專(zhuān)利名稱(chēng)：鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種用于測(cè)定生鮮奶相對(duì)含水率的冰點(diǎn)測(cè)定儀。
二背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)鮮奶制品已是人們生活中十分普及的一種食品，其質(zhì)量的好壞已成為人們十分注重的重要內(nèi)容。對(duì)于乳制品的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其作為原材料的鮮奶的質(zhì)量將對(duì)制成品造成直接的影響。過(guò)度的摻水、摻雜不僅迫使企業(yè)補(bǔ)充生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，增加生產(chǎn)成本，同時(shí)也造成了能源的浪費(fèi)。目前，檢測(cè)鮮奶相對(duì)含水率的國(guó)際通用方法是冰點(diǎn)法。由于鮮奶的冰點(diǎn)是一個(gè)比較穩(wěn)定的物理量，不論摻水或摻雜，其冰點(diǎn)的變化十分明顯。
牛乳的冰點(diǎn)下降表示方法用FPD表示，溫度用m℃(攝氏千分之一度)表示，并省略負(fù)號(hào)，例如冰點(diǎn)下降為-0.525℃，表示為FPD＝525m℃。
中國(guó)食品工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編—GB/T 5409-1985《牛乳檢驗(yàn)方法》第一號(hào)修改單一牛乳冰點(diǎn)下降的測(cè)定中規(guī)定根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)原乳取樣實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)，合格生、鮮牛乳冰點(diǎn)推薦值如下508m℃～546m℃。此項(xiàng)范圍已包括早、晚和季節(jié)等對(duì)牛乳冰點(diǎn)下降的可能影響。FPD＜500m℃或＞557m℃均為不合格乳。
英國(guó)的BS3095標(biāo)準(zhǔn)采用Hortvet法也類(lèi)似。一般每加水1％，冰點(diǎn)溫度上升0.006℃，如果摻鹽、尿素等其它雜質(zhì)，其冰點(diǎn)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其合格范圍。因此，采用冰點(diǎn)法可以十分精確地判斷出鮮奶是否摻水、摻雜。
冰點(diǎn)是物質(zhì)的固液相共存并且平衡時(shí)的一個(gè)臨界溫度。要測(cè)量鮮奶的這個(gè)溫度，可以將鮮奶奶樣放到冷阱中，于冰點(diǎn)以下過(guò)冷，當(dāng)乳樣過(guò)冷至某一固定溫度時(shí)，進(jìn)行引晶，結(jié)冰時(shí)析出熱量，使乳樣溫度回升到最高點(diǎn)，并在短時(shí)間內(nèi)保持恒定，溫度回升所達(dá)到的最高點(diǎn)，并在短時(shí)間內(nèi)保持恒定，稱(chēng)為冰點(diǎn)溫度平臺(tái)。讀取該溫度即為乳樣的冰點(diǎn)下降值。
本實(shí)用新型是在原實(shí)用新型專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)為01254978.9)的基礎(chǔ)上作了較大改進(jìn)而形成的，基本原理保持不變，但在測(cè)試方式及數(shù)據(jù)處理形式上存在巨大差異。
目前國(guó)內(nèi)乳品行業(yè)的質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)的質(zhì)檢部門(mén)采用的同類(lèi)儀器基本為國(guó)外設(shè)備，其價(jià)格相當(dāng)昂貴，所以推廣程度及利用率較低，從一定層面上也影響了鮮奶的全面質(zhì)量檢測(cè)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種通過(guò)對(duì)鮮奶冰點(diǎn)的測(cè)定來(lái)檢測(cè)樣品相對(duì)含水率的電子儀器，用現(xiàn)代較先進(jìn)的單片機(jī)及CPLD電路替代原先較繁瑣的分立電路，從而大大降低了生產(chǎn)硬件成本。同時(shí)，用相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)冰點(diǎn)平臺(tái)的測(cè)定，使儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度更高，可靠性更強(qiáng)，使其更適用于各級(jí)生奶收購(gòu)站、乳品加工廠(chǎng)和乳品質(zhì)量監(jiān)督管理部門(mén)用以監(jiān)測(cè)生鮮奶的質(zhì)量。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，包括溫度測(cè)量平臺(tái)1、攪拌器2、控制電路5、殼體7，其特征在于鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀還包括數(shù)據(jù)處理電路3、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)4、微型打印機(jī)6，數(shù)據(jù)處理電路3與溫度測(cè)量平臺(tái)1、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)4、控制電路5、微型打印機(jī)6相連接，控制電路5再與溫度測(cè)量平臺(tái)1、攪拌器2相連接，攪拌器2位于溫度測(cè)量平臺(tái)1的試管14上方，攪拌棒21置于試管14中內(nèi)，微型打印機(jī)6位于殼體7上部的右后方。
所述溫度測(cè)量平臺(tái)1包括依次連接的測(cè)溫傳感器11、測(cè)溫電橋12、運(yùn)算放大器13、A/D轉(zhuǎn)換器15，與測(cè)溫電橋12、A/D轉(zhuǎn)換器15相連的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路16，置于試管14外側(cè)的半導(dǎo)體冷阱17，測(cè)溫傳感器11和攪拌棒21置于試管14內(nèi)，距試管14底部3～8毫米。
所述人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)還與液晶顯示屏41、控制面板42相連接。
所述測(cè)溫傳感器11為高精度的玻璃珠型熱敏電阻，采用高精度16位A/D轉(zhuǎn)換器，并用軟件方式校正測(cè)溫電橋，所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路采用了具有溫度補(bǔ)償?shù)募勺钥販胤€(wěn)壓模塊。溫度補(bǔ)償集成自控溫穩(wěn)壓模塊為市售商品，本處不作詳述。
所述軟件方式校正測(cè)溫電路，包括兩個(gè)方面一是將測(cè)溫傳感器11置于冰水混合物中，通過(guò)調(diào)整測(cè)溫電橋12的橋臂電阻將實(shí)測(cè)溫度的對(duì)應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值調(diào)整到7FFFH(十六位進(jìn)制表示法)，完成調(diào)零；二是在用標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)時(shí)，在軟件中根據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)原溫度一一電壓曲線(xiàn)作線(xiàn)性變換，建立新的溫度——電壓曲線(xiàn)。通過(guò)校準(zhǔn)后儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，實(shí)測(cè)溫度值將根據(jù)軟件建立的新曲線(xiàn)與A/D值一一對(duì)應(yīng)。
根據(jù)中國(guó)食品工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中GB/T-1995《牛乳檢驗(yàn)方法》本實(shí)用新型采用2種標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)，即A標(biāo)準(zhǔn)液和B標(biāo)準(zhǔn)液?！癆”校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液其FPD＝408m℃，“B”校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液其FPD＝600m℃。每天開(kāi)機(jī)預(yù)熱后一定要校準(zhǔn)測(cè)定儀，當(dāng)校準(zhǔn)正常后方能檢測(cè)鮮奶的冰點(diǎn)值。
本實(shí)用新型中，冷阱17采用了半導(dǎo)體制冷片來(lái)進(jìn)行制冷，采用二級(jí)制冷方式，為了保證測(cè)量的精密度，在冷阱溫度控制中采用了閉環(huán)溫度控制電路。
四

附圖1是鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀的外形結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)剖面圖；附圖3是鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀的工作原理圖；附圖4是鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀的測(cè)定程序流程圖。
五具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
本實(shí)施例中，測(cè)量系統(tǒng)由測(cè)量探頭、測(cè)量電橋、放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路等組成。測(cè)量探頭由攪拌棒和熱敏電阻組成。
熱敏電阻測(cè)量試樣溫度，通過(guò)測(cè)量電橋轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)放大后進(jìn)行比較、計(jì)算得出其冰點(diǎn)值，并轉(zhuǎn)算為含水率。
本儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如下測(cè)溫范圍0.0000℃～-1.0000℃測(cè)溫分辨率0.0001℃冰點(diǎn)測(cè)溫精密度小于±4m℃試 樣 量2.5ml檢測(cè)時(shí)間2～4min工作環(huán)境溫度10℃～30℃根據(jù)附圖1，人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)包括液晶顯示屏41、控制面板42，控制面板由多個(gè)觸摸式開(kāi)關(guān)組成，對(duì)應(yīng)各自的操作程序。
根據(jù)附圖1、附圖3，鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀包括溫度測(cè)量平臺(tái)1、攪拌器2、數(shù)據(jù)處理電路3、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)4、控制電路5、微型打印機(jī)6、殼體7。其中數(shù)據(jù)處理電路3與溫度測(cè)量平臺(tái)1、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)4、控制電路5、微型打印機(jī)6相連接，控制電路4再與溫度測(cè)量平臺(tái)1、攪拌器2相連接，攪拌器2位于溫度測(cè)量平臺(tái)1的試管14上方，攪拌棒21置于試管14中內(nèi)，微型打印機(jī)6位于殼體7上部的右后方。溫度測(cè)量平臺(tái)1包括依次連接的高精密度測(cè)溫傳感器11、測(cè)溫電橋12、運(yùn)算放大器13、A/D轉(zhuǎn)換器15，與測(cè)溫電橋12、A/D轉(zhuǎn)換器15相連的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路16，置于試管14外側(cè)的半導(dǎo)體冷阱17，測(cè)溫傳感器11和攪拌棒21置于試管14內(nèi)，距試管14底部3～8毫米。在試管14和測(cè)量座19之間的空隙中含有不凍液便于傳導(dǎo)熱量。由于測(cè)試過(guò)程中不凍液會(huì)損耗，本實(shí)施例中采用加液閥及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。
根據(jù)附圖4，鮮奶冰點(diǎn)測(cè)試儀的使用包括校正和測(cè)量?jī)蓚€(gè)步驟。
接通測(cè)定儀后面板上的電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱40分鐘以后(根據(jù)環(huán)境溫度而定)。每次檢測(cè)前首先要進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)顯示屏“測(cè)溫”變?yōu)椤靶”，表示測(cè)定儀冷阱已達(dá)到所需溫度，鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀可開(kāi)始工作。
將2.5±0.1毫升“A”校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液注入試管后放入冰點(diǎn)測(cè)定儀的試管槽，按控制面板42中的“校A”按鈕，帶有熱敏電阻的測(cè)量探頭隨升降臂43進(jìn)入試管溶液中，校準(zhǔn)開(kāi)始。在“校A”過(guò)程中，冰點(diǎn)機(jī)首先進(jìn)入慢攪拌期，顯示面板上顯示“正在進(jìn)行校A...”。隨著約1分鐘的慢攪拌降溫過(guò)程及2秒鐘快攪拌的引晶過(guò)程，測(cè)定儀尋找溫度平臺(tái)，同時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)顯示屏顯示“校A-0.4080”時(shí)，表示校準(zhǔn)成功。此時(shí)升降臂自動(dòng)升起。如果顯示屏顯示“校A失敗”或“是否拿錯(cuò)校準(zhǔn)液”，則用“A”標(biāo)準(zhǔn)液重新校準(zhǔn)。
所測(cè)冰點(diǎn)值溫度與A校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液的標(biāo)準(zhǔn)值誤差不超過(guò)2m℃，可認(rèn)為合格，進(jìn)行下一步驟，如超過(guò)2m℃，需重新校準(zhǔn)。
將2.5±0.1毫升“B”校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)液注入試管后放入冰點(diǎn)測(cè)定儀的試管座，按控制面板42中的“校B”按鈕，帶有熱敏電阻的測(cè)量探頭隨升降臂43進(jìn)入試管中，“校B”測(cè)試開(kāi)始。以下步驟同校“A”測(cè)試步驟。
校準(zhǔn)完畢，顯示屏“校B”變?yōu)椤靶-0.6000”，表示校準(zhǔn)成功。此時(shí)升降臂自動(dòng)升起，等待下次測(cè)試。
如果顯示屏顯示“校B失敗”或“是否拿錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)液”，則應(yīng)用“B”標(biāo)準(zhǔn)液重新校準(zhǔn)。
用2種標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)完畢后，即可檢測(cè)奶樣。將2.5±0.1毫升鮮奶奶樣注入試管內(nèi)，然后將試管放入試管座，按面板上的“啟動(dòng)”按鈕，升降臂下降，測(cè)試開(kāi)始。檢測(cè)完畢，升降臂自動(dòng)上升。顯示屏顯示鮮奶奶樣冰點(diǎn)值及其相對(duì)含水率。
采樣數(shù)據(jù)被保存在非易失性存儲(chǔ)器中，微型打印機(jī)可根據(jù)要求將測(cè)試結(jié)果單次或全部打印出來(lái)，也可以通過(guò)RS232接口與外部終端連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存。
應(yīng)用本實(shí)用新型，可以準(zhǔn)確測(cè)量出鮮奶奶樣的冰點(diǎn)值，從而控制鮮奶收購(gòu)質(zhì)量及提高鮮奶的檢驗(yàn)質(zhì)量，有助于提高奶制品的生產(chǎn)效率，降低奶制品的生產(chǎn)成本。
本實(shí)用新型的各部件的位置、形狀、原材料、規(guī)格等均可在權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)作適當(dāng)?shù)刈兓蛱娲?br> 權(quán)利要求1.一種鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，包括溫度測(cè)量平臺(tái)(1)、攪拌器(2)、控制電路(5)、殼體(7)，其特征在于鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀還包括數(shù)據(jù)處理電路(3)、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)(4)、微型打印機(jī)(6)，數(shù)據(jù)處理電路(3)與溫度測(cè)量平臺(tái)(1)、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)(4)、控制電路(5)、微型打印機(jī)(6)相連接，控制電路(5)再與溫度測(cè)量平臺(tái)(1)、攪拌器(2)相連接，攪拌器(2)位于溫度測(cè)量平臺(tái)(1)的試管(14)上方，攪拌棒(21)置于試管(14)中內(nèi)，微型打印機(jī)(6)位于殼體(7)上部的右后方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，其特征在于所述的溫度測(cè)量平臺(tái)(1)包括依次連接的測(cè)溫傳感器(11)、測(cè)溫電橋(12)、運(yùn)算放大器(13)、A/D轉(zhuǎn)換器(15)，與測(cè)溫電橋(12)、A/D轉(zhuǎn)換器(15)相連的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(16)，置于試管(14)外側(cè)的半導(dǎo)體冷阱(17)，測(cè)溫傳感器(11)和攪拌棒(21)置于試管(14)內(nèi)，距試管(14)底部3～8毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，其特征在于所述的人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)還與液晶顯示屏(41)、控制面板(42)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，其特征在于所述的測(cè)溫傳感器(11)為高精度的玻璃珠型熱敏電阻，采用高精度16位A/D轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路采用具有溫度補(bǔ)償?shù)募勺钥販胤€(wěn)壓模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，其特征在于所述的半導(dǎo)體冷阱(17)采用了半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行制冷，采用二級(jí)制冷方式，在冷阱溫度控制中采用閉環(huán)溫度控制電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀，包括溫度測(cè)量平臺(tái)、攪拌器、控制電路、殼體，其特征在于鮮奶冰點(diǎn)測(cè)定儀還包括數(shù)據(jù)處理電路、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)、微型打印機(jī)，數(shù)據(jù)處理電路與溫度測(cè)量平臺(tái)、人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)、控制電路、微型打印機(jī)相連接，控制電路再與溫度測(cè)量平臺(tái)、攪拌器相連接，攪拌器位于溫度測(cè)量平臺(tái)的試管上方，攪拌棒置于試管中內(nèi)，微型打印機(jī)位于殼體上部的右后方。本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確測(cè)量出鮮奶奶樣的冰點(diǎn)值，從而控制鮮奶的收購(gòu)質(zhì)量及提高鮮奶的檢驗(yàn)質(zhì)量，有助于提高奶制品的生產(chǎn)效率，并且由于本實(shí)用新型成品價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口設(shè)備，因此本實(shí)用新型的推廣應(yīng)用，可降低奶制品的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01N25/56GK2755607SQ200420109989
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者石程林, 黃忠良, 徐漢芳 申請(qǐng)人:上海程林科技發(fā)展有限公司