автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка технического устройства и экспресс-метода для определения качества мяса по цвету

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

од

- 5 ЙМН 1995

На правах рукописи

ЗАЛОМНОВА Ольга Николаевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА И ЭКСПРЕСС-МЕТОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА МЯСА ПО ЦВЕТУ

Специальность 05.18.12-процессы,машины и агрегаты пищевой промышленности

Специальность 05.18.04-технология мясных,молочных и рыбных продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Московской государственной академии прикладной биотехнологии

Научный руководитель: доктор технических наук, член-корр.РА

профессор Чижикова Т.В. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ' Афанасов Э.Э. С МГАПВ ). доктор технических наук, Татулов Ю.В. ( ШШИШ ). •

Ведущее предприятие - Научно-производственное объединение

"Комплекс".

Защита диссертации состоится ".¿^ "Яг/гинЛ 1995г. в на заседании диссертационного Совета К 063.46.01 при Московской государственной академии прикладной биотехнологии по адресу 109316, г.Москва, ул.Талалихина, 33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной академии прикладной биотехнологии

Автореферат разослан " ;ЛигЛ 1995г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Забашта А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Сложившаяся в настоящее время ситуация с животноводческим сырьем вызывает серьезную озабоченность. Нестабильность весовых и размерных кондиций скота, стрессовая неустойчивость, появление пороков мяса и малый выход продукции не гарантируют стабильное качество готовой продукции и не обеспечивают современный уровень управления технологическими процессами.

На основании исследований последних лет установлено, что мясное сырье, производимое в крупных промышленных комплексах, не только разнокачественно, но и представлено мясом с дефектными отклонениями потребительских и технологических свойств. К таким отклонениям относят появление пороков мяса РБЕ (бледное, водянистое, мягкое) и БРБ (темное, сухое, твердое). Это диктует необходимость его дополнительной сортировки с целью дифференцированного использования в технологическом процессе. Следует отметить, что кроме четко выраженных признаков РБЕ и ОГй имеет место ¿ясное сырье с промежуточными характеристиками.

Для оценки качества мяса используют такие показатели, как злагоудерживающая способность, показатель концентрации водород-шх ионов рН, цвет и структурно-механические-показатели, которые юшли в международную систему оценки качества мяса. Измерения рН юуществляют инструментально. Влагоудерживающую способность :ырья определяют только в лабораторных условиях, из-за отсутс-'вия приборов и сложной методики. Сортировку мяса по цвету про-одят эксперты. Визуальная оценка зависит от индивидуальных осо-енностей человека. Экспертная оценка качества мясного сырья с ромежуточными характеристиками по цвету весьма затруднительна.

Для дополнения или полной замены субъективных оценок за ру-ежом используют различные измерительные приборы (рефлектомет-

ры, спектрофотометры), с помощью которых контролируют цвет, качество мясного сырья и готовой продукции, а также используют для управления технологическими процессами. Преимущество инструментальных методов - объективность результатов измерений.

Проблема изучения сенсорных процессов, создание приборов по образу и подобию живой природы, в основу работы которых положена реакция рецепторов человека и животного на световые стимулы, весьма актуальна. Названные стимулы являются физической и математической моделью создаваемых приборов.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка и создание технического устройства (' далее, по тексту прибора) и экспресс-метода для оценки качества мяса по цвету.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - экспериментальные исследования по определению коэффициентов отражения мяса разного качества ( классы РЗЕ.И.ОГО ) и выбор диапазона длин волн, позволяющего выявить различия в интенсивности окраски;

-экспериментальные исследования отражающих свойств мяса в зависимости от ориентации мышечных волокон и содержания различных форм миоглобина; •

-установление взаимосвязи между показателем водородных ионов рНср, координатами цвета и экспертной оценкой;

-разработка эталонной шкалы интенсивности окраски мяса крупного рогатого скота ( КРС ) разного качества РЗЕ.Н.ОРО для зкспре ее-йе тода;

- -разработка технического задания и создание прибора для оценки качества мяса по цвету, апробация его в производственны; условиях.

Научная новизна работа. На основе проведенных аналитических и экспериментальных исследований: 2

'-установлен диапазон длин волн, , позволяющий выявить разли; тая в интенсивности окраски мяса РЗЕ, N. ОРБ, а также переходные £ормы от нормального качества к РЗЕ и БРО;

-экспериментально установлено,' что для объективной оценки качества мяса по цвету достаточно координаты цвета X (козффици-знта отражения в длинноволновой области) ;

-на основе статистической обработки экспериментальных дан-шх показано, что от класса мяса зависит общий коэффициент отражения. Установлены незначительные изменения отражающих свойств ляса в зависимости от ориентации мышечных волокон и отсутствие юстоверной разницы коэффициента отражения мяса, контактировав-вёго с воздухом и со свежего среза.

-разработана эталонная шкала интенсивности окраски мяса КРС разного качества РБЕ, N. БРИ для зкспресс-метода;

-разработан зкспресс-метод для сортир'овки сырья- КРС по цве-гу,позволяющий уменьшить трудоемкость, сократить время анализа и )бъективно оценивать интенсивность окраски мяса и мясопродуктов.

Практическая ценность. На базе проведенных экспериментальных исследований и статистической обработки:

- разработано техническое задание, рабочая документация и сготовлены опытно-промышленные образцы приборов для оценки ка-[ества мяса и мясопродуктов по цвету со смотровым окном и с оп-•оволоконным щупом. Изготовлена опытная партия приборов;

- разработана эталонная шкала интенсивности окраски мяса ¡РС разного качества РБЕ, N. БРВ для зкспресс-метода;

-разработан зкспресс-метод для сортировки сырья КРС по цве-■у, апробированный в лабораторных условиях и в условиях произ-юдства;

-доказана целесообразность использования дЛя промышленной юртировки мяса показателя интенсивности окраски, имеющего кор-

3

реляцию с экспертной оценкой;

Апробация работы. Экспресс-метод и прибор для его осуществления апробированы в производственных условиях АО "Микомс"; в результате чего разработана эталонная шкала для сортировки мясного сырья КРС по цвету.

Опытные образцы приборов прошли испытания в Научно-исследовательском институте биологического приборостроения, на кафедре "Технология мяса и мясопродуктов" Московской государственной академии прикладной биотехнологии, а также во ВНИИМПе в лаборатории "Квалимегрия мяса и мясопродуктов". Проведены предварительные производственные и приемочные ведомственные испытания опытной партии приборов ПСМ-01.

Модели приборов были представлены на выставке "Конверсия -91", прошедшем во ВВЦ в 1991 году, на выставках-ярмарках "Наука АПК" и "Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК" в 1992 году, в 1993 году и в 1994 годах в Московской государственной академии прикладной биотехнологии, на ярмарке "Химтехника-93" в Сокольниках и на салоне "Конверсия-93" в 1993 году, на выставках "Конверсия-94", "Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК", "Наука-техника-город-94", "Технические вузы Ыосквы-городу" в 1994 году, а также на выставках "Достижения высшей школы" и "Иновационная деятельность высшей школы" в 1995 году. Приборы удостоены золотой и двух серебряных медалей ВВЦ.

На прибор для оценки качества мяса по цвету с оптоволоконным щупом получено положительное решение на авторское свидетельство 25.11.93 по заявке N 5055085/13 от 17.07.92.

Потенциальными потребителями данных приборов могут быть предприятия Агропромышленного комплекса, фермерские хозяйства, научно исследовательские лаборатории. 4

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы, включая авторское свидетельство.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 140 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 20 рисунков, 40 страниц приложения. Библиография включает 66 наименования работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. •

Во введении дано обоснование актуальности темы, определены цель и задачи исследований.

Первая глава посвящена изучению процессов, влияющих на изменения цвета мяса и мясопродуктов, пигментов мяса, определяющих его цвет. Показаны основные свойства мяса с дефектными отклонениями качества (PSE и DFD) и его целенаправленное использование. Рассмотрены различные цветовые шкалы, используемые для цифрового обозначения цвета. Систематизированы методы и приборы определения интенсивности окраски мяса и мясопродуктов (сх.1). Показано преимущество объективных методов оценки качества мяса по цвету по сравнению с субъективными. Рассмотрены современные отечественные и зарубежные приборы для объективной оценки качества мяса. Изучение научно-технической и патентной литературы позволило сформулировать технические требования к прибору для оценки качества мяса по цвету.

Во второй главе дано описание методики и техники экспериментального исследования.

Для проведения экспериментальных исследований по отбору проб мяса разного качества (PSE, N и DFD) на Московском мясокомбинате проведены контрольные переработки молодняка КРС, поступающего из хозяйств Московской и Калужской областей.

Объектом исследования явился молодняк КРС-бычки черно-пест-

5

Систематизация методов и приборов определения интенсивности окраски мяса и мясопродуктов

Схема I

метод

Интенсивность окраски .мяса и мясопродуктов —(Субъективный метод!

;crari»er/«? лабораторные средства измерения

Визуальная оценка

Приборы для оценки цветовых характеристик поверхности образца

Приборы для оценки цветовых характеристик с проникающей способностью

Индивидуальная оценка

Приборы за рубежом

Спектрофотометры: ■ -"Unlcam-SP-500", -"Бекмана" -"Zeiss Specol" (Германия} Наличие монохрама тора.Физ.■ анализ(отражение , рассеивая. Х-335-880 нм

Сгтектроко- лоримётры -"Goefo" (Германия) -"Hunter" Labfcm -"KF-2" (Польша) - "ЛовШон-да"-тин-тометр Наличие шильтров. Шкала 1 б. -100 чер. Шкала 100 бел.-О.чер йХ1>йЛ2>10 Физический анапиз-... Измеряют Ш и 1ав

Твехстиму- Д5НЫЙ ...КОТО рамёгр Психофизический ^ анализ

Гониометр Физ.анализ связанный с геом.хар ми объекта

Отечественные приборы

Спектрофотометры -"05-14", -"Мулъти-фотометр SQ21"

Спектроко лориметры -"Спектро

тон", -"Радуга" -"Пульсар"

Компара-tod цвета "KQ-2" .

Для оценки качес. мяса по . цвету со смотр.окн

Наличие мо-нохроматора

Для измерения белизны

Наличие фильтров. Изме ряют коорд. ЦЕета ХУ2, [.ав.Погреш ность не ■ более 0,01.

Измеряет от ношение 2-х близких- па -цвету образ цов.Погреш. не более 0,01.

Измеряет козфф.отражения в дли нов.области Перен.комп. Х-670НМ

Поиборы на основе волоконной оптики

-"ПСО" (Англия) Измеряет интенсивность рассеянного света.

-"Зисс-Зонакс" (США) Предусматривает наличие раздвоенного светового щупа. -

-"Мег.гоп - Со1ог-.теъ'.' (К-анада) Мультиспектра льное зондиоо вание:>400-' 941 нм.Измеря ет водосвязы-ваощую сдоеоб-ность. '

-"ПСМ-01" Прибор туття Измеряет коэффициент отра! в 7\ЛИНП

ки кач.мя са по цве ту. с опто воконным щупом волновой области. Х-600-720 НМ.

(Экспертная I оценка

Сравнение по' шкале Мансела "

Сравнение объекта с эталонами

Метод

парных

сравнений

Винконеийская 5-ти бальная система

Сравнение со I справочными I цветными ■

[Сравнение с !окрашенными |пластмассовы-■¿.адиэталонами

рой породы в возрасте до 2 лет с предубойной выдержкой в течении' 24 часов. Приемку, предубойную подготовку.и переработку осуществляли в соответствии с требованиями технологических инструкций. Режимы оглушения, процесс обескровливания и условия переработки туш были идентичны для всего опытного поголовья.

Основным показателем, характеризующим качество мяса в парной и охлажденной туше, выбрана величина рН.

В соответствии " с поставленной задачей были отобраны пробы мышечной ткани m.l.dorsi разного качества с использованием технологической инструкции по классификации говядины и свинины на ■ группы качества ( Утверждена 01.11.93 директором ВНИЖПа). Технологическая инструкция по классификации

говядины и свинины на группы качества Мясо (PSE, N, DFD) Значение

PHl рН24

N >6-, 2 5,6-5,8

PSE <6,2 =pHi

DFD >6,5 =pHi

Недостаток оценки качества мяса по рН - возможность ошибки при ■ сортировке мяса на группы качества, а также сложность осуществления последовательных измерений в производственных условиях - pHi (через 1 час после убоя) и pIÎ24 (через 24 часа холодильного хранения).

Число параллельных опытов р, каждой точке плана эксперимента с учетом рекомендаций принято,т=3.

Оценку цветовых характеристик мяса проводили на тушах после 24-х часов холодильного хранения при температуре +4°С. В связи с тем, что процесс гликолиза мяса PSE и DFD и скорость его протекания существенно отличается от нормального мяса, то соответственно и цвет зтого мяса будет отличаться. Этот фактор при про-

7

чих идентичных условиях позволяет принять оценку цветовых характеристик мяса как один из возможных вариантов сортировки туш.

На отобранных образцах мышцы l.dorsi разного качества Р5Е, N.DFD в лабораторных условиях проводили также.измерение интенсивности окраски мяса с помощью колориметра "Спектротон".

. Важным параметром прибора является минимально необходимый размер тестовой площадки образца. На рис.1 приведены спектры отражения образца мяса N, измеренные на приборе "Спектротон" при различных диаметрах входного отверстия (3,5,7,9,11,13,15 мм). При диаметре отверстия 11 мм спектр отражения искажается, так как с уменьшением радиуса пятна-света доля потерь увеличивается (рис.1). Следовательно, уменьшение диаметра отверстия менее 15 мм нежелательны. Исследования диаметра входного отверстия более 15 мм не проводили из-за функциональных возможностей прибора.

Статистическая-обработка экспериментальных данных выполнена на IBM PC/IT. .

Третья глава - посвящена экспериментальным исследованиям. Исследования цвета мяса*проводили в системе координат XYZ в диапазоне длин, волн от 380 до.700 нм с экспозицией через каждые 10 .ч ед. Цвет образцов мяса измеряли на поверхности и на .свежем срезе образца, ' направляя луч света поперек и вдоль направления мышечных волокон. .

Параллельно с инструментальным методом -определения спектров отражения проводили экспертную оценку качертва мяса по . девяти-бальной шкале с учетом переходных форм от ярко выраженных дефектов к норме: 1балл - темное-бордовое; 1,5 - бордовое; 2 - светло-бордовое; 2,5 - темно-красное; 3 - красное; . 3,5' - свет-ло:красное; .,4 - темно-розовое; 4,5 - розовое ; 5 - светло розовое. Образцы мяса DFD имели экспертную оценку от 1 до 2; образцы мяса N - от 2,5 до 3,5; образцы мяса PSE - от 4 до 5. 8

"Рис.Г Спектры отражения мяса с экспертной оценкой 2,6, измеренные о различным диамзгром входного окна

Рис.2Спектры отражения мяса ----о----Р5Е. -----«----ЛЭД

Характерные спектры отражения образцов мяса БРИ с экспертной оценкой 1 и РБЕ с оценкой 5 приведены на рис.2. Как видно из рисунка, наиболее ярко выраженные различия коэффициентов отражения мяса (Р5Е и наблюдаются в длинноволновой области спектра. Причем, чем больше длина волны, тем сильнее растет коэффициент отражения соответственно с ростом экспертной оценки. Это позволяет значительно редуцировать предположительную схему анализа данных: чтобы различать ■ сырье с различной экспертной оценкой нет необходимости ни в регистрации полного спектра отражения, ни в измерении вклада в отражение различных составляющих спектра, достаточно измерить полный коэффициент отражения в области 500-720 нм.

По результатам статистической обработки экспериментальных .данных установлено, что разница коэффициента отражения достоверна не только между классами Р5Е, N. БРО,■ но и внутри классог между группами мяса с различной экспертной оценкой. Следовательно коэффициент отражения зависит от класса мяса. ■

Проведены исследования на образцах' мяса путем сравнен® коэффициентов отражения, полученных для свежего среза и среза, контактировавшего с воздухом в течении суток. Отмечено, что дж мяса с дефектом БРБ и N явных различий интенсивности окраски № наблюдалось, а для мяса с дефектом РЗЕ была ощутимая разница ! .окраске за счет образования оксиформы. Различия в спектрах отра жения дезоксиформы и оксиформы мяса РБЕ (экспертная оценка 5 незначительны и разница в координатах цвета и цветности практи чески не превышает ошибок измерений (рис.3 ). Следовательно, дл разделения сырья на классы не является существенным будут ли из мерения интенсивности окраски мяса проводиться снаружи (оиЪ) ил на свежем срезе (Ш.

■ Проведены исследования на образцах в зависимости от ориек

си

0.0

- -II- г"' Ч)

« ' - ¡11 1 оп( Ч

Р V

/

300 400 В00 600 . 700

Лчяяа волна .Л, ИМ

800

Рис.3 Спектры отражения мяса РЯБ с агспертной оценкой б,измеренные со свежего орезасиг; и среэа,контактировавшего с воэдух'ам

14

12

х'

(И

Ь"

«

& 8

о

3

е - у ■ '6

- т х 1 /

< уИ

/ Г У —

< / И

/ < 1—;— \ \ 1 1

> 1 2 3 4 5 6

Экспертная оценка [}

Рио43ависимость координат цвета X и У от экспертной оценки V

тации мышечных волокон. Результаты измерений и их математическая обработка показали,что отражение от плоскости, параллельной1 (11) волокнам, несколько меньше, чем отражение от плоскости, перпендикулярной (1-) волокнам, для мяса с дефектом ОРБ и больше для мяса N. РЗЕ.. Сделать окончательный вывод в данном направлении исследования представляется преждевременным. Необходимо набрать более широкий спектр данных и комплексно их проанализировать. Как показывает статистическая обработка результатов исследований, эта разница недостоверна. Следовательно, измерение, сделанное тем или иным способом, не может дать заметного преимущества перед альтернативным способом.

Как показано выше, существенной разницы между тем.или иным способом измерения.нет. В дальнейшем были использованы данные, полученные в опытах с отражением света от свежего среза, выполненного параллельно.волокнам и с полным (15 мм) диаметром входного отверстия прибора.

На рис.4, 5 приведены зависимости координат цвета Х,У (рис.4 ); суммарного коэффициента отражения (Х+У+г), а.также 1 (рис.5 ) от экспертной оценки. Видно,что все три координаты цвета меняются симбатно, возрастая с ростом оценки. При этом координата 2 растет несколько медленнее, чем остальные, что соответствует меньшим значениям отражения в области 450 нм по сравнению с более длинноволновой областью спектра (рис.5). Зависимость координаты цвета X и экспертной оценкой и выражается следующим уравнением регрессии: •

X (11)-4,48+1,911). (1)

(при 1М Х-6,39; при и-5 Х-14,03). •

Зависимость координаты цвета У и экспертной оценкой и -уравнением регрессии: •

У (и)-3,62+1,5211 (2)

N

Г

§25

«|20

««15 но

3) К

о о и с

С >- г л /

« - Х + У г . у И-

}

<

2 3 А экспертная оценка и

6

Рис.5 Зависимость координаты цвета2 и полного

коэффициента отражения (X^У^ 2) от экспертной оценки 1Т

Я

сь

< . < \ « < 1 ,80

о \°1 < > « с О о в 001

О 1 2 «5 4 5 Б

экспертная оценка и

Рис.6 Зависимость среднего показателя водородных ионов рН ог экспертной оценки ЛГ

(при U-l Y-5,14; при U-5 Y-11,22). .

Зависимость координаты цвета Z и экспертной оценкой U -уравнением регрессии:

Z(U)-4,1+1,27U , (3)

(при U-l Z-5,.4; при U-5 Z-10,5).

Зависимость общего коэффициента отражения B-X+Y+Z и экспертной оценкой U - уравнением регрессии:

B(U)-12,24+4,721) (при U-1 В-16,9; при U-5 В-35,8). (4) *

С целью выявления наиболее приемлемых параметров для разделения сырья на классы, исследована корреляция между показателем .водородных, ионов рНср, коэффициентом отражения в длиноволновой области ( координата цвета цвета X ) и экспертной оценкой. Показано, что рНср будет максимальным для мяса DFD, промежуточным .для N и минимальным,для PSE.

На рис.6 представлены значения рНср от экспертной оценки. Зависимость среднего показателя водородных ионов pHcp-(pHi+pH24)/2 и экспертной оценкой U выражается следующим уравнением регрессии:

pHcP(U)-U/(0,17U - 0,042) (5)

(при U-1 рНср-7,87: при U-5 рНср-6,19).

Из графика видно что существует определенная статистическая зависимость между данными величинами (коэффициент корреляции R-0,80). При критерии надежности В-0,99 относительная'погрешность измерения £-6,8%.

На рис.7 представлены значения рНср от X. Зависимость среднего показателя водородных ионов рНср и координатой цвета X выражается следующим уравнением регрессии:

Х(рНср)-рНср/(0,53рНср - 2,8) (6)

\При jjncp"О л-j.D,uoJ при JJiicp"' >ч л-и,и/ ) .

14

18 16 14 12

х

СбЮ

е>

(В

ш а

Й 8

а х

3.6

о 0 1?=0,84

; о 18° 1 С \о 0

* о В

°8 \ с 0 ° V о ° <Л \ оо

\ ° \ О \ о о в о

• в 8° о , "о О

5Н ^

8

Рис.7 Корреляция координаты цвета X и среднего показателя водородных ионов рН

6

Корреляция между этими двумя величинами №-0,84). Принимая во внимание, что коэффициент корреляции между X и экспертной оценкой равен 0,96 (рис.4), можно заключить, что коэффициент отражения в длинноволновой области - наилучший физический параметр для классификации мяса инструментальным методом.

Анализ полученных экспериментальных данных позволяет * сформулировать следующее:

-изменения отражения не обусловлены изменениями рНсР, а оба параметра непрямым образом отражают изменения физико-химических свойств и структуры мяса;

-коэффициент отражения в длинноволновой области более подходит для промышленного разделения сырья на классы, так как имеет большую корреляцию с экспертной.оценкой и для его - определения требуется однократное измерение, тогда как для определения рНср необходимо измерять рН, у, одного и того же образца 2 раза..

На основании выполненных аналитических и экспериментальных исследований, сформулированы требования,предъявляемые к прибору: -оптический диапазон измерения общего коэффициента отражения должен лежать в пределах 500-720 нм;

-измерительное окно должно быть не менее 15 мм в диаметре; -измерения могут проводиться как в плоскости, параллельной волокнам, тдк и в плоскости, перпендикулярной волокнам;

-результат измерения не будет зависеть от того, на каком срезе выполнены измерения - свежем или бывшем в контакте с воздухом в течение 24 часов. Важно, чтобы измерения проводились единобразно.

Четвертая глава посвящена разработке и созданию прибора для оценки качества мяса по цвету двух модификаций: со смотровым окном и с оптоволоконным щупом.

Оптическая схема' опытного образца прибора для определения

качества мяса по цвету со смотровым окном представлен на рис.8.

Принцип работы прибора основан на измерении интенсивности диффузионно отраженного света от мяса при освещении в определенной области спектра. Необходимый спектральный диапазон от вольфрамовой лампы накаливания выделяется комбинированным стеклянным светофильтром. В качестве детектора отраженного света используется фотодиод. Сигнал с фотодиода усиливается двухкаскадным усилителем и после аналого-цифрового преобразования фиксируется на жидко-кристаллическом индикаторе . Источники питания лампы и микросхемы стабилизированы. Для периодической проверки и настройки чувствительности прибора используется стандартное свето-рассеивающее стекло.

Для измерения интенсивности отраженного света прибор устанавливают приемным окном на наружный- участок объекта. Проводится сброс и обнуление показателей, индикатора. ' Далее включается источник света и производится измерение.

Разработанный опытный образец прибора апробирован в производственных условиях (АО "Микомс") на сырье КРС (бычки до 2-х лет) и в колбасном производстве. Полученные данные позволили разработать эталонную шкалу показаний прибора: , -мясо №0-показания прибора 80-150 единиц; -мясо N -показания прибора 180-250 единиц; -мясо РЭЕ - показания прибора 280-350 единиц. В,процессе научных изысканий и на основе полученных результатов исследований разработан и изготовлен опытный образец призора для оценки качества мяса по цвету с оптоволоконным щупом..

На рис.9 представлен вариант конструктивного исполнения иг-ш оптоволоконного щупа; на рис.10 - оптическая 'схема оптоволо- . сонного щупа; на рис. И - схема, прибора.

Прибор состоит из. выносной иглы с рукояткой и регистрирую-

17

09

/ - ламасг ; " ,5f7 - блок ги/такия ;

2 - ñuHja ; УС - усилитель сигнала j

3 - âua/ррагма ; АЦП- ансмогоцй<рроеой npeo&pajoßawe/Tb

4 - cSemoxx//7smpj>/ ; , Ж/Ctf- жидкокрастсмииееке/й -Г - сротодиод) индикатор.

Рис. 9 Игла оптоволоконного щупа

-корпус ;;гль: ¿-фотодиод регистрирующий

■ рукоятка ' '/-диафрагма

о-диа^рагма

■ллНЗо. 9-диафрагма >

опорный Ю-светоБод

Рис. ю • Оптическая схема оптоволоконного щупа

Рис. II . Схема прибора

Прибор состоит из выносной иглы с рукояткой и регистрирующей системы, смонтированной в отдельной коробке и соединенной с рукояткой кабелем. Б корпусе иглы размещены светодиод, линза, опорный и измерительный фотодиоды, диафрагмы и световод .

Прибор работает следующим образом. После введения иглы в объект анализа нажимается кнопка включения прибора на коробке с регистрирующей системой.Загорается светодиод, свет которого линзой фокусируется на верхний торец световода. Часть света отражается поверхностью световода и падает на опорный фотоприемник. Вошедший в световод свет распространяется по нему до выходного конца иглы и выходит в анализируемый объект (так как угол заострения меньше угла полного внутреннего отражения). Часть света отражается от объекта, попадает обратно в световод, проходит по нему до верхнего конца, отражается от торцовой поверхности световода и попадает на измерительный фотоприемник. Сигналы с фотоприемников усиливаются предварительными усилителями, расположенными непосредственно в рукоятке для уменьшения наводок, поступают на усилители и после усилителя в блок делителя, где находится их отношение. Далее сигнал, пропорциональный доле отраженного света, поступает в аналого-цифровой преобразователь и высвечивается на цифровом табло индикатора. Эти показания считыва-отся оператором.

Проведены климатические испытания прибора.

Сортировку мясного сырья с помощью приборов производят на эснове сравнения измеряемых величин с эталонами, соответствующими определенным группам качества мяса.

В настоящее время разработана опытно - промышленная партия фиборов для оценки качества мяса по цвету в количестве 3 штук юдификации (ПСМ-01).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИБОРА (ПСМ-01)

1. Диапазон показаний - от ООО до 1000. >

2.Время установления показаний - не более 10 сек.

3.Отклонение'показаний по контрольному образцу от номинального значения в течение 30 мин - не более ±5£.

4.Фиксируемое значение--коэффициент отражения

5.Длина волны максимума спектра излучения - 670 нм

6.Питание от аккумуляторной батареи,.обеспечивающей возможность автономной эксплуатации в течении 8 часов или 220В через зарядное устройство • , '

7.Масса прибора - не более 1кг •

8.Средняя наработка на отказ -1000 ч. '

В основу работы ПСМ-01 положен принцип регистрации светового потока, отраженного, от мышечных волокон мясного сырья в определенном спектральном диапазоне. - Разработана КД и паспорт на опытную партию приборов.

. В.процессе проведения апробации опытного образца прибора с оптоволоконным щупом разработан зкспресс-метод оценки качества мяса по цвету. В соответствии с поставленной задачей исследованы туш КРС разного качества (бычки в возрасте до 2-х лет) в производственных условиях АО "Микомс".

Измерение интенсивности окраски мяса проводили на тушах после их охлаждения при температуре 0-4°С в течение 24 часов прибором для оценки цвета с оптоволоконным щупом путем ррокалы-вания мышечной ткани "проникающим зондом" непосредственно в мышце l.dorsi на уровне 9-10 ребра на глубину 50-70 мм. Через 30-40 сек.на цифровом табло регистрирующего блока фиксировали показания прибора. Способ оценки экспресс-методом мясного сырья основан на определении коэффициента отражения света в спектральной области 600-720 нм. За счет моментального преобразования сигналов фотодиодов прибора получают результат, считываемый с табло 22

индикатора за 30-40.сек. Этот результат сравнивают с эталонной шкалой, разработанной для мясного сырья КРС разного качества.

Параллельно в мышце измеряют величину рН в парном

мясе и после 24 часов охлаждения /рН24/- Показания прибора фиксируют. -

Соотношение туш, рассортированных на группы качества по величине рН и цвету, представлены в табл.

Соотношение туш разного качества Таблица

Сортировка по величине Количество туш в группе,%

PSE N DFD

РН Интенсивность окраски 16 10 74 15 9 76

Таким образом зкспресс-метод и прибор для его осуществления позволяют быстро и с высоким уровнем точности определить качество исследуемого мяса.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1.Установлен диапазон длин волн, позволяющий выявить различия в интенсивности окраски мяса PSE, N, DFD, а также переходные формы от нормального качества к PSE и DFD. На основе проведенных аналитических и экспериментальных исследований показано, что для объективной оценки качества мяса по цвету достаточно коэффициента отражения в длинноволновой области.

2.Выявлены незначительные изменения отражающих свойств мяса в зависимости от ориентации мышечных волокон. Измерения, сделанные тем или иным способом, не .могут влиять на сортировку мяса по даету.Показано,что разница отражающих свойств мяса с поверхности шх слоев мышечных волокон и со свежего среза недостоверна, т.е. зт класса мяса в основном зависит общий коэффициент отражения.

3.Определена корреляция между экспертной оценкой U и коэффициентом отражения в длинноволновой области X.

4.Показано, что изменения отражения не обусловлены изменениями рНСр, а оба параметра не прямым образом отражают изменения физико-химических свойств и структуры мяса.

5.Установлено, что коэффициент отражения в длиноволновой области - объективная величина оценки качества мясного сырья по цвету, имеющая большую корреляцию с экспертной оценкой.

6.Разработаны приборы для оценки качества мяса по цвету с оптоволоконным щупом и со смотровым окном, позволяющие проводить экспресс-оценку качества мясного сырья по цвету в производственных условиях.

".Разработан экспресс-метод оценки качества мяса по цвету, позволяющий уменьшить трудоемкость, сократить время анализа и объективно оценивать интенсивность окраски мясного сырья.

По содержанию диссертации опубликованы следующие работы:

1.Чижикова Т.В., Андреенков В.А., Заломнова О.Н. Прибор для сортировки мясного сырья. //Мясная промышленность. 1992. N4. С.9-10. .

2.Чижикова Т.В., Солнцева Г.Л., Заломнова О.Н. Оценка по цвету качества мяса и мясных продуктов. //Мясная индустрия. 1993. N 6. С.17-18.

З.Чижикова Т.В., Заломнова О.Н. Прибор для оценки качества мяса по цвету. //Тезисы докладов научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. М.: ЦНИИТЗИ "Хлебпродинформ". 1994. С.58.

4.Пол.решение N 5055085/13, РФ. Способ оценки качества мяса и прибор для его осуществления. /Чижикова Т.В., Бусел Е.П., Андреенков В.А., Аняков Е.В., Рогов И.А., Заломнова О.Н. 1993г. 24