Сущность метода заключается в измерении интенсивности диффузного отражения излучения в ближней инфракрасной области спектра от высушенной до воздушно-сухого состояния и измельченной пробы. Спектральные данные подвергают математической обработке, результаты анализа получают по градуировочному уравнению, выведенному по данным измерения образцов с известным содержанием компонентов, установленным исходя из химического состава.
Аппаратура: инфракрасный анализатор; измельчитель проб растений; мельницы лабораторные, электрические мельницы; сушилка проб кормов или шкаф сушильный лабораторный.
Подготовка проб. Среднюю пробу сена, сенажа и силоса измельчают на отрезки длиной 1-3 см. Методом квартования выделяют часть пробы, масса которой после высушивания должна быть около 50 г. Высушивание проб проводят в сушильном шкафу при температуре 60-65°С до воздушно-сухо-го состояния. Допускаются другие способы сушки. После высушивания пробу размалывают на мельнице. Пробы комбикорма размалывают без предварительного подсушивания. Пробы всех видов кормов измельчают до частиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1,0 мм, жмыхи и шроты — с диаметром 1,8 мм.
В зависимости от имеющегося оборудования и вида корма возможны следующие способы измельчения:
1) размалывание на мельницах, снабженных ситами, с последующим просеиванием через сито с отверстиями соответствующего диаметра. Остаток на сите измельчают ножницами или в ступке, добавляют к просеянной части и тщательно перемешивают;
2) измельчение на мельницах, не снабженных ситами, в течение 30 с и последующее размалывание на мельницах, снабженных ситами;
3) размалывание на мельнице, снабженной ситами с отверстиями требуемого диаметра.
Размолотую пробу переносят в стеклянную или пластмассовую банку или полиэтиленовый пакет, охлаждают до температуры окружающей среды и используют для снятия спектра.
При необходимости плотно закрытую пробу хранят в сухом темном месте. Пробы комбикормов, содержащих скоропортящиеся виды сырья — мясокостную и рыбную муку, хранят в бытовом холодильнике.
He допускается использовать для анализов пробы с затхлым, плесневым, гнилостным запахом и запахом горелого, а также пробы с содержанием золы, нерастворимой в соляной кислоте, выходящим за пределы норм, указанных в стандартах на соответствующий вид корма.
Градуировка приборов заключается в снятии спектров набора проб, называемого градуировочной партией проб; анализе этих проб стандартными химическими методами; получении уравнения, связывающего содержание определяемого компонента со спектральными данными, с помощью методов математической статистики.
Пробы градуировочной партии должны охватывать весь диапазон возможных значений определяемых компонентов и быть равномерно по нему распределены, а также диапазон влажности анализируемого материала с учетом возможного переувлажнения проб либо при содержании влаги ниже, чем в воздушно-сухом состоянии.
При анализе растительных кормов образцы градуировочной партии должны отражать варьирование физико-химических свойств материала, обусловленное различиями места произрастания, технологий выращивания культур и заготовки кормов, видовым составом растений и фазой развития.
При анализе комбикормов и сырья градуировочные образцы должны отражать варьирование свойств материала, связанное с различиями в видах сырья, источниках его поступления и технологиях приготовления кормов.
Градуировочные партии проб для каждого вида корма (сена, сенажа, силоса, комбикорма для отдельных видов животных) готовят отдельно.
Допускается составление единых градуировочных уравнений для группы растительных кормов.
При работе на анализаторах, управляемых персональными компьютерами, градуировочные пробы можно выбрать из достаточно большого набора проб путем обработки их спектральных данных с помощью специального программного обеспечения.
Количество проб для получения градуировочного уравнения, предназначенного для анализа неоднородной популяции проб (например, с различным видовым составом, сроками и технологией заготовки и т. д.), должно быть не менее 90-100. Для анализа однородной популяции можно использовать меньшее количество градуировочных проб.
Пробы, предназначенные для градуировки, готовят к спектральному анализу теми же способами и на том же оборудовании, что и анализируемые. Если при подготовке проб к спектральному анализу предполагается применять различные технологии, то в градуировочную партию включают пробы, подготовленные всеми ожидаемыми способами.
Химические анализы проб градуировочной партии проводят дважды. Содержание сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира, сырой золы, кальция и фосфора, влаги и гигровлаги определяют в соответствии с требованиями нормативной и технической документации.
Исходя из этих результатов вычисляют содержание обменной энергии в градуировочных пробах сена, сенажа и силоса согласно требованиям соответствующих ГОСТ.
Содержание обменной энергии (ОЭ, МДж/кг) в комбикормах для птиц определяют по формуле

для жвачных животных:

где П — массовая доля сырого протеина; Ж — сырого жира; К — сырой клетчатки; З — сырой золы в сухом веществе, %.
При необходимости содержание обменной энергии определяют в расчете на воздушно-сухое вещество.
В комбикормах для птиц:

для жвачных животных:

где W — влажность, %; массовые доли протеина, жира, клетчатки, золы даны в расчете на воздушно-сухое вещество.
Спектры градуировочных проб снимают согласно инструкциям к приборам. Особое внимание уделяют чистоте оптики, встроенного стандарта и измерительной кюветы. Перед заполнением кюветы пробой последнюю тщательно перемешивают, не допуская при этом ее расслоения. Техника заполнения кювет пробами должна быть единообразной.
В качестве модели при градуировке используют уравнение вида

где bi — константы, определяемые статистическими методами; xi — независимые переменные, в качестве которых используют значения оптической плотности при разных длинах волн или результаты их преобразований.
Под оптической плотностью (D) в данном случае понимается десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту отражения (R):

Коэффициент отражения определяется следующим образом:

где Io — интенсивность излучения, отраженного встроенным в прибор отражателем при данной длине волны; I — интенсивность излучения, отраженного пробой при той же длине волны.
В качестве независимых переменных могут использоваться значения, получаемые в результате математических преобразований оптической плотности:
■ разность значений оптической плотности при двух длинах волн;
■ отношение значений оптической плотности при двух длинах волн;
■ первая или вторая производная оптической плотности. Допускаются также другие виды преобразований при условии, что получаемое при этом градуировочное уравнение будет удовлетворять установленным требованиям.
Для вычисления констант градуировочного уравнения используют методы множественного регрессионного анализа, анализ главных компонентов, наименьших квадратов.
Число переменных в градуировочном уравнении не должно превышать 1 + N/10 при использовании метода множественной линейной регрессии и 3 + M10 при использовании методов анализа главных компонентов и наименьших квадратов, где N — количество образцов в градуировочной партии.
При расчете градуировочных уравнений для инфракрасных анализаторов, управляемых персональными компьютерами, используют специальное программное обеспечение, поставляемое с прибором. Если возможности вычислительного устройства ограничены расчетом констант уравнения множественной регрессии и оно не позволяет найти оптимальные для анализа длины волн и способы преобразования спектральных данных, то необходимую информацию получают с помощью дополнительной вычислительной техники и соответствующего программного обеспечения.
При вычислении констант градуировочного уравнения результаты химических анализов проб градуировочной партии вводят в расчете на сухое или воздушно-сухое вещество. В первом случае результаты анализа на приборе также будут в расчете на сухое вещество, во втором — воздушно-сухое, при этом учитывается содержание в пробе гигроскопической влаги, определенное непосредственно перед сканированием.
Данные некоторых проб, значительно отклоняющиеся от линии регрессии, могут быть исключены из расчетов. Отклонения могут возникать из-за ошибки при снятии спектров, при выполнении химических анализов, при введении результатов в компьютер, а также из-за больших различий между спектрами анализируемых и градуировочных проб. В этом случае в градуировочую партию включают еще несколько подобных проб. При работе на приборах, управляемых компьютером, отклоняющиеся пробы могут быть выявлены с помощью специальных программ, поставляемых с прибором.
Градуировочное уравнение, полученное на одном приборе, может быть использовано при работе на другом приборе той же модели после его обязательной оценки. Для этого подбирают партию из не менее чем 20 проб, не использованных при градуировке. Пробы должны охватывать весь диапазон значений определяемых компонентов и равномерно по нему распределяться. Все процедуры с этими пробами проводятся так же, как и с градуировочными.
По результатам оценки рассчитывают смещение d:

где xi и yi — содержание определяемого компонента в 1-й пробе, полученное соответственно инфракрасным методом и стандартным химическим расчетным методом; n — количество проб.
Поправку на смещение вносят, вычитая d из свободного члена градуировочного уравнения.
Для проверки точности анализа вычисляют среднее квадратичное отклонение Sd разности между результатами инфракрасного и расчетного методов:

Для значений Sd, полученных по результатам анализа партии из 20 проб, установлены определенные величины.
Для содержания обменной энергии в пробах сена и сенажа Sd не должно превышать 0,4 МДж/кг, в пробах силоса — 0,7 МДж/кг, комбикормов — 2,5% от среднего содержания обменной энергии в оцениваемой партии проб. Для массовой доли сырого протеина предельно допустимая величина Sd составляет 1,0%, сырой клетчатки — 2,0%, сырого жира — 0,5%, влаги — 0,3%, сырой золы — 0,8%, кальция — 0,25%, фосфора — 0,11%, Если Sd выходит за указанные пределы, выводят уравнение регрессии между результатами, полученными двумя методами:

где у, х — результаты определения стандартным и инфракрасным методами соответственно; а и b — константы.
После этого в градуировочное уравнение вносят поправку путем умножения всех коэффициентов, включая свободный член (bo), на b и прибавления а к bo. Используя исправленное уравнение, процедуру проверки точности повторяют; если при этом Sd. вновь превысит указанные пределы, прибор должен быть отградуирован заново.
Проведение испытания и обработка результатов. Анализ пробы заключается в снятии ее инфракрасного спектра. Вычислительное устройство инфракрасного анализатора, используя заданные градуировочные уравнения, рассчитывает содержание обменной энергии или массовую долю компонентов корма, полученное значение высвечивается на экране и может быть при необходимости выведено на печать.
За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, выполненных путем двукратного заполнения кюветы пробой. Результат вычисляют до второго десятичного знака и округляют до первого десятичного знака.
Расхождения между результатами параллельных измерений не должны превышать: для обменной энергии — 2,0% от среднего арифметического двух параллельных определений; для массовой доли сырого протеина и сырой клетчатки — 1,0%, сырого жира — 0,3%, влаги — 0,3% в абсолютном выражении.
Допустимые расхождения между результатами параллельных определений минеральных веществ установлены в зависимости от среднего арифметического (x) этих определений:
■ для сырой золы — 0,11 + 0,0283x;
■ для кальция — 0,06 + 0,044х;
■ для фосфора — 0,016 + 0,055x.
При исследовании содержания сырой золы, кальция и фосфора допускается проведение анализа без параллельных определений, если в партии испытуемых проб присутствуют стандартные аттестованные образцы и разница между массовой долей анализируемого компонента (%), полученной опытным путем, и указанной в свидетельстве к стандартному образцу (хатт) не превышает следующих значений:
■ для сырой золы — 0,059 + 0,045 хатт;
■ для кальция — 0,042 + 0,098 хатт;
■ для фосфора — 0,006 + 0,118 хатт.
Если результаты анализа получают в расчете на воздушно-сухое вещество X1, то содержание обменной энергии или массовую долю компонентов в абсолютно сухом веществе (X) вычисляют по формуле

где W — массовая доля гигроскопической влаги в испытуемой пробе, %.
Для выборочного контроля правильности результатов в ходе серийных анализов часть проб исследуют наряду с инфракрасными стандартными химическими методами. Эти пробы выбирают так, чтобы они представляли анализируемую совокупность по видам, рецептурам комбикормов, источникам сырья, в случае травяных кормов — по видам кормовых угодий, вариантам внесения удобрений, технологиям заготовки кормов. Число проб должно быть не менее 10% от общего количества испытуемых образцов.
Расхождения (D) между результатами, полученными химическим анализом (или расчетным путем на основании химического анализа — для содержания обменной энергии) и инфракрасным методом, не должны выходить за определенные пределы. Эти пределы устанавливаются в зависимости от среднего арифметического значения (x) двух параллельных определений, выполненных химическим (или расчетным) методом.
Предельно допустимые расхождения при определении содержания обменной энергии составляют:
■ для сена — 0,882 + 0,03 133x;
■ для сенажа — 0,429 + 0,016x;
■ для силоса — 0,448 + 0,05733x.
При анализе проб комбикормов расхождение не должно превышать 5% от содержания обменной энергии, определенного расчетным методом.
Предельно допустимые расхождения между результатами химического и инфракрасного анализов составляют при определении массовой доли следующих компонентов кормов:
■ сырого протеина — 1,095 + 0,03233x;
■ сырой клетчатки — 2,160 + 0,0383x;
■ сырого жира — 0,641 + 0,05533x;
■ сырой золы — 0,083 + 0,0643х;
■ кальция — 0,425 + 0,0533x;
■ фосфора — 0,193 + 0,065х.
Если число проб, используемых для выборочного контроля правильности, не более 6, расхождения, превышающие установленные пределы, не допускаются ни в одной из проб; при анализе 7-10 проб допускается превышение установленных пределов водной пробе; при анализе 11-15 проб — в двух.
Для текущего контроля за стабильностью инфракрасного анализатора используют изготовленные на предприятии контрольные образцы с содержанием сырой клетчатки, соответствующим границам и середине градуировочного диапазона (например, 20, 27 и 35%). Исходным материалом для контрольных образцов служат кормовые травы из числа наиболее часто анализируемых видов. Масса контрольного образца составляет около 0,5 кг воздушно-сухого вещества. Образцы хранят в герметичной таре в темном месте при комнатной температуре.
Ежедневно в ходе анализа рядовых проб исследуют контрольные образцы на содержание сырой клетчатки. Расхождение между текущим результатом и средним арифметическим за предыдущие дни не должно превышать 1,5%.
Проведенная градуировка применима до тех пор, пока она удовлетворяет требованиям контроля качества.

---

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить