Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Изучение структуры осадка растворов




 

Исследование свойств растворов является важной проблемой во многих областях человеческой деятельности, таких как медицина, биология, химия, системы безопасности, парфюмерия, пищевая промышленность и пр. Зачастую свойства раствора определяются структурой его осадка (твердых компонентов).

Изучение свойств растворов является актуальной задачей в медицине, биологии, системах безопасности, парфюмерии, пищевой промышленности и других областях. Зачастую структурная однородность осадка (твердых компонентов) определяет основные свойства всего раствора. Контроль качества этих свойств является сложной задачей, что связано с объективной диагностикой вкуса и запаха. Сложилось два различных подхода к ее решению.

С точки зрения человеческого восприятия – это проблема индивидуальная (субъективная), относящаяся к областям психологии и физиологии. Субъективное восприятие имеет ряд ограничений, связанных с человеческим фактором, например, со здоровьем, и внешними условиями – температурой, влажностью и др. К тому же человеческие рецепторы не всегда чувствительны к таким опасным воздействиям, как яд, газ и пр.

С позиций материаловедения – это проблема визуализации структуры источников вкуса и запаха. Объективные методы их распознавания развиваются по пути использования устройств электронного носа и языка [118]. Однако все эти методы остаются слепыми, не позволяя визуализировать структуры раздражителей.

Между данными подходами нет зависимости, поскольку объективное физическое описание объекта не совпадает с его субъективным восприятием человеком. Однако на практике имеется возможность с некоторым приближением сравнить характеристики структуры и ее свойства. Подобная проблема возникает, например, при физическом описании восприятия цветов человеком. Методы детектирования запаха и вкуса существенно отстают от методов детектирования света и звука.

Объективный контроль запахов и вкусовых ощущений на первый взгляд представляется неразрешимым, если изучать объекты в жидкой или газообразной фазе. Задача существенно упрощается, если объекты находятся в твердой фазе.

Твердые компоненты осадка растворов явились новым классом объектов, исследуемых методом НЖК с последующей оптической 62обработкой изображений для их распознавания. Дозированные капли раствора наносились на пробные стекла ПОМ с помощью прибора Affymetrix GMS 417 Arrayer (Genetic MicroSystems) или вручную беличьей кисточкой при температуре 20°C и влажности 60%. Слой НЖК наносился на осадок раствора после его испарения в эксикаторе или на свежем воздухе при обеспечении защиты от пыли. При этом летучие компоненты растворов исчезают, что может ограничить применение метода.

Детектирование структуры компонентов парфюмерных материалов

Объектами исследования служили образцы туалетной воды и духов. Результаты выявления их структур показаны на рис.26 и 27. Структуры содержат специфические ароматические включения, изображения которых настолько различны, что легко идентифицируются визуально (рис.26).

Рис.26. Структуры твердых компонентов выпаренного осадка туалетной

воды, визуализированные смесью нематиков MББA:ЭBBA. 32х. t = 20°C. Структуры твердых компонентов осадка лаванды и духов показаны на рис. 27. В специальных случаях для распознавания изображений структур можно использовать разработанные методы оптической обработки изображений. Таким путем можно осуществлять контроль качества изделий и выявлять фальсифицированные продукты.

Предложена новая объективная методика проверки устойчивости духов, основанная на времени перехода нанесенного НЖК в изотропное состояние. Она иллюстрируется примером, приведенным на рис.28. Было замечено, что при нанесении дозированной капли НЖК на осадок духов, НЖК переходит в изотропное состояние. Переход вызывается облаком молекул духов, разрывающим связи молекул НЖК в мезофазе. Кинетика перехода показана в верхнем ряду рис.28. 63

Рис.27. Структуры твердых компонентов осадка лаванды и ряда духов. MББA:ЭBBA. 25х. t = 20°C.

После полного испарения молекул духов происходит обратный переход из изотропной фазы в нематическую (рис.28, нижний ряд). Рис.28. Переход капли НЖК, нанесенной на осадок духов после их испарения, в изотропное состояние (верхний ряд, t перехода – 22 мин). После полного испарения духов наблюдается обратный переход в нематическую фазу (нижний ряд, t=36 мин). Духи Валентина. MBBA:EBBA; 25x. t = 20°C. Было установлено, что длительность нахождения НЖК в изотропном состоянии зависит от типа НЖК, размера капли и температуры. Это свойство можно использовать как новый объективный критерий для оценки устойчивости духов, если стандартизировать условия проведения измерений.

Детектирование структуры осадка компонентов чая

Контроль качества чая весьма важен. Каждый третий человек в мире выпивает чашку чая, по крайней мере, раз в день. Качество чая зависит от 64 его вкуса и аромата, хотя результат определяется индивидуальным пристрастием. В наше время контроль качества проводится дегустатором.

Субъективное восприятие качества чая можно заменить объективным контролем. Применение ПОМ с ЖК ПВМС позволяет получить изображения структуры осадка различных сортов чая. Такой подход не рассматривается альтернативным к дегустационному. Напротив, полученные изображения структур позволяют сопоставить дегустатору субъективные впечатления с результатами объективного анализа. Объектами исследования были выпаренные структуры осадка различных чаев, в том числе элитных сортов, привезенных из специализированных магазинов Индии: Lipton, Lloyd & Gerson, Pr. Java, Pr. Noori, Sir Kent, Sun Cha и др. (рис.29). Sir. Kent pr. Java pr. Noori (100x) Lloyd & Gerson Lloyd & Gerson Lloyd & Gerson 250x Рис.29. Структуры осадка различных сортов чая, визуализированные методом НЖК. МББА:ЭББА. t = 20°C.

Применение aY壇lcНЖК дает новую информацию о выпаренных структурах осадка чая. Различные сорта отличаются структурой, в то время как различные образцы чая одного сорта имеют одинаковые структуры, легко идентифицируемые визуально. Изученные структуры отличались по цвету. Большинство чаев после высушивания формировали тонкие твердые пленки. Границы пленки имели небольшие отличия от центральной зоны и зависели от качества чая. Дорогие сорта чая имели в осадке меньше посторонних включений [119].

Предварительные исследования сортов кофе марки Арабик показали, что структуры существенно зависят от тонкости помола зерен (рис.30) 65 Рис.30. Структуры осадка кофе Арабик разного помола. МББА:ЭББА. 250х.

Детектирование структуры осадка вин

Объектами исследования были распространенные сорта французских вин: Каберне, Мерло, Пино и др. Структуры их выпаренного осадка были проанализированы по описанному выше методу и представлены при увеличении 100х на рис.31.

Каберне Совиньон Мерло Пино, Франция

Включения в Каберне Включения в Мерло Включения в Пино

Рис.31. Структуры осадка вин, визуализированные смесью МББА:ЭББА.t=20°C.

Метод НЖК также не является альтернативным к дегустационному.

Напротив, полученные изображения структур осадка позволяют сопоставить дегустатору субъективные впечатления с результатами объективного анализа. [67].

Применение метода НЖК к изучению структур твердых компонентов в осадке растворов позволяет получить о них уникальную информацию, которую не дают другие методы. Это открывает возможности для выявления содержащихся в растворах опасных или

вредных компонентов, таких как наркотики, яды и взрывчатые вещества. Для этого методы, описанные в экспериментах, необходимо развить до стандартизированных методик, что требует решения ряда методических задач (обеспечение дозирования и выбора оптимальных материалов, идентичность условий при выполнении контроля, учет влияния летучих компонентов). Одним из путей является комбинирование метода НЖК и методов анализа газов.__

 

 


Овощи и фрукты. Тверды компоненты и ла-ла ( статья на англ).

 

На рисунке 4 показаны структуры чесночного и томатного соков, соответственно. Изображение твердых компонентов чесночного сока выглядит как сломанный кусок стекла с острыми краями правильной геометрической конфигурации, а изображение компонентов лука выглядит как (irregular sports). Различия между структурами можно легко обнаружить невооруженным глазом, без использования оптических методов распознавания. Различия в цвете на границах (не представлено на рисунке 4) также помогает определить разницу в составе исследуемых объектов.

 

Рисунок 4. Структуры осадка чесночного сока (слева) и огуречного (справа), визуализированные с помощью МББА:ЭББА. Увеличение 100х. T=20 ºС.

Овощные соки были получены путем простого выжимания и последующего испарения без нагрева.Изображения были получении после, как минимум, десяти экспериментов, в которых тонкая пленка НЖК наносилась на исследуемую поверхность и затем удалялась с нее. На рисунке представлены наиболее характерные изображения структур.

Структуры твердых компонентов картофельного сока (слева) и сока редьки (справа) показаны на рисунке 5. Структура картофельного сока представляет из себя капли сложной конфигурации, а структура осадка сока редьки выглядит как шарообразные капле с крестами. Разброс в размерах шарообразных капель намного меньше, чем у капель, являющихся изображением структуры картофельного сока.

 

Рисунок 5. Структуры осадка сока картофеля (слева) и редьки (справа), визуализированные с помощью МББА:ЭББА. Увеличение 100х. T=20 ºС.

Структуры осадков соков авокадо и мандарина показаны, соответственно, на рисунке 6. Структура сока авокадо схожа с картофельным соком, но структурные капли в данном случае имеют меньшие размеры. Структура твердых компонентов сока мандарина схожа с регулярной текстурой мандариновой кожуры.

 

Рисунок 6. Структуры осадка сока авокадо (слева) и мандарина (справа), визуализированные с помощью МББА:ЭББА. Увеличение 100х. T=20 ºС.

 

Структуры осадков лимонного сока и сока манго показаны на рисунке 7. Осадок лимонного сока представляет из себя совокупность нитей с высокой цветовой контрастностью (не представлено на черно-белом рисунке 7). Структура твердых компонентов сока манго имеет форму витых нитей, которая выглядит как группа маленьких разноцветных цветов(цвета не отображены на черно-белом рисунке 7).

Различия в структурах осадков соков настолько очевидны, что использование оптических методов распознавания образов для идентификации объектов не является необходимым.

Рисунок 7. Структуры осадка лимонного сока (слева) и сока манго (справа), визуализированные с помощью МББА:ЭББА. Увеличение 100х. T=20 ºС.

 

Метод НЖК может использоваться для выявления качества различных растворов. Разрушения уникальной структуры исследуемого объекта при этом не происходит.

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 56; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты