专利名称：鲜奶冰点测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子与计算机应用领域，特别涉及一种用于测定生鲜奶相对含水率的冰点测定仪。
二背景技术：
当今社会鲜奶制品已是人们生活中十分普及的一种食品，其质量的好坏已成为人们十分注重的重要内容。对于乳制品的生产企业来说，其作为原材料的鲜奶的质量将对制成品造成直接的影响。过度的掺水、掺杂不仅迫使企业补充生产工艺环节，增加生产成本，同时也造成了能源的浪费。目前，检测鲜奶相对含水率的国际通用方法是冰点法。由于鲜奶的冰点是一个比较稳定的物理量，不论掺水或掺杂，其冰点的变化十分明显。
牛乳的冰点下降表示方法用FPD表示，温度用m℃(摄氏千分之一度)表示，并省略负号，例如冰点下降为-0.525℃，表示为FPD＝525m℃。
中国食品工业标准汇编—GB/T 5409-1985《牛乳检验方法》第一号修改单一牛乳冰点下降的测定中规定根据对国内原乳取样实测统计，合格生、鲜牛乳冰点推荐值如下508m℃～546m℃。此项范围已包括早、晚和季节等对牛乳冰点下降的可能影响。FPD＜500m℃或＞557m℃均为不合格乳。
英国的BS3095标准采用Hortvet法也类似。一般每加水1％，冰点温度上升0.006℃，如果掺盐、尿素等其它杂质，其冰点将远远超出其合格范围。因此，采用冰点法可以十分精确地判断出鲜奶是否掺水、掺杂。
冰点是物质的固液相共存并且平衡时的一个临界温度。要测量鲜奶的这个温度，可以将鲜奶奶样放到冷阱中，于冰点以下过冷，当乳样过冷至某一固定温度时，进行引晶，结冰时析出热量，使乳样温度回升到最高点，并在短时间内保持恒定，温度回升所达到的最高点，并在短时间内保持恒定，称为冰点温度平台。读取该温度即为乳样的冰点下降值。
本实用新型是在原实用新型专利(专利号为01254978.9)的基础上作了较大改进而形成的，基本原理保持不变，但在测试方式及数据处理形式上存在巨大差异。
目前国内乳品行业的质量检测机构及相关企业的质检部门采用的同类仪器基本为国外设备，其价格相当昂贵，所以推广程度及利用率较低，从一定层面上也影响了鲜奶的全面质量检测。
三
发明内容
本实用新型提供一种通过对鲜奶冰点的测定来检测样品相对含水率的电子仪器，用现代较先进的单片机及CPLD电路替代原先较繁琐的分立电路，从而大大降低了生产硬件成本。同时，用相应的软件来实现冰点平台的测定，使仪器的测量准确度更高，可靠性更强，使其更适用于各级生奶收购站、乳品加工厂和乳品质量监督管理部门用以监测生鲜奶的质量。
本实用新型是这样实现的一种鲜奶冰点测定仪，包括温度测量平台1、搅拌器2、控制电路5、壳体7，其特征在于鲜奶冰点测定仪还包括数据处理电路3、人机对话平台4、微型打印机6，数据处理电路3与温度测量平台1、人机对话平台4、控制电路5、微型打印机6相连接，控制电路5再与温度测量平台1、搅拌器2相连接，搅拌器2位于温度测量平台1的试管14上方，搅拌棒21置于试管14中内，微型打印机6位于壳体7上部的右后方。
所述温度测量平台1包括依次连接的测温传感器11、测温电桥12、运算放大器13、A/D转换器15，与测温电桥12、A/D转换器15相连的标准电压产生电路16，置于试管14外侧的半导体冷阱17，测温传感器11和搅拌棒21置于试管14内，距试管14底部3～8毫米。
所述人机对话平台还与液晶显示屏41、控制面板42相连接。
所述测温传感器11为高精度的玻璃珠型热敏电阻，采用高精度16位A/D转换器，并用软件方式校正测温电桥，所述的标准电压产生电路采用了具有温度补偿的集成自控温稳压模块。温度补偿集成自控温稳压模块为市售商品，本处不作详述。
所述软件方式校正测温电路，包括两个方面一是将测温传感器11置于冰水混合物中，通过调整测温电桥12的桥臂电阻将实测温度的对应A/D转换值调整到7FFFH(十六位进制表示法)，完成调零；二是在用标准液校准时，在软件中根据实测值对原温度一一电压曲线作线性变换，建立新的温度——电压曲线。通过校准后仪器进入正常工作状态，实测温度值将根据软件建立的新曲线与A/D值一一对应。
根据中国食品工业标准中GB/T-1995《牛乳检验方法》本实用新型采用2种标准液校准，即A标准液和B标准液。“A”校准标准液其FPD＝408m℃，“B”校准标准液其FPD＝600m℃。每天开机预热后一定要校准测定仪，当校准正常后方能检测鲜奶的冰点值。
本实用新型中，冷阱17采用了半导体制冷片来进行制冷，采用二级制冷方式，为了保证测量的精密度，在冷阱温度控制中采用了闭环温度控制电路。
四
附图1是鲜奶冰点测定仪的外形结构示意图；附图2是鲜奶冰点测定仪的结构剖面图；附图3是鲜奶冰点测定仪的工作原理图；附图4是鲜奶冰点测定仪的测定程序流程图。
五具体实施方式
以下结合附图，详细阐述本实用新型的一个实施例。
本实施例中，测量系统由测量探头、测量电桥、放大器、A/D转换电路等组成。测量探头由搅拌棒和热敏电阻组成。
热敏电阻测量试样温度，通过测量电桥转化为电压信号，经放大后进行比较、计算得出其冰点值，并转算为含水率。
本仪器的主要技术指标如下测温范围0.0000℃～-1.0000℃测温分辨率0.0001℃冰点测温精密度小于±4m℃试 样 量2.5ml检测时间2～4min工作环境温度10℃～30℃根据附图1，人机对话平台包括液晶显示屏41、控制面板42，控制面板由多个触摸式开关组成，对应各自的操作程序。
根据附图1、附图3，鲜奶冰点测定仪包括温度测量平台1、搅拌器2、数据处理电路3、人机对话平台4、控制电路5、微型打印机6、壳体7。其中数据处理电路3与温度测量平台1、人机对话平台4、控制电路5、微型打印机6相连接，控制电路4再与温度测量平台1、搅拌器2相连接，搅拌器2位于温度测量平台1的试管14上方，搅拌棒21置于试管14中内，微型打印机6位于壳体7上部的右后方。温度测量平台1包括依次连接的高精密度测温传感器11、测温电桥12、运算放大器13、A/D转换器15，与测温电桥12、A/D转换器15相连的标准电压产生电路16，置于试管14外侧的半导体冷阱17，测温传感器11和搅拌棒21置于试管14内，距试管14底部3～8毫米。在试管14和测量座19之间的空隙中含有不冻液便于传导热量。由于测试过程中不冻液会损耗，本实施例中采用加液阀及时进行补充。
根据附图4，鲜奶冰点测试仪的使用包括校正和测量两个步骤。
接通测定仪后面板上的电源开关，预热40分钟以后(根据环境温度而定)。每次检测前首先要进行校准。当显示屏“测温”变为“校A”，表示测定仪冷阱已达到所需温度，鲜奶冰点测定仪可开始工作。
将2.5±0.1毫升“A”校准标准液注入试管后放入冰点测定仪的试管槽，按控制面板42中的“校A”按钮，带有热敏电阻的测量探头随升降臂43进入试管溶液中，校准开始。在“校A”过程中，冰点机首先进入慢搅拌期，显示面板上显示“正在进行校A...”。随着约1分钟的慢搅拌降温过程及2秒钟快搅拌的引晶过程，测定仪寻找温度平台，同时进行校准。当显示屏显示“校A-0.4080”时，表示校准成功。此时升降臂自动升起。如果显示屏显示“校A失败”或“是否拿错校准液”，则用“A”标准液重新校准。
所测冰点值温度与A校准标准液的标准值误差不超过2m℃，可认为合格，进行下一步骤，如超过2m℃，需重新校准。
将2.5±0.1毫升“B”校准标准液注入试管后放入冰点测定仪的试管座，按控制面板42中的“校B”按钮，带有热敏电阻的测量探头随升降臂43进入试管中，“校B”测试开始。以下步骤同校“A”测试步骤。
校准完毕，显示屏“校B”变为“校B-0.6000”，表示校准成功。此时升降臂自动升起，等待下次测试。
如果显示屏显示“校B失败”或“是否拿错标准液”，则应用“B”标准液重新校准。
用2种标准液校准完毕后，即可检测奶样。将2.5±0.1毫升鲜奶奶样注入试管内，然后将试管放入试管座，按面板上的“启动”按钮，升降臂下降，测试开始。检测完毕，升降臂自动上升。显示屏显示鲜奶奶样冰点值及其相对含水率。
采样数据被保存在非易失性存储器中，微型打印机可根据要求将测试结果单次或全部打印出来，也可以通过RS232接口与外部终端连接实现数据的转存。
应用本实用新型，可以准确测量出鲜奶奶样的冰点值，从而控制鲜奶收购质量及提高鲜奶的检验质量，有助于提高奶制品的生产效率，降低奶制品的生产成本。
本实用新型的各部件的位置、形状、原材料、规格等均可在权利要求保护的范围内作适当地变化或替代。
权利要求1.一种鲜奶冰点测定仪，包括温度测量平台(1)、搅拌器(2)、控制电路(5)、壳体(7)，其特征在于鲜奶冰点测定仪还包括数据处理电路(3)、人机对话平台(4)、微型打印机(6)，数据处理电路(3)与温度测量平台(1)、人机对话平台(4)、控制电路(5)、微型打印机(6)相连接，控制电路(5)再与温度测量平台(1)、搅拌器(2)相连接，搅拌器(2)位于温度测量平台(1)的试管(14)上方，搅拌棒(21)置于试管(14)中内，微型打印机(6)位于壳体(7)上部的右后方。
2.根据权利要求1所述的鲜奶冰点测定仪，其特征在于所述的温度测量平台(1)包括依次连接的测温传感器(11)、测温电桥(12)、运算放大器(13)、A/D转换器(15)，与测温电桥(12)、A/D转换器(15)相连的标准电压产生电路(16)，置于试管(14)外侧的半导体冷阱(17)，测温传感器(11)和搅拌棒(21)置于试管(14)内，距试管(14)底部3～8毫米。
3.根据权利要求1或2所述的鲜奶冰点测定仪，其特征在于所述的人机对话平台还与液晶显示屏(41)、控制面板(42)相连接。
4.根据权利要求2所述的鲜奶冰点测定仪，其特征在于所述的测温传感器(11)为高精度的玻璃珠型热敏电阻，采用高精度16位A/D转换器。
5.根据权利要求2所述的鲜奶冰点测定仪，其特征在于所述的标准电压产生电路采用具有温度补偿的集成自控温稳压模块。
6.根据权利要求2所述的鲜奶冰点测定仪，其特征在于所述的半导体冷阱(17)采用了半导体制冷片进行制冷，采用二级制冷方式，在冷阱温度控制中采用闭环温度控制电路。
专利摘要本实用新型为一种鲜奶冰点测定仪，包括温度测量平台、搅拌器、控制电路、壳体，其特征在于鲜奶冰点测定仪还包括数据处理电路、人机对话平台、微型打印机，数据处理电路与温度测量平台、人机对话平台、控制电路、微型打印机相连接，控制电路再与温度测量平台、搅拌器相连接，搅拌器位于温度测量平台的试管上方，搅拌棒置于试管中内，微型打印机位于壳体上部的右后方。本实用新型可以准确测量出鲜奶奶样的冰点值，从而控制鲜奶的收购质量及提高鲜奶的检验质量，有助于提高奶制品的生产效率，并且由于本实用新型成品价格远低于进口设备，因此本实用新型的推广应用，可降低奶制品的生产成本。
文档编号G01N25/56GK2755607SQ200420109989
公开日2006年2月1日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者石程林, 黄忠良, 徐汉芳 申请人:上海程林科技发展有限公司