корпус статического детектирующего устройства типа "Электронный нос", выбирают алгоритм, регистрируют сигналы массива сенсоров в режиме реального времени в виде хроночастотограмм, на основании которых получают «визуальные отпечатки», сопоставляют их с имеющимися в базе данных «визуальными отпечатками» стандартных смесей, по геометрии отпечатков делают вывод о степени их идентичности, затем рассчитывают площадь «визуальных отпечатков» и по калибровочному графику зависимости площади визуальных отпечатков от кислотного числа масла в семенах рапса определяют значение последнего, по которым осуществляют контроль за состоянием семян, если кислотное число находится в пределах от 0 до 4 мгКОН/г - это является нормой, т.е. зерно находится в удовлетворительном состоянии, а если кислотное число равняется значениям от 4,1 до 4,5 мгКОН/г, то это свидетельствует о начале порчи семян рапса. На данной стадии можно принять меры по предотвращению их дальнейшей порчи и обеспечить необходимые условия хранения без снижения их качества. При значении кислотного числа свыше 6 мгКОН/г начинается необратимый процесс порчи семян рапса.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности установления ранней порчи семян рапса, в повышении экспрессности определения, точности измерения и надежности полученных результатов; обеспечении простоты обработки результатов и принятии решения, позволяющего предотвратить дальнейшую порчу семян рапса и обеспечить их сохранность без снижения качества.

На фиг.1 представлен график зависимости площади (ед ²) кинетических «визуальных отпечатков» от кислотного числа рапсового масла (мгКОН/г);

На фиг.2 - визуальные отпечатки семян рапса:

а - проба 1 (без признаков порчи);

б - проба 2 (с признаками порчи).

Для заготовляемых семян рапса ограничительной нормой для влажности является 15%, базисной - 12% [ГОСТ 10583-76]. Повышенная влажность может привести к порче продукции при хранении, что связано с появлением в клетках семян свободной влаги и повышением интенсивности дыхания. При хранении критическая влажность для рапса составляет 7 8% [В.Г.Щербаков. Технология получения растительных масел]. Показателями порчи являются кислотное число и степень прогорклости, которые обусловлены наличием свободных жирных кислот в семенах. Если в результате сушки влажность семян достигла величины выше указанных значений, то это может привести к повышению кислотного числа. Растительное масло, полученное из семян рапса, поврежденных микроорганизмами при самосогревании, становится токсичным и приобретает не свойственное ему вкус, цвет и запах. Для исключения порчи семян рапса в период их хранения до переработки семян важно осуществлять контроль за их качеством современными методами.

Способ установления ранней порчи семян рапса реализуется следующим образом.

Готовят детектирующее устройство типа "Электронный нос", матрицу которого формируют из 3 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых наносят чувствительные покрытия из растворов сорбентов, таких как Тритон Х-100, полиэтилегликоль фталат (ПЭГФ), полиэтиленгликоль адипинат (ПЭГА), причем наносят их таким образом, чтобы общая масса покрытия после удаления растворителя составляла 4-10 мкг, подготовленное статическое детектирующее устройство типа "Электронный нос" подключают к компьютеру, затем отбирают пробы семян рапса, помещают в герметичный стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной, выдерживают ее при температуре 20°C не менее 30 минут, затем через полимерную мембрану отбирают шприцем 3 см³ равновесной газовой фазы, инжектируют ее в корпус статического детектирующего устройства типа "Электронный нос", выбирают алгоритм, регистрируют сигналы массива сенсоров в режиме реального времени в виде хроночастотограмм, на основании которых строят «визуальные отпечатки», которые сопоставляют с имеющимися в базе данных «визуальными отпечатками» стандартных смесей, рассчитывают площадь «визуальных отпечатков» и по калибровочному графику зависимости площади визуальных отпечатков от кислотного числа масла в семенах рапса определяют значение последнего, по которому осуществляют контроль за состоянием семян, если кислотное число находится в пределах от 0 до 4 мгКОН/г - это является нормой, т.е. зерно находится в удовлетворительном состоянии, а если кислотное число равняется значениям от 4,1 до 4,5 мгКОН/г, то это свидетельствует о начале порчи семян рапса. На данной стадии можно принять меры по предотвращению их дальнейшей порчи и обеспечить необходимые условия хранения без снижения их качества. При значении кислотного числа свыше 6 мгКОН/г начинается необратимый процесс порчи семян рапса.

Способ поясняется следующим примером.

Пример 1

Готовят детектирующее устройство типа "Электронный нос", матрицу которого формируют из 3 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10-15 МГц, на электроды которых наносят чувствительные покрытия растворов сорбентов, таких как Тритон Х-100, полиэтилегликоль фталат (ПЭГфталат), полиэтиленгликоль адипинат (ПЭГА), причем наносят таким образом, чтобы общая масса покрытия после удаления растворителя составляла 4-10 мкг, подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру, затем отбирают 2 пробы влажных семян рапса, одну, сразу после увлажнения, а вторую - через 7 суток хранения, помещают каждую в герметичный стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной, выдерживают ее при постоянной температуре 20°C в течение 30 минут, затем через полимерную мембрану отбирают шприцем 3 см³ равновесной газовой фазы, инжектируют ее в корпус статического пьезоэлектронного носа, выбирают алгоритм, регистрируют сигналы массива сенсоров в режиме реального времени в виде хроночастотограмм, на основании которых строят визуальные отпечатки, которые сопоставляют с имеющимися в базе данных визуальными отпечатками стандартных смесей, по площади диаграмм определяют степень порчи семян рапса, затем рассчитывают площадь «визуальных отпечатков» и по калибровочному графику зависимости площади визуальных отпечатков от кислотного числа масла в семенах рапса определяют значение последнего, по которому судят о состоянии семян, в первой пробе значение кислотного числа составляет 2 мгКОН/г - это является нормой, зерно находится в удовлетворительном состоянии, во второй пробе значение кислотного числа составляет 4,2 мгКОН/г - это свидетельствует о начале порчи семян рапса, в результате которой накапливаются легколетучие карбонильные соединения, оказывающие влияние на интенсивность аромата продукта, являющиеся продуктами распада органических веществ, оказывающих влияние на интенсивность аромата. На данном этапе можно предотвратить дальнейший процесс окисления и обеспечить дальнейшее хранение без снижения качества.

На фиг.1 представлен график, отражающий изменение площади визуального отпечатка при различных значениях кислотного числа масла в семенах рапса. Установлено, что пробы семян рапса (фиг.2) отличаются площадью «визуальных отпечатков». Увеличение площади связано с тем, что в результате порчи семян рапса накапливаются легколетучие соединения, являющиеся продуктами распада органических веществ, оказывающих влияние на интенсивность аромата (проба 2). Установленным величинам площади пробы 1 и 2 соответствуют значения кислотного числа жира 2 и 4,2 мгКОН/г. По достижении величины выше 4 мгКОН/г площадь визуальных отпечатков начинает увеличиваться, что свидетельствует о начале порчи семян рапса.

Пример 2 (прототип)

Семена рапса очищают от сорной примеси и измельчают в течение 15 минут. Из приготовленного материала берут навески по 50 г, помещают их в колбы, заливают 200 см³ нейтрального этилового эфира. Колбы закрывают пробкой и выдерживают в течение 2-х часов, периодически встряхивая. Затем отбирают по 25 см³ фильтрата и титруют водным раствором КОН (0,1 моль/дм³) в присутствии индикатора. Кислотное число в миллиграммах КОН вычисляют по формуле.

Метрологическая оценка представленных в табл.1 данных свидетельствует о значительной погрешности данного существующего метода, что не позволяет точно установить наступление ранней порчи семян. Учитывая то, что рапсовое масло относится к темным маслам, относительная погрешность метода достигает 21% (ГОСТ Р52110-2003 «Масла растительные. Методы определения кислотного числа».

Данные анализа проб 1 и 2 представлены в табл.1

Таблица 1
Прототип	Предлагаемый метод
Норма	Порча	Норма	Порча
3,3	4,8	3,9	4,2
4,5	3,6	3,9	4,2
3,1	4,8	3,9	4,1
4,6	4,9	3,9	4,0
3,9	3,4	4,0	4,1
3,2	3,2	4,0	4,0
3,2	4,6	3,9	4,0
4,6	3,1	3,9	4,1
3,1	4,5	3,9	4,1
4,5	3,9	3,9	4,0
М=3,8	М=4,0	М=3,9	М=4,1

На фиг.1 представлен график, отражающий изменение площади визуального отпечатка при различных значениях кислотного числа масла в семенах рапса. Установлено, что пробы рапса (фиг.2) отличаются площадью «визуальных отпечатков». Увеличение площади связано с тем, что в результате порчи семян рапса накапливаются легколетучие соединения, являющиеся продуктами распада органических веществ, оказывающих влияние на интенсивность аромата (проба 2). Установленным величинам площади пробы 1 и 2 соответствуют значения кислотного числа жира 2 и 4,2 мгКОН/г. По достижении величины выше 4 мгКОН/г площадь визуальных отпечатков начинает увеличиваться, что свидетельствует о начале порчи семян рапса.

Способ осуществим. Возможно установление ранней порчи семян рапса и корректировка условий хранения.

Таблица 2
Показатели	Прототип	Заявляемый способ
Пробоподготовка:
- взвешивание пробы	+	-
и термостатирование	-	+
- получение равновесной газовой фазы (10 мин)	-	+
- экстракция масла	100	-
Подготовка реактивов, мин	40	-
Титрование, мин	20	-
Измерение аналитического сигнала, с	-	15
Подготовка системы к повторным измерениям, с	-	10
Затраченное время, мин	60	35-40
Погрешность, %	15	10
Стоимость одного анализа, руб	200-250	30-50

Как видно из табл.2, предложенный способ установления ранней порчи семян рапса с помощью статического детектирующего устройства типа "Электронный нос" позволяет определить раннюю порчу семян рапса, осуществить мероприятия по обеспечению их дальнейшей сохранности без снижения качества и интенсифицировать процесс установления ранней порчи семян рапса.

Если взять другие модификаторы и толщину пленки меньше 4 или больше 10, то точность определения будет низкая, в связи с чем невозможно будет установить начало порчи семян рапса и ликвидировать ее, а также предпринять меры по ее устранению и обеспечить дальнейшее хранение без снижения качества.

Предложенный способ установления ранней порчи семян рапса позволяет установить раннюю порчу семян рапса и предотвратить их дальнейшую порчу, обеспечить их дальнейшее хранение без снижения качества, обеспечить низкий предел обнаружения, правильность, точность, простоту и экспрессность определения.