Жиромеры, основанные на измерении удельной теплоемкости молока

 

Принцип действия этих жиромеров основан на измерении величины удельной теплоемкости молока, которая зависит от содержания в нем жира. Молоко нагревают постоянным тепловым потоком от 60°С до 90°С (в этих условиях теплоемкость продукта практически мало зависит от температуру).

В зависимости от содержания жира в молоке меняется величина удельной теплоемкости молока и соответственно время нагрева продукта в указанном диапазоне температур.

Сосуд, наполненный испытуемым молоком, помещают в термоизолированную камеру, где молоко подогревается электронагревателем, который питается постоянным напряжением от стабилизатора. В сосуде помещены два полупроводниковых термосопротивления. Первое включено в схему измерительного моста, баланс которого осуществляется при достижении молоком нижнего предела температуры (60°С). При этом включается таймер. Второе термосопротивление включено в диагональ измерительного моста, который уравновешивается при достижении молоком верхнего предела температуры (90°С). При этом таймер останавливается. По показанию таймера судят о жирности молока.

 

Жиромеры инфракрасной спектроскопии

 

Этими приборами можно определять содержание не только жира, но и других составных частей молока.

Разработанные жиромеры инфракрасной спектроскопии функционируют следующим образом. Образец молока предварительно гомогенизируется и поступает в небольшой сосуд, через который проходит поток инфракрасного излучения с различной длиной волны (5,8; 6,5; 9,6 мкм). Интенсивность излучения определяют при выходе из сосуда. По степени поглощения этих волн определяют соответственно содержания в молоке жира, белка и лактозы. Сомо рассчитывают в зависимости от содержания белка и лактозы. По интенсивности потока инфракрасного излучения, проходящего через сосуд с водой, определяют поправку на поглощение потока излучения водой. Погрешность метода сравнима с погрешностью химических методов.

 

Высокочастотные жиромеры

Принцип действия этих жиромеров основан на зависимости между величиной одного из электрических параметров продукта, помещенного в поле высокой частоты, и содержанием жира. Таким параметром является в частности диэлектрическая проницаемость.

Действие высокочастотного жиромера для молока типичной конструкции основано на измерении емкости конденсаторного датчика, содержащего контролируемый продукт. Конденсаторный датчик заполняется пробой молока, предварительно разбавленной дистиллированной водой в определенном соотношении (1:2 или 1:3). Вследствие добавления в молоко дистиллированной воды уменьшается сквозная проводимость конденсаторного датчика, и повышается точность измерений.

Датчик высокочастотного жиромера молока представляет собой электрический конденсатор с обкладками в виде двух коаксиальных круговых цилиндров. При заполнении конденсатора в нем поддерживается постоянный уровень жидкости. Внутренний и внешний электроды покрыты цилиндрическими тонкостенными прокладками из оргстекла. С измерительным прибором датчик соединяется экранированным кабелем.

Чтобы установить жирность молока, определяют его плотность, приготавливают смесь молока с дистиллированной водой, измеряют температуру молока, емкость конденсаторного датчика заполненного водой (x1), емкость датчика, заполненного разбавленным молоком (x2), вычисляют разность x1-x2, определяют по графику градуировки прибора содержание жира в молоке в % и вносят поправку на плотность.

Как показали испытания, погрешность высокочастотных жиромеров при исследовании одной и той же пробы молока составляет до 0,08%. Однако максимальные расхождения показаний прибора с результатами определения содержания жира химическими методами составляли до 0,17%.

 

Кондуктометрические жиромеры

 

Принцип их действия основан на зависимости электропроводности продукта от содержания в нем жира.

Типичная конструкция кондуктометрического жиромера состоит из измерительной ячейки, термометра и измерительного устройства. Измерительная ячейка представляет собой емкость, в которую вмонтирован двухэлектродный датчик и термометр.

Погрешность кондуктометрических жиромеров, получаемая при измерении содержания жира в молоке, слишком велика, поэтому их используют для определения жирности прочих молочных продуктов, но не молока.

Требования к измерению жирности молока:

Диапазон изменения относительного содержания жира в молоке составляет (0,10 - 6,5)% от массы продукта.

 

Химический метод

 

Чтобы определить содержание жира в молоке, освобождают жировые шарики от белковых оболочек. В качестве растворителя применяют концентрированную серную кислоту. Для более полного выделения освободившегося от оболочек жира употребляют изоамиловый спирт. При последующем центрифугировании смеси жир, как наиболее легкая составная часть, концентрируется в градуированной шкале стеклянного прибора — жиромера.

Если молоко исследуется вскоре после отбора, то его хорошо перемешивают, переворачивая до 6 раз закрытые бутылочки с пробами. При этом не допускают образования пены, которая приводит к неправильному отмериванию. Особенно тщательно подливают пробы долго стоявшего молока. Иногда их прогревают в воде, чтобы смыть жировой слой, приставший к стенкам бутылочки, а затем перемешивают.

В штатив устанавливают нужное количество пронумерованных жиромеров. Нумеруют жиромеры путем загибания вокруг шкалы жестяных пластинок с высеченными номерами.

В каждый жиромер отмеривают дозатором 10 мл серной кислоты. Потом отбирают пипеткой 10,78 мл (11 г) хорошо перемешанного молока. Осторожно, по стенке вливают молоко в жиромер. Во избежание преждевременного разогревания слой молока должен расположиться над слоем кислоты. При этом конец пипетки не должен касаться серной кислоты.

Отмеривают дозатором 1 мл изоамилового спирта, стараясь не смочить горлышко жиромера, что в последующем может привести к выскакиванию пробки.

Заполненные жиромеры закрывают резиновыми пробками и вставляют в центрифугу, привинчивают крышку центрифуги и центрифугируют 5 мин со скоростью около 1000 об/мин. По окончании центрифугирования жиромеры на 5 мин устанавливают пробками вниз в водяную баню при 65 °С.

Вынув жиромер из бани и осушив его салфеткой, отсчитывают количество жира по шкале.

Важными показателями качества молока являются содержание сухого вещества, которое определяется с помощью сушильного шкафа, и количество сухого обезжиренного остатка (СОМО). Эти величины, кроме лабораторных анализов, можно определить расчетным путем. По количеству жира в сухом веществе молока можно судить о натуральности последнего. Если жира в сухом веществе молока окажется меньше 25%, такое молоко вызывает подозрение в его ненатуральности.