О методах проведения идентификации и портативной автоматизированной системе контроля качества коньячных изделий - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

О методах проведения идентификации и портативной автоматизированной системе контроля качества коньячных изделий

Гапонов Д.Д. 1, Белозеров В.В. 1
1Донской государственный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

В наше время даже дорогостоящий элитный коньяк может быть сделан из дешевых компонентов и спокойно проходить на рынок. Все чаще проверки выявляют фальсификат. Последние тесты показали, какое количество коньяка является подделкой. Лишь 60% проверенных бутылок содержали коньяк, сделанный по технологии. ГОСТ требует использовать для перегонки столовый виноматериал, сделанный из винограда, который в течение трех лет выдерживается в контакте с древесиной дуба. Остальные были изготовлены из пшеничного и картофельного спирта, что противоречит технологии [1,2].

Со стороны государства проводятся усиленные попытки контроля и уменьшения фальсификата, однако объём его очень большой. В Европе, Российская Федерация имеет лидирующее положение по показателям смертей от некачественного алкоголя. Каждый год жертвами фальсификата становятся более 30000 человек [3].

Задача по разработке и использованию методов и средств экспресс-анализа при идентификации подделок является актуальной.

Материалы и методы исследования

В России для контроля качества определяют ряд показателей. Главным из них является объём этилового спирта в составе.

Определение алкоголя к соответствующей группе по документным данным, проверка их легальности, так же является неотъемлемой частью идентификации качественной продукции. Состояние упаковки и правильность маркирования алкогольных напитков определенны ГОСТ Р 51074—2003 [4].

Низкое качество упаковки одно из первых, на что стоит обратить внимание. Так же следует проводить проверки на герметичность, отсутствие царапин и загрязнений, а также на дефекты этикетки. Использование оригинальной формы бутылки одна из первых ступеней защиты борьбы с подделками. Следующей ступенью служит особая маркировка, обязательная для всех алкогольных продуктов, которая должна присутствовать на продукции, произведённой на территории РФ, а также акцизная марка необходима для продукции направленной на импорт. Такие знаки отличия нужны для фиксирования необходимых данных в Единой государственной автоматизированной информационной системе (ЕГАИС) [5].

Другой способ отличия подделки от оригинала заключается в нахождении точного объёма продукта в бутылке. Такой способ прост в исполнении, но при этом происходит вскрытие тары. Напиток переливают из бутылки емкость с особой горловиной. Далее выливают содержимое через воронку в течение тридцати секунд, затем происходит проверка объёма слитого напитка. Определение недолива происходит путем доливания недостающего объёма напитка пипеткой с маленькой ценой деления. Долив прекращается, когда уровень жидкости достигнет мерной отметки. Такой метод имеет погрешность, ведь через негерметичную упаковку может происходить испарение воды и этилового спирта. Количество испарения зависит от времени хранения продукта [6].

Для кардинального решения данных проблем была разработана модель переносного автоматизированного комплекса на основе адаптации метода весовой импедансной электрометрии (ВИЭМ). При этом, плотность напитка определяется взвешиванием на весах без вскрытия пробки, при заранее известной массе пустой бутылки, по формуле , [7]:

(1)

где. - измеренный вес i-го образца в фасо­ванной таре, г; т - эталонный вес тары, г; V - эталонный объем тары, л.

При разной температуре плотность корректируется по формуле:

(2)

где – плотность коньяка при текущей температуре; – плотность коньяка при 293 °K; βρ – коэффициент объемного расширения; T – текущая температура коньяка.

Затем вычисляем значение относительной диэлектрической проницаемости коньяка по формуле (3), для чего необходимо провести измерения емкости датчика на воздухе (С0), а затем - в коньяке (Сизм), с одновременным определением на определенных частотах тангенсов углов потерь по формуле (6) и вычислить макроскопические (τ) и микроскопические времена релаксации испытываемого образца (τо) и эталона (τэ) про­дукта при температуре окружающей среды по формулам (7 и 5), а затем определить динамическую вязкость по формуле (4) [7, 8]:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

где – емкость датчика в воздухе; – емкость датчика в коньяке; – динамическая вязкость образца коньяка; τ и τо – макроскопическое и микроскопическое времена релаксации образца; ω – измеряемая циклическая частота; и – эталонные данные определяемого коньяка, загруженные в компьютер.

Р егистрация указанных переменных проводится на измерителе иммитанса, например Е7-25, который представляет собой переносной прибор с автономным питанием с возможностью подключения к компьютеру по USB (рис.1),

Рис. 1. Измеритель иммитанса Е7-25

Е7-25 имеет класс точности 0,1, обладает высокой скоростью измерений, с возможностью управления измерениями от компьютера, что позволяет измерить не только емкости датчиков-крышек и тангенсы углов потерь в диапазоне частот от 1 кГц до 1 МГц, но также значения [7-9]:

- индуктивности;

- активного сопротивления;

- реактивного сопротивления;

-  проводимости;

- добротности;

- тока утечки (на постоянном токе);

- модуля комплексного сопротивления;

- угла фазового сдвига комплексного сопротивления,

что потребуется в дальнейшем для оценки качества и срока годности жидкой фасованной продукции, и коньяка, в частности.

Зависимость кинематической вязко­сти от температуры вычисляются по форму­лам Вальтера [7,8]:

(8)

(9)

(10)

где и b - эмпирические коэффициенты; T1и T2 - стандартные температуры коньяка (15 °С, 40 °С).

Для идентификации коньяка по температуре застывания ис­пользуются формулы Вальтера, при значе­нии кинематической вязкости 10000 мм2/с:

(11)

Результаты исследования и их обсуждение

Следовательно, необходимо встроить емкостный датчик в крышку тары и вывести его контакты наружу. Полученные данные с измерителя иммитанса и вычисленные физические параметры коньяка, дадут возможность оценить качество продукта. Мы получим «образ продукта» (Таб.1), а все отклонения параметров от «эталона» будут свидетельствовать о его низком качестве или подделке [9].

В итоге, данная модель экспресс-контроля параметров коньячной продукции состоит из крышки-датчика на бутылку (рис.2 «б») и портативного автоматизированного комплекса (рис. 2 «а»).

а )

б)

Рис. 2. Модель системы экспресс-контроля

Таблица 1Параметры, составляющие «образ эталона»

Наименование параметра

Обозначение

Размерность

Диапазон измерения

1

Масса

m

кг

 

2

Объем

V

м3

 

3

Плотность

 

кг/м3

 

4

Проводимость

G

См(1/Ом)

 

5

Емкость

C

пФ

 

6

Диэлектрическая проницаемость

 

Ф/м

 

7

Магнитная проницаемость

 

Гн/м

 

8

Кинематическая вязкость

 

м2

 

9

Динамическая вязкость

 

Па с

 

10

Частота измерения

f

Гц

 

Заключение

Модель портативного автоматизированного комплекса (ПАК) базируется на методе весовой импедансной электрометрии, который был адаптирован под коньячные напитки. Модель данной системы идентифицирует соответствие коньячного напитка эталону в течение нескольких секунд и без вскрытия тары. При этом, система является мобильной, что упрощает её использование.

Ключевыми элементами ПАК являются: измеритель иммитанса Е7-25, электронные весы с датчиком температуры, датчик-крышка, ноутбук и специальное программное обеспечение (СПО), реализующее управляющие и вычислительные алгоритмы.

Список литературы

1. ГОСТ 31732-2014 Коньяк. Общие технические условия – М: СТАНДАРТИНФОРМ, 2015. - 13 с.

2. Н. Новопашина, Е. Сухорукова Эксперты назвали долю поддельного коньяка в России [Электронный ресурс] -. URL: https://www.rbc.ru/business/16/05/2018/5afb0e069a794745856620e6 (дата обращения: 04.02.2021)

3. Сколько фальсификата на российском рынке? //Журнал Росконтроль.– 2020.- №2 [Электронный ресурс] - URL:https://roscontrol.com/journal/news/skolko-falsifikata-na-rossiyskom-rinke/ (дата обращения: 04.02.2021)

4. ГОСТ Р 51074-2003. Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования (с Изменением N 1) - М: СТАНДАРТИНФОРМ, 2005.-12c.

5. Методические рекомендации по ведению поштучного учета в ЕГАИС. /версия 2.6 – М.: Росалкогольрегулирование, 2018.- 16с.

6. Идентификация и фальсификация коньяка [Электронный ресурс] - URL: https://znaytovar.ru/s/Identifikaciya_i_falsifikaciya18.html (дата обращения: 04.02.2021)

7. Белозеров В.В. Метод экспресс-анализа жидких фасованных продуктов // Электроника и электротехника. - 2018. - № 2. - С. 1-31. DOI: 10.7256/2453 8884.2018.2.25998.

8. Троицкий В.М., Белозеров В.В. Модель системы защиты от подделки жидких пищевых фасованных про¬дуктов // Материалы VIII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» URL: https://scienceforum.ru/2016/article/2016026255 (дата обращения: 04.02.2021)

9. Белозеров В.В., Мартынов В.В. Об экспресс-методе и переносном автоматизированном комплексе идентификации и контроля качества бутилированной воды // European Journal of Natural History. - 2020. - № 1. С. 67-71.

10. Измеритель иммитанса Е7-25. Руководство по эксплуатации /УШЯИ.411218.015 РЭ– Минск: ОАО «МНИПИ», 2007. -30с.

Просмотров работы: 154