устройство и способ определения массы желтка без повреждения яйца

Формула изобретения

1. Устройство для определения массы желтка без повреждения яйца, содержащее подставку для удержания яйца в горизонтальном положении и средство неразрушающего контроля внутренней структуры яйца, отличающееся тем, что подставка выполнена с возможностью размещения яйца посреди нижней части расширяющегося вверх раструба и имеется полимерный мешочек, заполненный дистиллированной водой, а средством неразрушающего контроля внутренней структуры яйца служит ультразвуковой сканер с системой компьютерной обработки изображения.

2. Способ определения массы желтка без повреждения яйца с помощью устройства по п.1, согласно которому яйцо помещают на подставку в горизонтальном положении, на верхнюю поверхность скорлупы наносят гель для ультразвуковых исследований, накрывают яйцо полимерным мешочком, сверху на мешочек также наносят гель для ультразвуковых исследований и прикладывают датчик ультразвукового сканера, получают изображение желтка, посредством компьютерной обработки изображения находят его диаметр, по формуле для шара рассчитывают объем и умножением на среднюю плотность желтка определяют массу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для определения массы желтка яиц без нарушения целостности яичной скорлупы. Может использоваться в селекционной работе при разведении племенных кур.

Практически единственным применяемым в птицеводстве методом определения массы желтка на сегодняшний день является его взвешивание после разбивания яиц [1]. Данный способ является трудоемким и затратным, поскольку племенные яйца на порядок дороже пищевых, а для достаточного уровня достоверности требуется оценить 3-5 шт. яиц от каждой племенной курицы.

Было предложено косвенно оценивать массу желтка без разбивания яйца по заранее найденной эмпирической зависимости от веса яйца и так называемого индекса формы [2]. Хотя полученный авторами результат и уложился в нормативные показатели, метод нельзя считать вполне надежным, поскольку коэффициенты эмпирического соотношения могут зависеть как от породы, так и от ряда других причин, таких как возраст птицы, время года, режим кормления и т.д.

Имеется опыт применения медицинского томографа для неразрушающего анализа размеров желтка [3]. Полученная авторами корреляция между данными томографического метода и прямым взвешиванием желтка оказалась весьма невысокой, составив 0,7-0,87. Кроме того, применение такого способа в сельском хозяйстве весьма сомнительно из-за чрезвычайно дорогостоящего и громоздкого оборудования.

В качестве наиболее близкого к заявляемому изобретению устройства (прототипа) выбран аппарат для тестирования качества яиц путем просвечивания [4]. У него имеется подставка для удержания яйца в горизонтальном положении и средство неразрушающего контроля его внутренней структуры, состоящее из источника светового потока и детектора света, прошедшего сквозь яйцо. Устройство предназначено для выявления дефектных яиц, у которых размеры желтка из-за растянутости его мембраны оказываются больше заранее заданного значения. Ни о каком определении массы желтка речи здесь не идет.

Целью настоящего изобретения было создание недорогого устройства и разработка простого, не нарушающего целостность яичной скорлупы, способа для определения массы желтка посредством определения его реальных размеров средствами неразрушающего контроля внутренней структуры объектов.

В качестве средства неразрушающего контроля внутренней структуры был выбран аппарат для ультразвукового сканирования. Это оборудование отличается доступностью, относительно невысокой стоимостью и имеет переносные варианты исполнения, удобные для последовательного применения на нескольких птицеводческих хозяйствах.

Перед началом аппаратурных исследований были проведены тестовые опыты по определению фактического положения желтка в горизонтально расположенных куриных яйцах посредством их продольного вертикального разрезания после заморозки. На фиг.1 приведена фотография полученных срезов. Здесь хорошо видно, что в таком положении, несмотря на фиксирующие связки, желток «всплывает» практически до касания верхней поверхности скорлупы.

Однако попытка прямого ультразвукового изучения внутренней структуры яиц по стандартной методике ничего не дала. На фиг.2 приведено получаемое на ультразвуковом сканере изображение при размещении датчика непосредственно на скорлупе, смазанной гелем для ультразвуковых исследований (УЗИ). Очевидно, что внутренняя структура яйца не просматривается.

Поиск решения привел к разработке специального устройства для испытаний яиц, конструктивное исполнение которого показано в разрезе на фиг.3. Подставка 1 сделана с возможностью размещения яйца 2 посередине нижней части расширяющегося вверх раструба 3, поддерживающего края заполненного дистиллированной водой полимерного мешочка (обязательно отсутствие пузырьков воздуха) 4, к которому сверху приложен датчик 5, связанный кабелем 6 с ультразвуковым сканером с системой компьютерной обработки изображения.

Способ определения массы желтка с помощью описанного устройства состоит в следующем. Яйцо помещают на подставку в горизонтальном положении, на верхнюю поверхность скорлупы наносят гель для ультразвуковых исследований, накрывают яйцо полимерным мешочком, сверху на мешочек также наносят гель для УЗИ и прикладывают датчик ультразвукового сканера, посредством компьютерной обработки изображения находят диаметр желтка, по формуле для шара рассчитывают объем и умножением на среднюю плотность желтка определяют его массу.

На фиг.4 приведен пример изображения внутренней структуры яйца, получаемого на ультразвуковом сканере через мешочек 4. Хорошо видны контуры верхней поверхности скорлупы 7 и контуры желтка слева 8 и справа 9. На фиг.5 на это изображение наложены перемещаемые вручную визирные линии 10 и 11, которые оператор должен совместить с левым и правым краями желтка соответственно. По разнице положений линий программа определяет диаметр желтка, по которому сразу вычисляет объем и массу.

С использованием описанных выше устройства и способа была проведена серия определений массы желтков, при которых среднее значение их плотности принималось равным числу 1,035, известному из литературных источников [1]. Вычисленные значения масс были сопоставлены с данными прямого взвешивания желтков после разбивания тех же самых яиц.

Полученные результаты приведены в таблице. Видно, что заявленное изобретение обеспечивает хорошую точность определения массы желтка: отклонение больше 4% имеет место лишь в 4% случаев, а средняя ошибка составляет 2,1%, что более чем достаточно для практических целей.

Техническим результатом изобретения является высокая точность, доступность и экономичность определения массы желтка, обусловленная сохранением целостности яиц. Изобретение может быть использовано для селекционной работы по повышению массы желтка, что увеличивает как питательную ценность яиц, так и показатели, существенные для развития здоровых эмбрионов будущих цыплят.

Источники информации

1. Царенко П.П. Повышение качества продукции птицеводства: пищевые и инкубационные яйца. // Л.: Агропромиздат, 1980.

2. Патент РФ № 2351125 от 21.12.2007.

3. Donko Т., Emri М. et al. Effect of CT scanning method on the in vivo predictability of egg yolk content in hens' eggs // World's Poultry Science Journal, 2010, V.66, p.290.

4. Патент США № 2007195 от 09.07.1935.

Таблица
№ п.п.	Масса желтка, г	Отклонение, %
Согласно изобретению	Прямое взвешивание
1	14,6	14,5	+0,7
2	14,7	13,7	+7,0
3	15,5	15,5	0,0
4	15,6	15,3	+1,9
5	16,2	16,0	+0,6
6	16,2	16,5	-1,8
7	16,2	16,7	-3,0
8	16,7	16,3	+2,4
9	16,7	16,3	+2,4
10	17,0	16,9	+0,6
11	17,2	17,3	-0,6
12	17,2	17,7	-2,9
13	17,5	17,6	-0,6
14	18,1	17,5	+3,4
15	18,3	18,5	-1,1
16	19,0	19,6	-3,1
17	19,2	19,9	-3,6
18	19,5	19,1	+2,1
19	19,8	20,1	-1,5
20	19,9	19,8	+0,5
21	20,2	20,3	-0,5
22	20,3	19,6	+3,5
23	20,5	20,1	+2,0
24	20,8	20,5	+1,5
25	21,0	20,9	+0,5