Разработка процессов и аппаратов для контроля качества продуктов в СВЧ диапазоне тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат технических наук Никонов, Фёдор Борисович

• Никонов, Фёдор Борисович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Никонов, Фёдор Борисович

Введение

1. Глава 1. Обзор Информационных источников б

1.1 Генетически модифицированная продукция (ГМП). Проблемы и перспективы 6 использования.

1.2 Новые характеристики, чаще всего «прививаемые» растениям посредством 7 генной инженерии

1.3 Наиболее впечатляющие достижения

1.4 Преимущества генной инженерии

1.5 Проблемы и перспективы

1.6 Экологические риски

1.7 Медицинские риски

1.8 Социально-экономические риски

1.9 Перспективы генной инженерии

2. Глава 2 Теоретическая часть

2.1 Описание устройства для контроля

2.2 Описание планируемых экспериментов

3. Глава 3 Практическая часть

3.1 Метод микроволновой томографии

3.2 Измерение влажности

3.3 Выбор и проведение эксперимента по измерению влажности

3.3.1 Метод высушивания

3.3.2 Дистилляционный метод

3.3.3 Экстракционные методы

3.3.4 Химический метод

3.3.5 Метод СВЧ влагометрии

3.3.6 Нейтронный метод

3.3.7 Инфракрасные влагомеры

3.3.8 Кондуктометрические датчики

3.4 Выбор и обоснование метода на основе экспериментальных данных

3.4.1 Влагомер для порошковых материалов

3.4.2 Датчик влажности для формовочной смеси

3.4.3 Датчик влажности для зерна

3.4.4 Автоматическая влагоизмерительная установка дискретного действия АДВ

3.4.5 Обоснование возможности измерения влажности

3.4.6 Данные результатов измерения влажности мяса

3.5 Измерение параметров объекта в волноводе 47 3.5.1 Измерение фазы в прямоугольном волноводе

3.6 Измерение параметров объекта с помощью антенной решётки

3.6.1 Выбор излучающего элемента

3.6.2 Выбор элементной базы системы возбуждения

3.6.3 Расчёт параметров антенной линейки

3.6.4 Расчёт системы возбуждения

3.6.5 Метод измерения диаграммы направленности антенны

3.6.6 Стенд для измерения диаграммы направленности

3.6.7 Стенд измерения КСВ входа антенны

3.6.8 Схема лабораторного аппарата для контроля качества продуктов в СВЧ 75 диапазоне

4. Глава 4 Результаты измерений

4.1 Результаты анализа продуктов при различной влажности продукта с помощью 77 измерения амплитудных и фазовых характеристик сигнала, проходящего через объект

4.2 Результаты анализа продуктов при различной температуре продукта с 88 помощью измерения амплитудных и фазовых характеристик сигнала, проходящего через объект

4.3 Данные о влиянии различных образцов на коэффициент стоячей волны (КСВ) антенны

5. Выводы 101 Источники информации 103 Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процессов и аппаратов для контроля качества продуктов в СВЧ диапазоне»

Диссертационная работа направлена на разработку аппаратных решений для экспресс -диагностики качества пищевых продуктов, в том числе генетически изменённых, с применением СВЧ техники.

К сожалению, в условиях современной жёсткой экономики наличие маркировки на упаковке продукта не может полностью гарантировать соответствие содержимого указанной информации. Доступные методы анализа продукции, например биохимические или молекулярные, не могут быть проведены без нарушения целостности продукта (взятие пробы) и, кроме того, они достаточно трудоёмки и длительны, что существенно усложняет и замедляет процесс квалиметрии [1-9, 11-14].

Любое растение или животное имеет тысячи различных признаков. Например, у растений: цвет листьев, величина семян, наличие в плодах определённого витамина и тому подобное. За наличие каждого конкретного признака отвечает определённый ген. Ген - от греческого genos, и переводится как "род", "происхождение". Ген представляет собой маленький отрезо-чек молекулы ДНК и генерирует или порождает определённый признак растения или животного. Если убрать ген, отвечающий за появление определённого признака, то исчезнет и сам признак, и наоборот, если добавить, например, растению новый ген, то у растения появится и новый признак. Изменённое же растение может теперь именоваться мутантом (с лат. - изменённый) [10, 13]. Основополагающей идеей данного исследования является предположение о возможности влияния генетической структуры исследуемого образца на характеристики СВЧ поля, проходящего через него.

Целью настоящей работы является разработка аппаратного устройства для проведения экспресс анализа продуктов питания с помощью СВЧ техники методом сканирования исследуемого объекта направленным электромагнитным сверхвысокочастотным излучением.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. Расчёт и создание экспериментального стенда для проведения исследований.

2. Выявление возможности распознавания наличия примесей генетически модифицированных компонентов (в первую очередь, сои) с помощью СВЧ излучения.

3. Методом измерения амплитудных и фазовых характеристик, проходящего через объект излучения, проанализировать качество продуктов при их различной влажности, температуре, диэлектрических свойствах и содержании белка в продукте.

4. Установить возможность тестирования с помощью СВЧ метода, для определения типа продукта и его состава (продукты на основе соевых и мясных компонентов).

5. Определить оптимальный частотный диапазон, (с точки зрения эксплуатационных параметров) для работы с продукцией имеющей различное содержание влаги (от 5% до 80%).

Объектом исследования выбраны наиболее распространенные ингредиенты, используемые в пищевой промышленности:

- Соевая мука с долей белка 50%;

- Концентрированный соевый белок с массовой долей белка 70%;

- Изолированный соевый белок с массовой долей белка 90%;

- Соя генетически модифицированная;

- Соя натуральная, без генетической модификации;

- Животный белок, полученный из свиной шкурки;

- Животный белок, полученный из говяжьих компонентов;

- Растительный белок, полученный из банановых культур