Глава 9. контроль отдельных специфических свойств пищевых продуктов

При рассмотрении методов оптического анализа состава и качества пищевых продуктов нами были рассмотрены приборы для контроля жира и белка в молоке, основанные на оптических методах контроля.

Из существующих способов определения жира в молоке интерес может представлять также ультразвуковой метод измерения. На этом методе осно­ван ультразвуковой анализатор молока, предназначенный для определения содержания жира и сухого обезжиренного молочного остатка.

Действие прибора основано на зависимости скорости распространения ультразвука от концентрации жира и СОМО. При этом определено значение температуры, при которой скорость распространения ультразвуковых колебаний зависит только от CОMO. Таким образом, определяя скорость ультразвука при двух строго определенных температурах, в данном случае 41 и 65 °С, с помощью вычислительного устройства определяется содер­жание жира и СОМО в молоке.

Проба молока под действием сжатого воздуха направляется в два термостатирующих устройства, а затем в измерительные кюветы.

Прибор имеет цифровую индикацию результатов измерения жира и СОМО.

Сибагроприбором выпускается для молочной промышленности ряд ультразвуковых анализаторов качества молока. Так, при приемке молока может быть использован малогабаритный анализатор “Лактан 1-4 Мини” с питанием от 12 В, предназначенный для определения массовой доли жира, СОМО, добавленной воды и плотности .

Более высокую производительность имеют приборы “Лактан 1-4” модификации 220 и 230 .

Автоматизированный измерительный комплекс модификации 700, оснащенный системой автоматической подачи проб молока, определяет массовую долю жира, белка, СОМО, содержание воды, точку замерзания в пробе молока за 30 с. Анализатор оснащен персональным компьютером и печатающим устройством и предназначен для крупных предприятий.

Другим важным показателем состава молока является содержание бел­ка. Классическим методом его определения является так называемый ме­тод Кьельдаля (определение азота).

В настоящее время на базе его созданы полуавтоматические приборы. Так, фирмой «Фосс» был разработан прибор «Кьель Фосс макро ав­томатик».

Метод Кьельдаля основывается на том, что азотистый образец нагревают с концентрированной серной кислотой и катализатором. Раствор разбавляют водой и титрованием определяют количество аммиака.

Прибор позволяет осуществлять анализ через 3 мин. Объем пробы 0,5-1,0 г.

Измерительная часть прибора имеет 6 специальных колб, расположенных под углом 60°. Каждые 3 мин осуществляется их поворот в последующую позицию.

В положении 1 в колбу помещаются 3 таблетки реактива (H₂O₂), проба вещества и серная кислота.

В положении 2 зажигается газовая горелка, при этом содержимое кол­бы закипает. Практически в этом положении происходит полное разложе­ние вещества.

В положении 3 (вторая стадия разложения) при температуре 410 ^оC завершается разложение вещества. Азот на этой стадии связан в виде сульфата аммония.

В положении 4 происходит охлаждение колбы с помощью мощного вентилятора. При этом добавляется 140 мл воды.

В положении 5 осуществляется перегонка содержимого водяным паром. Отогнанный аммиак конденсируется и нейтрализуется разбавленной серной кислотой, количество которой является мерой содержания азота в пробе. Далее осуществляется пересчет в проценты содержания азота или белка.

В положении 6 осуществляется мойка колбы и подготовка ее к новому циклу.

Более прост в эксплуатации созданный фирмой «Текатор» (Швеция) прибор для определения белка, работающий на этом же методе.

Время определения 8 мин.

Прибор полуавтоматический и включает два блока: блок дистилляции и блок титрования.

В настоящее время фирмой «Фосс» для классического анализа белков по методу Кьельдаля выпускается анализатор «Кьельтек 2100».

Одним из важных показателей качества молока является его бактериальная загрязненность (oбсемененность). Известно, что в процессе
жизнедеятельности бактерий понижается содержание кислорода в растворе. Таким образом, по изменению концентрации кислорода можно судить о количестве в нем микроорганизмов.

В качестве одного из методов определения кислорода может быть использован полярографический, основанный на измерении предельного диффузионного тока, при котором кислород восстанавливается на отрицательно заряженном металлическом электроде. Мембранный датчик состоит из платинового и серебряного электродов. Полость между электродами заполнена 0,1 H раство­ром KCl. Коэффициент корреляции между содержанием кислорода и количеством бактерий составил 0,88.

В молоке IV класса (более 20 млн микроорганизмов в 1 мл ) практически отсутствует кислород. В молоке I класса (0,5 млн в 1 мл ) содержание кислорода–85-100 %. Метод может быть использован в качестве индикаторного при оценке качества молока.

Фирмой «Фосс», был разработан прибор для автоматического подсче­та бактериальных колоний на чашках Петри. Прибор имеет следующие основные блоки: столик для раз­мещения чашки Петри, пульт управления и блок индикации, телевизионную сканирующую установку с передающей камерой и приемником и сигнализирующее устройство. С помощью дискриминатора можно выбрать 6 положений 0,4-0,8-1,6 и 2,8 мл, соответствующих наименьшему диаметру регистрируемых колоний. Имеется также два положения: NORMAL при котором подсчитываются колонии больше 0,15 мм, и AREA -подсчитываются все колонии на поверхности чашки Петри. Время измерений – 1 с. Воспроизводимость результатов измерений ±5 %. Диаметр чашки Петри 60–100 мм.

Для автоматической подготовки чашек перед анализом в приборе имеется специальное устройство «Петри Фосс».

Для определения бактериальной обсемененности молока возможно также применение микрокалориметров.

Другим важным показателем при приемке молока является его натураль­ность. Этот показатель качества может быть определен по температуре точки замерзания. За основу действия прибора принято использование простого криоскопа с метастатическим термометром Бекмана в качестве индикатора температуры.

Прибор имеет два основных блока: хладостат и электрическую схему измерения температуры замерзания.

Измерительная схема работает в двух режимах: точного измерния –1–0 °С с точностью ±0,001 °С и грубого – 2-14 °С. Объем пробы 40–50 мл. Пробирка вводится в хладостат. Процесс кристаллизации контро­лируется с помощью реле времени. Он включается при температуре 1,2–1,5°С. При этом осуществляется переключение на более точную шкалу из­мерений. И через определенные интервалы времени производится 3 замера температуры. По последним двум результатам вычисляется среднее значение температуры замерзания.

Средняя температура замерзания молока -0,550 °С. Добавление 1 % воды повышает температуру замерзания на 0,005 °С.

Погрешность современных криоскопов ±0,5 %.

Для молочноконсервной промышленности в настоящее время разработан ряд приборов и устройств контроля показателей состава и качества молока.

Так, ВНИМИ разработан прибор для определения линейной скорости смачиваний сухих молочных продуктов.

Прибор включает в себя измерительную ячейку, систему подачи смачиваемой жидкости (этиловый спирт), вторичный прибор для записи. Проба помещается в ячейку на сетчатое дно. Через медную трубку в систему поступает смачиваемая жидкость до достижения заданного уровня. В процессе смачи­вания сухого молочного продукта уро­вень понижается, при этом клапан вновь открывается, обеспечивая подачу смачиваемой жидкости. В процессе смачивания контролируемой среды происходит замыкание контактов кондуктометрического устройства. Эти изменения фиксируются измерительной схемой и регистрируются с помощью самописца. По кривой на диаграмме можно определить линейную скорость смачивания.

Из специфических приборов, применяемых в промышленности, можно наз­вать прибор для определения загрязнения конденсата молоком, основанный на кондуктометрическом методе, а также так называемый тестер для контроля герметичности консер­вных банок. Здесь использован следующий принцип. Банка располагается в камере с повышенным давлением. При ее негерметичности давление внутри банки повышается и при выходе ее в атмосферу за счет разности давлений происходит вспучивание в ее торцевых частях. Изменение линейных раз­меров приводит к срабатыванию контактных устройств, связанных с бло­ком отбраковки негерметичных банок.

Как уже отмечалось, одним из показателей качества молока является наличие в нем соматических клеток. Для этого, помимо люминесцентного анализатора, может быть использован кондуктометрический метод подсчета соматических клеток как по количеству, так и по размеру.

Метод основан на прохождении частиц в поле постоянного напряжения через микроотверстие. При этом фиксируются электрические импульсы, коли­чество которых указывает на количество клеток, а длительность - на их размеры.