способ оценки уровня инжекции мясного сырья и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ оценки уровня инжекции мяса, предусматривающий подготовку образца и заключающийся в измерении напряжения поляризации образца, отличающийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости, повышение объективности и достоверности анализа на образец объемом 3-4-см ³, расположенный между двумя электродами, выполненными из нержавеющей стали, воздействуют постоянным электрическим током напряжением 3 В, на электродах измеряют напряжение поляризации образца мясного сырья, производят низкочастотную фильтрацию сигнала, вычисляют максимальное и установившееся значение отфильтрованного сигнала и оценивают уровень инжекции с учетом полученных результатов по формуле

Y²=46362,7-3276,6·U_max ²-21853,3/U_уст-13703,1·U _уст,

где Y - уровень инжекции, U_max - максимальное значение фильтрованного сигнала; U_уст - установившееся значение фильтрованного сигнала.

2. Устройство для оценки уровня инжекции мясного сырья, отличающееся тем, что содержит первичный преобразователь с двумя измерительными электродами, соединенными с первым и вторым входами аналого- цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу микро-ЭВМ, второй вход которого соединен с памятью, третий - с клавиатурой, а первый выход подключен ко входу дисплея, второй выход соединен с управляющим входом коммутатора, а третий - со входом адаптера подключения к ПК по последовательному интерфейсу, при этом второй вход коммутатора соединен с первым выходом источника питания, а выход подключен к резистору, который соединен с первым измерительным электродом, а второй измерительный электрод подключен ко второму выходу источника питания.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что первичный преобразователь выполнен в виде приспособления для размещения образца сырья, состоящего из основания и крышки, выполненных из непроводящего материала, на которых закреплены измерительные электроды, выполненные из нержавеющей стали, при этом крышка фиксируется на основании таким образом, что электроды отстоят друг от друга на постоянном расстоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к методам определения качественных показателей мясного сырья, в частности оценки количества инъецированного рассола в отдельные части отрубов (далее уровня инжекции) мясного сырья. Цель изобретения - сокращение времени и повышение объективности и достоверности анализа. Для достижения цели на образец, взятый в объеме 3-4 см³, воздействуют электрическим током от источника постоянного напряжения, измеряют и фиксируют возникшее на образце напряжение в течение 70-80 секунд, с момента воздействия электрического тока, вычисляют максимальное и установившееся значения напряжения и оценивают уровень инжекции с учетом полученных значений по соответствующим формулам. Устройство для оценки уровня инжекции мясного сырья (фиг.3) состоит из первичного преобразователя (ПП) 1, представляющего собой приспособление для размещения образца с двумя измерительными электродами 2 и 3, соединенными с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 4, который подключен к микро-ЭВМ 5, входы которого соединены с памятью 6, клавиатурой 7, дисплеем 8, а выходы с управляющим входом коммутатора 9 и с адаптером 12 подключения к ПК по последовательному интерфейсу. Управляемый вход коммутатора соединен с первым выходом источника питания (ИП) 10, а управляемый выход - с ограничительным резистором 11, который соединен с первым измерительным электродом 2. Второй выход источника питания 10 соединен со вторым измерительным электродом 3. Питание микро-ЭВМ осуществляется от источника 13 через выключатель 14.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам определения показателей качества мясного сырья, а именно оценки уровня инжекции мяса, и может быть использовано для оценки количества рассола, введенного в мясо или оставшегося в нем в результате хранения при контроле выходной продукции в процессе глубокой переработки мясного сырья, а также сырья, поступающего на предприятия перерабатывающей промышленности.

Цель изобретения - повышение объективности, достоверности анализа и сокращение времени и трудоемкости оценки качества мясного сырья по уровню инжекции.

Известен способ оценки уровня инжекции, который заключается в измерении веса мясного сырья до инъекции в него рассола и после инъекции.

Недостаток данного способа состоит в том, что он не позволяет оценить уровень инжекции раствора в мясное сырье, поступившего на переработку, без его первоначального взвешивания, не позволяет оценить уровень инжекции в отдельно взятом отрубе мяса, а также отличается большой трудоемкостью. Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки, решая задачу повышения достоверности оценки уровня инжекции за счет использования свойства приэлектродной поляризации животной ткани.

Известно, что электропроводность животной ткани при пропускании через нее постоянного тока изменяется со временем. Для нативного мясного сырья, заключенного между двумя электродами, наблюдается нарастающее изменение его сопротивления, которое проявляется в нарастании напряжения на электродах при подключении их через ограничивающий резистор к источнику постоянного тока. Для такого сырья при включении тока напряжение на электродах, между которыми находится животная ткань, мало, затем оно быстро повышается до определенной величины и держится на этом уровне. Для мясного сырья подверженного инъекции раствора при включении тока напряжение на электродах, между которыми находится животная ткань, сначала быстро повышается до определенной величины, затем снижается и устанавливается на определенном уровне. Это явление, называемое приэлектродной поляризацией, используется в предлагаемом способе.

Способ реализуется следующим образом.

Берут образец сырья площадью 2-3 см² и толщиной 1,0-1,3 см и помещают его в первичный преобразователь, содержащий приспособление для размещения образца сырья, два электрода, выполненных из нержавеющей стали для отвода напряжения поляризации, имеющих контакт с образцом, и подключенный к одному из электродов ограничивающий резистор. На цепь, состоящую из резистора и электродов с размещенным между ними сырьем, скачком подают постоянное напряжение 3 В, измеряют и фиксируют напряжение поляризации, возникающее на электродах, с частотой дискретизации 10-20 кГц, с помощью измерительного устройства на основе микро-ЭВМ. Используя микро-ЭВМ, производят низкочастотную фильтрацию полученного сигнала и вычисляют максимальное и установившееся значения фильтрованного сигнала. Уровень инжекции определяют по нелинейной регрессионной зависимости

Y²=46362,7-3276,6·U_max ²-21853,3/U_уст-13703,1·U _уст

где Y - уровень инжекции;

U_max - максимальное значение фильтрованного сигнала;

U_уст - установившееся значение фильтрованного сигнала.

На фиг.1 представлен график, изображающий изменение напряжения поляризации образца нативного мясного сырья. На фиг.2 представлен график, изображающий изменение напряжения поляризации образца мясного сырья после инжекции в него раствора. Массив измеренных значений напряжения поляризации образца мясного сырья записывается в память микро-ЭВМ. По данным массива производится низкочастотная фильтрация сигнала путем свертки массива значений сигнала с массивом отсчетов импульсной характеристики низкочастотного фильтра с конечной импульсной характеристикой:

где y_k - k-й отсчет выходного сигнала фильтра;

h_n - n-й отсчет импульсной характеристики фильтра;

N - количество отсчетов импульсной характеристики;

x_k - k-й отсчет измеренного сигнала;

К - количество отсчетов сигнала.

Импульсная характеристика низкочастотного фильтра вычисляется известными методами. Параметры фильтра задаются таким образом, чтобы верхняя частота полосы пропускания не превышала 1/5 частоты сбора данных. Ширина переходной полосы (от верхней частоты полосы пропускания до нижней частоты полосы задерживания) и уровни пульсаций в полосах пропускания и задерживания выбираются таким образом, чтобы длительность импульсной характеристики фильтра не превышала длительности фильтруемого сигнала. Шаг дискретизации по времени определяется частотой сбора данных. Коррекция фазового сдвига отфильтрованного сигнала не производится.

Уровень инжекции определяют по регрессионной зависимости

На Фиг.3 изображена блок-схема устройства для оценки уровня инжекции мясного сырья.

Устройство для оценки уровня инжекции мясного сырья содержит первичный преобразователь, включающий в себя приспособление 1 для размещения образца сырья, выполненного в виде основания из непроводящего материала и крышки. На основании закреплен один измерительный электрод 2, а на крышке закреплен второй измерительный электрод 3. Крышка фиксируется на основании таким образом, что электроды, после ее установки на основание, отстоят друг от друга на определенном расстоянии. Измерительные электроды 2 и 3 подключены ко входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, выход которого соединен с первым входом микро-ЭВМ 5 второй и третий входы которого соединены, соответственно, с памятью 6, клавиатурой 7, а первый и второй выходы подключены, соответственно, к дисплею 8 и первому входу коммутатора 9, второй вход которого соединен с первым выходом источника постоянного тока 10, а выход подключен через резистор 11 к измерительному электроду 2, при этом второй выход источника постоянного тока соединен с измерительным электродом 3, кроме того, третий выход микро-ЭВМ 5 соединен с адаптером 12 подключения к ПК по последовательному интерфейсу, а питание микро-ЭВМ 5 осуществляется от источника 13 через выключатель 14.

Устройство работает следующим образом. Перед началом измерений выключатель 14 устанавливают в положение «Включено», микро-ЭВМ 5 подключается к источнику питания 12 и запускается. Кнопками клавиатуры 7 устанавливается режим работы «Настройка», в котором вводятся «атрибуты объекта измерений» (постоянные и переменные параметры, характеризующие образец сырья, уровень инжекции которого оценивается). Ввод «атрибутов объекта измерений» контролируется с помощью дисплея 8. После окончания установки «атрибутов объекта измерений» кнопками клавиатуры 7 устанавливается режим «Работа», при котором производятся измерения уровня инжекции. Образец помещают в приспособление 1 для размещения образца сырья, в котором располагают его между измерительными электродами 2 и 3 таким образом, что обеспечивается электрический контакт с электродами и образцом и задается определенная конструкцией приспособления толщина образца за счет его частичной деформации. Кнопками клавиатуры 7 на микро-ЭВМ 5 запускается программа измерения напряжения поляризации, по которой на управляющий вход коммутатора 9 поступает сигнал, подключающий выход источника постоянного тока 10 к цепи, ограничивающий резистор 9 - измерительные электроды 2 и 3. Напряжение поляризации, возникающее на измерительных электродах 2 и 3, снимается с них и поступает на вход АЦП 4. В АЦП 4 сигнал преобразуется в цифровой вид с частотой дискретизации 10-20 кГц и по шине обмена данными поступает на вход микро-ЭВМ 5, где фиксируется в памяти 6. Продолжительность измерения составляет 70 секунд. Полученный массив данных напряжения поляризации образца обрабатывается по формуле (1). В результате обработки образуется массив данных отфильтрованного сигнала, для которого вычисляются максимальное и установившееся значения и затем по выражению (2) вычисляется уровень инжекции. При этом на дисплее 8 высвечиваются порядковый номер и результат оценки уровня инжекции, который сохраняется в памяти 6. После заполнения памяти 6 или по желанию оператора устройство адаптером 12 подключения к ПК по последовательному интерфейсу и кнопками клавиатуры 7 обеспечивается возможность перемещения данных из памяти 6 в память ПК.

Пример. Оценку уровня инжекции мясного сырья проводили на образцах мяса, взятых из лопаточной и задней тазовой части туши крупного рогатого скота. Образцы поочередно помещали в приспособление 1 для размещения образца сырья, с измерительных электродов снимали и регистрировали напряжение поляризации образца. Затем с использованием оригинальных программ вычисляли характеристики отфильтрованного сигнала, для которого определяли максимальное и установившееся значения сигнала. На основании полученных данных рассчитывали уровень инжекции мясного сырья. В таблице 1 приведены результаты вычислений, U _max - максимальное значение фильтрованного сигнала; U _уст - установившееся значение фильтрованного сигнала, а также значений уровня инжекции, рассчитанной по полученным данным Y1 и оцененной методом взвешивания Y0. График сравнения результатов оценки уровня инжекции мясного сырья, полученный предложенным способом и полученный методом взвешивания, приведен на фиг.4.

Таблица 1
Результаты предварительной обработки сигналов поляризации образцов говядины
Образец №	Y0, %	Umax, В	Uуст, В	Y1, %
1	41,5	1,526	0,872	41,497
2	42	1,644	0,978	42,039
3	39,7	1,761	1,239	39,671
4	23,68	1,812	1,080	23,568
5	15,5	1,875	1,262	15,644
6	0	1,905	1,731	0
7	0	1,919	1,890	0

Предлагаемый способ оценки уровня инжекции мясного сырья позволяет оценить уровень инжекции в отдельно взятом образце мясного сырья как непосредственно после операции инжекции, так и в процессе его хранения. Кроме того, предлагаемый способ исключает трудоемкие операции, присущие при оценке уровня инжекции методом взвешивания (подготовка мясного сырья перед операцией инжекции для взвешивания, взвешивание, подготовка мясного сырья после операции инжекции для взвешивания, повторное взвешивание).