Моделирование влияния проточного устройства анализа качества молока на поток в доильной установке

Показали, что для развития молочных ферм необходимы технологии  быстрого  и неразрушающего  анализа качества молока. Отметили, что оптические методы не влияют на молочную продукцию. Подчеркнули, что модернизация доильных установок  проточным устройством  экспресс-анализа качества молока позволит обеспечить  ферму необходимой технологией. (Цель исследования) Изучить влияние проточного устройства  экспресс-анализа качества молока на поток молоковоздушной смеси,  протекающей в молочном шланге. (Материалы и методы)  Использовали имитационное моделирование в программе SolidWorks. Разработанное устройство,  как и имитационную модель, выполнили в цилиндрической геометрии для совместимости  с молочными шлангами диаметром 14 миллиметров. При измерении учитывали угловое  распределение света,  рассеянного  молоком, которое протекает внутри оптически прозрачной цилиндрической стеклянной трубки. На протекание потока молоковоздушной  смеси влияло только изменение внутреннего  диаметра молочных трубок. (Результаты и обсуждение) Отметили, что имитационная модель продемонстрировала увеличение скорости потока молоковоздушной смеси в областях перехода потока между молочным шлангом и штуцером (на меньший внутренний диаметр), а также между штуцером и измерительной камерой устройства (на больший внутренний диаметр). Зеркальный результат зафиксировали при выходе потока из измерительной камеры в штуцер и переходе из штуцера в молочный шланг. (Выводы) Выявили, что наличие устройства повышает среднюю скорость потока, равную 0,3-0,7  метра в секунду, на 14 процентов. Определили, что из-за неполного заполнения молочного шланга при доении разница скоростей потока молоковоздушной смеси до и после устройства  не оказывает негативного влияния на работу доильной установки. Доказали, что возможна модернизация доильной установки проточным устройством  экспресс анализа качества молока.

1. Burmistrov D.E., Pavkin D.Y., Khakimov A.R., Ignatenko D.N., Nikitin E.A., Lednev V.N., Lobachevsky Y.P., Gudkov S.V., Zvyagin A.V. Application of Optical Quality Control Technologies in the Dairy Industry: An Overview. Photonics. 2021. N8. 551.

2. Mengüç M., Manickavasagam S. Characterization of size and structure of agglomerates and inhomogeneous particles via polarized light. International journal of engineering science. 1998. Vol. 36. N12-14. 1569-1593.

3. Kolokolova L., Kimura H., Ziegler K., Mann I. Light-scattering properties of random-oriented aggregates: Do they represent the properties of an ensemble of aggregates? Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2006. Vol. 100. N1-3. 199-206.

4. Павкин Д.Ю., Хакимов А.Р., Владимиров Ф.Е., Юрочка С.С. Влияние субклинического и клинического мастита на процесс молокоотдачи коров ярославской породы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16. N3. С. 62-66.

5. He C., He H., Chang J., Chen B., Ma H., Booth M.J. Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review. Light: Science & Applications. 2021. 10. N1. 1-20.

6. Ghosh N., Vitkin A. I. Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook. Journal of biomedical optics. 2011. Vol. 16. N11. 110801.

7. Li P., Peng M., Yin X., Ma Z., Dong G., Zhang Q., Qiu J. Temperature dependent red luminescence from a distorted Mn4+ site in CaAl4O7: Mn4+. Optics Express. 2013. Vol. 21. N16. 18943-18948.

8. Ramella-Roman J.C., Saytashev I., Piccini M. A review of polarization-based imaging technologies for clinical and preclinical applications. Journal of Optics. 2020. Vol. 22. N12. 123001.

9. He H., Liao R., Zeng N., Li P., Chen Z., Liu X., Ma H. Mueller matrix polarimetr – an emerging new tool for characterizing the microstructural feature of complex biological specimen. Journal of Lightwave Technology. 2019. 37. N11. 2534-2548.

10. Tuchin V. V. Polarized light interaction with tissues. Journal of biomedical optics. 2016. 21. N7. 071114.

11. Liu T., Sun T., He H., Liu S., Dong Y., Wu J., Ma H. Comparative study of the imaging contrasts of Mueller matrix derived parameters between transmission and backscattering polarimetry. Biomedical Optics Express. 2018. N9. 4413-4428.

12. Jiao S., Yu W., Stoica G., Wang L. V. Multiple-channel Mueller-matrix optical coherence tomography in biological tissue. IEEE. 2002. 11.

13. Chue-Sang J., Bai Y., Stoff S., Straton D., Ramaswamy S. D., Ramella-Roman J. C. Use of combined polarization-sensitive optical coherence tomography and Mueller matrix imaging for the polarimetric characterization of excised biological tissue. Journal of Biomedical Optics. 2016. 21. N7. 071109.

14. Kirsanov V.V., Shkirin A.V., Pavkin D.Y., Ignatenko D.N., Danielyan, G.L., Khakimov A.R., Bunkin, N.F. Laser Fluorescence and Extinction Methods for Measuring the Flow and Composition of Milk in a Milking Machine. Photonics. 2021. N8. 390.

15. Мамаев В.А. Движение газожидкостных смесей в трубах. М.: Недра. 1978. 240 с.