Люминесцентный лабораторный стенд для экспресс-диагностики качества молока: оптимальные временные параметры

Рассмотрен контроль качества молока и молочной продукции с применением инновационных методов диагностики. Показана актуальность применения для контроля качества молока и молочной продукции методов и средств неразрушающей бесконтактной экспресс-диагностики, например на основе эффекта фотолюминесценции. Подобраны оптимальные режимы работы (оптимальные временны́ е параметры) разработанного ранее авторами настоящей статьи люминесцентного лабораторного стенда для экспрессного определения оптических свойств молока. Стенд позволяет измерять фотолюминесценцию молока в спектральных диапазонах излучения белков, жиров и витаминов при возбуждении их светодиодами с центральной длиной волны излучения 320, 362 и 445 нм соответственно. Люминесценция регистрируется с помощью фотодиодов со спектральными диапазонами 420–675, 440–620, 480–660 нм, которые соответствуют спектральным диапазонам люминесценции молока. Экспериментально определено оптимальное значение длительностей импульсов излучения светодиодов 19 мкс, при котором получены наибольшие фотонапряжения люминесценции. Задержка включения фотодиодов составила около 1 мкс. При усреднении сигнала по 7000 циклам возбуждения и регистрации время измерения составило около 15 с, относительная погрешность не более 3 %. Полученные результаты можно использовать при исследовании интегральных потоков фотолюминесценции молока, построении зависимостей интегральных потоков фотолюминесценции от содержания в молоке белка, жира и других параметров, например водородного показателя pH или загрязнений в молоке, а также при разработке приборов неразрушающего фотолюминесцентного контроля молока, которые можно применять на фермах либо в лабораториях.

1. Лобачевский Я. П., Дорохов А. С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства. Сельскохозяйственные машины и технологии, 15(4), 6–10 (2021). https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10 ; https://elibrary.ru/yfrzdv

2. Ценч Ю. С. Научно-технический потенциал как главный фактор развития механизации сельского хозяйства. Сельскохозяйственные машины и технологии, 16(2), 4–13 (2022). https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-2-4-13 ; https://elibrary.ru/wlfwzg

3. Иванов Ю. А., Скоркин В. К., Новиков Н. Н. Управление технологическими процессами в молочном животноводстве с использованием современной компьютеризированной техники. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства, 29(1), 54–59 (2018). https://elibrary.ru/ytesub

4. Singh S., Chudasama M., Singh S. et al. Optical techniques/probes for the detection of antibiotic residues in milk and dairy products. In: Biswas R. (eds). Optical Techniques for Assessing Food Adulterants. Progress in Optical Science and Photonics. Vol. 35, Springer, Singapore, 61–88 (2025). https://doi.org/10.1007/978-981-96-8142-6_5

5. Акулинин И. В., Осинцев А. М. Брагинский В. И. Разработка оптического устройства для анализа седиментации жира цельного молока. Техника и технология пищевых производств, 43(4), 212–219 (2016). https://elibrary.ru/xelfav

6. Lamba A., Kumar N., Sharma K. K. Photonic crystal sensor for fat measurement in adulterated milk. In: Biswas R. (eds). Optical Techniques for Assessing Food Adulterants. Progress in Optical Science and Photonics, Vol. 35, Springer, Singapore, 203–217 (2025). https://doi.org/10.1007/978-981-96-8142-6_11

7. Павкин Д. Ю., Хакимов А. Р. и др. Моделирование влияния проточного устройства анализа качества молока на поток в доильной установке. Сельскохозяйственные машины и технологии, 17(1), 70–75 (2023). https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-1-70-75 ; https://elibrary.ru/qouwdx

8. Liu S., Contreras F., Aleman R. S. et. al. Validation of an optical technology for the determination of pH in milk during yogurt manufacture. Foods, 13(17), (2024). https://doi.org/10.3390/foods13172766 ; https://elibrary.ru/zsillg

9. Lovelin J. A., Farha J. S., Nandhini S. et. al. Development of portable smart colorimetric device for on-site evaluation of microbial safety of milk. International Journal of Science and Research Archive, 15(2), 271–278 (2025). https://doi.org/10.30574/ijsra.2025.15.2.1293 ; https://elibrary.ru/oydkcd

10. Freire P., Zamora A., Castillo M. Synchronous front-face fluorescence spectra: a review of milk fluorophores. Foods, 13(5), 812 (2024). https://doi.org/10.3390/foods13050812 ; https://elibrary.ru/nvmsnk

11. Самарин Г. Н., Беляков М. В., Ефременков И. Ю. и др. Обнаружение антибиотиков в молоке по его фотолюминесцентным свойствам. Электротехнологии и электрооборудование в АПК, 71(1), 10–16 (2024). https://doi.org/10.22314/2658-4859-2024-71-1-10-16 ; https://elibrary.ru/riajbb

12. Самарин Г. Н., Беляков М. В., Ефременков И. Ю. Устройство измерения люминесценции молока: Патент на полезную модель RU 236970 U1. Изобретения. Полезные модели, № 25 (2025). https://elibrary.ru/vyfxxy

13. Самарин Г. Н., Беляков М. В., Соколов А. В. и др. Оптимизация параметров стенда для фотолюминесцентной диагностики молока, загрязненного антибиотиками. Электротехнологии и электрооборудование в АПК, 73(1), 3–9 (2026). https://elibrary.ru/abghic

14. Беляков М. В., Пятченков Д. С. Разработка фотолюминесцентного прибора контроля параметров трансформаторного масла. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 8, 24–29 (2024). http://elibrary.ru/item.asp?id=68610817

15. Беляков М. В., Ефременков И. Ю. Разработка алгоритма управления роботизированной системой сортировки зерна, заражённого фузариозом. Информационные технологии и вычислительные системы, 1, 65–73 (2025). https://doi.org/10.14357/20718632250106 ; https://elibrary.ru/reuldh

16. Измайлов А. Ю., Дорохов А. С., Беляков М. В. и др. Оптическая спектральная диагностика молока: Монография. Универсум, Москва (2024).

17. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник для вузов, 12-е изд. Издательство Юрайт, Москва (2018). https://www.elibrary.ru/grmacb