Планируется создать недорогой, компактный, переносной оптический сенсор жирности коровьего молока в видимой области спектра на основе широкодоступного RGB-светодиода. Для определения жирности сенсорный анализатор, изготовленный в виде небольшого зонда, погружается в образец молока. Светодиод попеременно освещает слой молока на трех длинах волн, соответствующих красному, синему, и зеленому цветам. Интенсивность прошедшего через образец излучения измеряется и фиксируется фотодиодным детектором. Предварительно обученная модель, встроенная в анализатор, превращает детектируемый сигнал детектора в процентное значение содержания жира, которое показывается на небольшом встроенном дисплее.

Физический принцип, лежащий в основе измерения – рассеяние света частицами (глобулами) жира: чем больше частиц, тем выше рассеяние. Основная сложность реализации этого метода состоит в том, что размеры жировых глобул различны, и могут варьироваться даже в гомогенизированном (коммерчески производимом) молоке, и тем более - в натуральном. Однако, как было показано в работах наставника проекта д.х.н. Богомолова А.Ю. и его сотрудников, эта проблема преодолима применением измерений на нескольких длинах волн. Причем, для этого подходит видимая область спектра. Поскольку интенсивность рассеяния зависит от длины волны, корректное применение методов анализа многомерных данных позволяет определять жирность с точностью до 0.1% и выше.

Оптические анализаторы жирности и других параметров молока обычно реализуются в области ближнего и среднего инфракрасного излучения в виде полноразмерных лабораторных приборов. Реализация компактного анализатора в видимой спектральной области аналогов не имеет, но является коммерчески привлекательной, поскольку такой сенсор не имеет дорогостоящих частей, и может быть сконструирован в виде компактного переносного устройства (карманного размера). Преимущества мощного RGB-светодиода заключаются в его низкой стоимости и доступности, а также в том, что он является практически точечным источником излучения. Возможность создания анализатора проверена при помощи настольного прототипа. Результаты опубликованы в (Sensors 2023, 23, 6861. https://doi.org/10.3390/s23156861).

Ожидается, что разрабатываемый сенсорный анализатор найдет широкий спрос как на малых, так и на больших молочных предприятиях, а также в качестве бытового прибора.

На страницу проекта