Электротехника и радиоэлектроника/6. Технические науки

Тихонюк А.В., к.т.н. Дадеко Л.И.

Институт технической теплофизики НАН Украины

к.т.н. Клименко Л.С.

Национальный университет пищевых технологий, Украина

Автоматизация контроля цветности кристаллического сахара оптико-электронным анализатором ЦУ ТЕП-С

 

Учитывая, что процесс контроля гостируемого параметра качества кристаллического сахара – цветности стандартным методом в растворе (ГОСТ 21-94, ДСТУ 4623:2006, ICUMSA GS 2/3-9) является трудоемким и занимает более двух часов, актуальным является экспресс-контроль цветности кристаллического сахара автоматическим оптико-электронным анализатором ЦУ ТЕП-С, разработанным и выпускаемым в Украине, г.Киев ПрАО «ДКТБ ТЕП».

Анализатор ЦУ ТЕП-С (Рис.1) позволяет автоматически, без пробоподготовки определить цветность кристаллического сахара в единицах ICUMSA (диапазон 0-250 ед. ICUMSA), условных единицах Штаммера (0-1,92 усл.ед.Штаммера) или Брауншвейгских единицах (0-7). (Табл.1.)

Рисунок 1. Экспресс-анализатор цветности кристаллического сахара ЦУ ТЕП-С

 

 

Погрешность экспресс-определения цветности кристаллического сахара не превышает допускаемую согласно требованиям стандартов. [1,2,3.]

Время измерения – 30 секунд. Вес прибора вместе с измерительной кюветой и контрольным тестом– не более 1,5 кг. Габариты – 220х220х70 мм.

Таблица 1

№ п/п

Наименование образца сахара

Значение цветности

ед. ICUMSA

усл.ед.

Штаммера

Брауншвейгские ед.

1

Рафинированный высшего качества (Германия)

36,1

0,28

1,8

2

«Два куми»

46,8

0,36

2,5

3

«Солодко»

68,9

0,53

4,3

4

«Веселий кок»

105,0

0,81

5,6

5

«Підгулько»

113,1

0,87

6,6

6

«Ортопрот»

166,9

1,28

7,0

 

Коэффициент корреляции К между значениями цветности кристаллического сахара, измеренными стандартным методом в растворе (ГОСТ 21-94) и определенными на экспресс-анализаторе ЦУ ТЕП-С составляет: К=0,98.

Коэффициент корреляции определялся по партиям из 20 образцов кристаллического сахара. В табл. 2. приведены значения цветности кристаллического сахара для 11 образцов, определенные стандартным методом и на анализаторе ЦУ ТЕП-С.

Таблица 2.

№ образца

Сухие вещества, СВ, %

Оптическая плотность, Д420

Цветность, усл. ед. Штаммера, измеренная на приборе:

Цветность, ед. ICUMSA, измеренная на приборе:

КФК-3

ЦУ ТЕП-С

КФК-3

ЦУ ТЕП-С

1

52,03

0,065

0.15

0.15

20.12

20.05

2

53,68

0,077

0.18

0.19

23.40

23.40

3

53,29

0,124

0.29

0.26

37.10

33.93

5

53,56

0,148

0.34

0.31

44.28

40.25

6

48,60

0,116

0.31

0.33

39.33

42.45

7

54,41

0,148

0.33

0.34

43.37

43.63

10

54,06

0,183

0.42

0.45

54.12

57.98

13

53,25

0,312

0.72

0.74

94.35

95.68

15

53,84

0,363

0.83

0.81

107.60

105.35

17

54,57

0,331

0.73

0.71

96.58

92.68

18

52,95

0,351

0.82

0.77

106.30

100.45

 

Функциональная схема прибора ЦУ ТЕП-С приведена на Рис.2.

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2 Функциональная схема прибора ЦУ ТЕП-С

1,2,… –  светодиоды; 3,4,… –  конденсирующие системы; 5,6,... – светофильтры; 7 – исследуемый образец кристаллического сахара; 8 –  фокусирующая оптическая система; 9 –  фотоприемник; 10 – блок обработки информации; 11 – дисплей.

Анализатор работает следующим образом.

От источников излучения, например, светодиодов (1,2,…) (Рис.2) подаются попеременно импульсы излучения (λ1, λ2,…) выбранных спектральных диапазонов через конденсирующие системы (3,4,…) со светофильтрами (5,6,…) или без них на исследуемый образец кристаллического сахара (7). Отраженное от исследуемого образца (7) излучение с помощью фокусирующей оптической системы (8) направляется на фотоприемник (9).

На основе полученных фотоответов формируется шкала измерения в заданных единицах цветности - единицах ICUMSA, условных единицах Штаммера или Брауншвейгских единицах.

По соответствующей шкале в дальнейшем определяют цветность образца кристаллического сахара. При этом полезный сигнал после фотоприемника (9) обрабатывается в блоке обработки информации (10) и результат – значение цветности – визуализируется в заданных единицах цветности на дисплее (11).

Примеры значения цветности образцов кристаллического сахара, выпускаемого в Украине, России, Германии, в указанных единицах цветности приведены в табл.1

Значение цветности Z в зависимости от интенсивностей х, у, … отраженного от кристаллического сахара излучения выбранных спектральных диапазонов имеют вид :

Z = a + bxn + c/ym , где

a, b, c, n, m – коэффициенты, зависящие от типа исследуемого образца и оптической схемы прибора.

Автоматический анализатор цветности кристаллического сахара ЦУ ТЕП-С прошел Госиспытания и внесен в Госреестры Украины и России.

Прибор рекомендуется для экспресс контроля качества цветности кристаллического сахара, в том числе  каждой вари вакуум-аппаратов с целью получения стабильного качества продукции.

 

 

Литература

1.     ГОСТ 21-94. Сахар-песок. Технические условия.

2.     ДСТУ 4623:2006. Цукор білий. Технічні умови.

3.     Book Methods. ICUMSA. England, 1994.