Разработка люминисцентной камеры

РАЗРАБОТКА ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ
КАМЕРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КАЧЕСТВА С/Х ПРОДУКТОВ ПРИ
СОРТИРОВКЕ
Выполнила: А.Наливалкина, 11 класс
МАОУ «Центр образования № 13
им. Героя Советского Союза Н.А.Кузнецова»
Руководитель: Е.В.Кирина, учитель математики
МАОУ «Центр образования № 13
им. Героя Советского Союза Н.А.Кузнецова»
Цель проекта Разработать люминесцентную
камеру для контроля качества над с/х
продуктами.
Задачи проекта
 рассмотреть существующие методы сортировки
продуктов;
 изучить явление люминесценции;
 применение люминесценции для исследования
качества продуктов.
В настоящее время около 90 % картофеля в России производится в
крестьянских (фермерских) хозяйствах по обычной технологии с применением
простейших средств механизации. Поэтому актуальной проблемой становится
оснащение этих хозяйств малогабаритной техникой, в частности для
сортирования качественного картофеля
Чертеж грохотной картофелесортировки
Картофелесортировка барабанная
1 — приёмный бункер; 2 — загрузочный транспортёр; 3 — гладкие ролики; 4 —
фигурные ролики для выделения мелких клубней; 5 — фигурные ролики для
выделения средних клубней; 6 — выгрузной транспортёр для крупных клубней; 7
— выгрузной транспортёр для средних клубней; 8 — выгрузной транспортёр для
мелких клубней.
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ КОНТРОЛЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Люминесценция – один из широко распространённых в природе видов излучения.
Она возникает в результате поглощения веществом энергии возбуждения и перехода
частиц из нормального в возбуждённое электронное состояние.
В сельском хозяйстве и пищевой промышленности использование люминесценции
основывается
на
различии
в
цвете
свечения
доброкачественных
и
недоброкачественных продуктов или на собственной люминесценции некоторых
индивидуальных составляющих продукта.
Люминесцентный метод анализа обладает рядом особых свойств, делающих его во
многих случаях совершенно незаменимым.
Любой метод анализа характеризуется следующими показателями:
1) абсолютной чувствительностью, характеризуемой наименьшим количеством
вещества, необходимого для проведения анализа;
2) относительной чувствительностью, характеризуемой минимальной долей примеси,
обнаруживаемой в исследуемом объекте;
3) возможностью сохранить анализируемое вещество в процессе анализа;
4) длительностью проведения анализа.
Люминесцентное свечение тел принято делить на следующие виды:
Фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ диапазона). Она, в свою очередь, делится на:
флуоресценцию (время жизни 10−9−10−6 с) - мгновенное свечение,
возникающее в момент возбуждения светящегося объекта;
фосфоресценцию (10−3−10 с) - длительное свечение, когда объект
аккумулирует световую энергию и расходует ее в течение длительного
времени
Схема
энергетических
уровней (снизу) и вид
спектров
поглощения,
флуоресценции
и
фосфоресценции
(сверху)
органических
молекул
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КАРТОФЕЛЯ
Следить за качеством продуктов растительного происхождения необходимо не
только в процессе сборки, выращивания и продажи, но также особое
внимание надо уделить процессу хранения. Только неповрежденные продукты
могут храниться долгое время, не теряя полезных свойств. Даже малый
процент поврежденных продуктов может сделать все содержимое хранилища
непригодным для употребления. Поэтому, прежде чем поместить продукты в
хранилище, необходимо их отсортировать.
Люминесцентный метод
сортировки, позволяющий отследить внутреннее состояние плодов даже на
самых ранних этапах порчи. Под действием ультрафиолетовых лучей вещества,
сообщающие нам о порче продуктов, люминесцируют определенным светом.
Картофель
в
дневном
и
ультрафиолетовом свете а– представлен
картофель в дневном свете; б -видим клубни в
ультрафиолетовом свете. Как можно заметить
из рисунка, свежий срез картофеля практически
не люминесцирует (картофель слева в центре),
срезы
2-ух
клубней
дневной
давности
люминесцируют точечно (два верхних), а также
между гнилой и годной частями на свежем
срезе выделяется ярко голубая граница.
а)
б)
При дневном освещении нельзя сказать о испорченности, но образец светится ярко-синим
при УФ свете. Это говорит о плохом качестве. Здоровый же картофель не люминесцирует при
УФ освещении. Значит, на производстве, оборудованном лампами УФ света, поврежденные
клубни смогут с легкостью отбраковываться.


Другим признаком плохого качества является подмороженность. При обычном осмотре
нельзя определить подморожен ли картофель. О хранении в неблагоприятных условиях
партии картофеля можно сделать вывод, разрезав несколько образцов и поместив их в
зону УФ освещения.
На ранних стадиях подмороженный картофель люминесцирует голубовато-белым в то
время как у здорового картофеля нет признаков люминесценции
Степень повреждения картофеля отражается на характере
люминесценции. Более подмороженные образцы имеют
голубовато-зеленоватую люминесценцию
РАЗРАБОТКА ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ КАМЕРЫ
В качестве улучшения предложено создание люминесцентной камеры - это
специальная установка, представляющая собой деревянную кабину,
окрашенную изнутри в черный цвет. В верхней части кабины помещался
источник УФ-света.
схема установки для люминесцентного анализа: а – теоретическое представление, б – полученное на практике.
а)
б)
На рисунке изображена схема установки для люминесцентного анализа. Она состоит
из следующих частей: УФ лампа 1 находится в кожухе 2; светофильтр 3,
расположенный под лампой, пропускает в нижнюю часть камеры только
ультрафиолетовые лучи. Они падают на расположенный, на дне нижней камеры,
исследуемый препарат 4. Его люминесценция наблюдается глазом или исследуется с
помощью соответствующей аппаратуры.
Для сортировки качественной продукции разработана
следующая установка, общий вид которой изображен
на рисунке
В ёмкость для сбора 1 поступает продукт, через
выходное отверстие продукт попадает на
конвейер 2, по конвейеру продукт
перемещается и проходит через
люминесцентную камеру, в которой
установлена видеокамера и управляющий
манипулятор. В люминесцентной камере с
помощью технического зрения осуществляется
осмотр продукта на наличие. В случае
обнаружения свечения, конвейер
останавливается, вычисляются координаты
продукта, который люминесцирует, и с
помощью манипулятора продукт поступает в
ёмкость для сбора некачественных продуктов
4. Продукты прошедшие анализ поступают в
ёмкость для сбора качественных продуктов 5.
1
2
3
5
4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, мы предлагаем оборудовать
люминесцентной камерой места сортировки
продуктов, так как метод люминесцентного анализа
позволяет определить не только испорченность
продукта, но и ее степень. Метод является наглядным,
простым и доступным. При сортировке картофеля на
конвейере такой анализ является наиболее удобным и
выгодным с точки зрения материальных, трудовых и
временных затрат. Такой способ может быть
использован в фермерских хозяйствах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:








Барашков Н.И. Люминесцентный анализ на службе здоровья/ Н.И. Барашков. М.: Наука, 1985. - 95с.
Данкворт П.В. Люминесцентный анализ в фильтрованном ультрафиолетовом
свете/ П.В. Данкворт. - М.: Мол гвардия, 1931. - 95с.
Кириллов В. В. Современные спектральные методы анализа, используемые в
пищевой промышленности / В. В. Кирилов. СПб.: СПбГУНиПТ, 20с.
Красников В. В. Спектральный люминесцентный анализ пищевых продуктов / В.
В. Красников, Е. И. Тимошкин, А. В. Титкова. М.: Агропромиздат, 19с.
Кощеев А.К., Лившиц О.Д., Добросердова И.И. Люминесцентный анализ пищевых
продуктов. Пермь: Пермское книжное издательство, 1974.
Дикий Б.Ф., Иващенко Б.П., Коган Ф.И. Применение люминесцентного анализа в
пищевой промышленности. Центрпищепром, М., 1961.
Зорин В.П., Черенкевич С.Н. Исследование с помощью люминесцентных методов
патологических изменений в молоке при мастите. Тез.док. Вс. науч. совещ.
"Люминесцентные методы исследования в сельском хозяйстве и
перерабатывающей промышленности", Минск, 1985.
В.Н. Гиренко, М.И. Голланд. Люминесцентный анализ картофеля, овощей, плодов
и других товаров. Г. И. Торговой литературы. М. 1954.