Физические принципы исследования молока с использованием акустических и оптических волн
Молоко – это продукт, требующий контроля качества на всех этапах производства: от молочной фермы и переработки на молочном заводе до готовой продукции. Самые важные компоненты молока, жир и белок, определяют качество и цену сырого молока, отражают физиологическое состояние стада и при этом служат объектами фальсификации. Современные объемы и темпы производства требуют простых, быстрых, рентабельных и точных аналитических методов, все больше производителей отказываются от методов, где применяются химические реактивы, требуются лаборанты, обладающие специальными знаниями и опытом, и отдают предпочтение оборудованию на основе быстрого анализа. В обзоре рассмотрены основные физические принципы, лежащие в основе методов для экспресс-определения основных компонентов молока, рассмотрены их физические принципы, возможности и фундаментальные ограничения. Особое внимание в обзоре уделяется подходам на основе использования акустических и оптических волн, а также при их комбинировании. Акустические измерения могут предоставить информацию о содержании жира и белков, распределении частиц жира по размерам, об изменениях биофизических свойств молока с течением времени, содержании специфических белков и загрязняющих веществ. Кратко описаны основные принципы ультразвуковых методов, таких как измерение спектров пропускания, эхо-метод, устройство акустического интерферометра и метод пьезоэлектрического микровзвешивания; приведены параметры молока, измеренные с их помощью, включая частотные диапазоны и точность измерения. Оптическая спектроскопия – это быстрый, неразрушающий, точный и надежный инструмент для определения основных компонентов и распространенных примесей в молоке. В то время как спектроскопия в среднем инфракрасном диапазоне является хорошо зарекомендовавшим себя автономным лабораторным методом для регулярного контроля качества молока, технологии ближнего инфракрасного диапазона обеспечивают относительно недорогие и надежные решения, подходящие для применения на местах и в производственных помещениях на доильных фермах и молочных производствах. Другие методы, обсуждаемые в этом обзоре, включая рамановскую спектроскопию, атомную спектроскопию, молекулярную флуоресцентную спектроскопию, также используются для анализа молока, но гораздо менее широко. В конце обзора рассмотрены принципы работы перспективных устройств, сочетающих в себе преимущества акустических и оптических методов.
Авторы: Н. В. Мухин, Г. A. Коноплев, О. С. Степанова, А. Е. Смирнова, E. C. Бородачева
Направление: Физика
Ключевые слова: Акустические и оптические волны, распространение волн в конденсированных средах, акустические и оптические свойства молока, ультразвуковые измерения, спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона, спектроскопия среднего инфракрасного диапазона, спектроскопия комбинационного рассеяния света, спектральный анализ молока
Открыть полный текст статьи