[Uncaptioned image]

Культивирование точности: Сравнительный анализ методов мониторинга ферментации йогурта на основе датчиков

Эге Кескин Ихсан Озан Йылдырым ^†^†спасибо: Э. Кескин и И. О. Йылдырым работают в корпорации Beko, Дирекция по исследованиям и разработкам, Сенсорные технологии, Стамбул 34912, Турция (электронная почта: ege.keskin@beko.com, ihsanozan.yildirim@beko.com)

Аннотация

Ферментированные молочные продукты, включая йогурт, широко потребляются благодаря своей питательной ценности и пользе для здоровья. Несмотря на то, что существует множество методов мониторинга и изучения ферментации йогурта, в научной литературе отсутствует комплексная оценка различных подходов к сенсорике в рамках единой экспериментальной базы. Чтобы восполнить этот пробел, в данном исследовании систематически рассматриваются и сравниваются многочисленные методы измерения — электрический импеданс, сопротивление постоянному току, водородный показатель, оптическая прозрачность, концентрация углекислого газа, температура окружающей среды и относительная влажность — при отслеживании процесса ферментации йогурта. Представляя единый набор экспериментальных результатов и оценивая наблюдательные характеристики каждого метода, данная работа предлагает всеобъемлющую справочную точку для исследователей, стремящихся понять относительные преимущества и ограничения различных модальностей сенсоров. Вместо установления окончательных руководящих принципов или практических рекомендаций, полученные результаты создают основу для последующих исследований в области мониторинга ферментации на основе датчиков, тем самым способствуя более глубокому пониманию динамики ферментации йогурта..

Список терминов:

проводимость, бытовые йогуртницы, электрический импеданс, производство йогурта в домашних условиях, методы измерения, оптическая прозрачность, pH, сенсорные системы, ферментация йогурта

I Введение

Йогурт, ферментированный молочный продукт, в последние годы демонстрирует значительный рост спроса, обусловленный его питательной ценностью, пользой для здоровья и широким ассортиментом доступных вкусов [1]. Многочисленные исследования подчеркивают такие преимущества, как снижение непереносимости лактозы и улучшение здоровья кишечника [2]. Соответственно, все большее число потребителей начинают готовить йогурт в домашних условиях [3]. Несмотря на то, что базовый процесс производства относительно прост, ряд факторов — таких как сложность обеспечения молока без консервантов, ограниченные знания, нехватка времени и нестабильные результаты — часто препятствуют этим начинаниям..

Процесс ферментации по своей природе чувствителен к различным параметрам, включая состав молока (жиры, белки, сахар и другие компоненты), штаммы бактериальных культур и их активность, а также температурно-влажностный режим ферментации. Эта сложность затрудняет определение точного момента, когда достигаются желаемые вкус и текстура. Слишком длительный процесс может привести к чрезмерно кислому йогурту, тогда как преждевременное завершение может привести к недостаточно развитому вкусу и ненадлежащей консистенции..

В принципе, интеграция соответствующих сенсорных технологий могла бы позволить автоматизированным системам определять состояние ферментации с большей точностью. Такая установка могла бы прекращать нагрев и начинать охлаждение в идеальный момент, потенциально уведомляя пользователей с помощью простых оповещений или посредством подключения к платформам умного дома, таким как HomeWhiz [4], Google Home [5] или аналогичным приложениям. Эти подходы могут повысить как стабильность качества, так и удобство использования при приготовлении йогурта в домашних условиях..

Йогурт является идеальным объектом для данного исследования ввиду его широкой популярности и признанной пользы для здоровья. Потребители склоняются к домашнему производству из-за опасений по поводу коммерческих добавок или консервантов [3], а среди семей с новорожденными наблюдается выраженный интерес к исключению незнакомых химических компонентов. По мере роста заботы о здоровье растет и стремление к более безопасным и прозрачным методам производства, будь то использование традиционных технологий или специализированных устройств для приготовления йогурта. Тем не менее, эффективные и доступные методы контроля процесса ферментации в домашних условиях остаются ограниченными..

Несмотря на потенциальную полезность таких измерений, в настоящее время не существует широко доступных бытовых продуктов или установленных методов для точного отслеживания процесса ферментации йогурта. Чтобы устранить этот пробел, в настоящем исследовании систематически изучаются и сравниваются различные методы мониторинга. Оно направлено на предоставление обобщенного анализа методов измерения — оценку их возможностей, а также соответствующих преимуществ и ограничений — без предписания конкретных передовых методов или рекомендаций..

Представленный здесь всесторонний обзор актуален для широкой аудитории. Лица и исследователи, интересующиеся сенсорными технологиями, обработкой данных, микроконтроллерами, протоколами связи и интеграцией датчиков, могут извлечь пользу из полученных результатов. Работа также актуальна для инженеров и специалистов в таких областях, как системы управления, мехатроника, электротехника и вычислительная техника, а также для разработчиков продуктов и технологов пищевой промышленности. Изучая и сравнивая ряд методов зондирования, данное исследование служит подробным ресурсом для понимания современного состояния мониторинга ферментации йогурта, предлагая базу знаний, на которой могут строиться будущие исследования и инновации..

II Контекст и связанные работы

Глубокое понимание существующих и устоявшихся подходов, представленных в литературе, имеет важное значение для данного исследования, поскольку большинство современных методов измерения могут помочь в достижении наших исследовательских целей. Этот раздел организован в две части: во-первых, обзор процесса ферментации йогурта, и, во-вторых, обзор существующих сенсорных технологий для молочных продуктов.

II-A Ферментация йогурта

Согласно Оксфордскому словарю английского языка, ферментация определяется как «химическое расщепление вещества бактериями, дрожжами или другими микроорганизмами, обычно сопровождающееся выделением газа и тепла». Йогурт производится путем ферментации молока с использованием специфических бактериальных культур, преимущественно Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus thermophilus [1]. Эти термофильные организмы имеют оптимальную скорость роста при температуре приблизительно 45°C, с максимальной температурой 50°C. Обычно их смешивают в соотношении 1:1, и они функционируют симбиотически для формирования характерных свойств йогурта. Однако ни одна из этих культур по отдельности не способна обеспечить оптимальный баланс кислотности и вкуса..

S. thermophilus инициирует выработку молочной кислоты и снижает концентрацию кислорода, что стимулирует рост L. delbrueckii subsp. bulgaricus [6]. В результате этих симбиотических отношений вырабатывается молочная кислота, придающая йогурту его терпкость и кислотность. Таким образом, молочнокислое брожение является важнейшей химической реакцией при формировании йогурта..

Среднее время ферментации йогурта варьируется от 4 до 6 часов в зависимости от таких факторов, как начальная концентрация бактериальных культур, температура ферментации, а также желаемая конечная кислотность и текстура. В течение этого периода бактериальные культуры метаболизируют лактозу в молочную кислоту, что приводит к снижению уровня pH и вызывает коагуляцию молочных белков, способствуя формированию характерной текстуры и вкуса йогурта..

В качестве заключительного этапа йогурт обычно охлаждают до 4°C в течение как минимум 8 часов для обеспечения плотной коагуляции и остановки дальнейшей ферментации [7]. Этот процесс охлаждения стабилизирует структуру йогурта и продлевает срок его хранения за счет замедления активности бактерий.

II-B Методы измерения для молочных продуктов

Молоко проявляет как резистивные, так и емкостные свойства из-за своего состава и взаимодействия между измерительными щупами и самим молоком. Следовательно, электрохимическая модель измерения молока может быть представлена в виде резистора и двух конденсаторов, соединенных последовательно, при использовании двух щупов [8].

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) представляет собой метод, при котором электрический импеданс среды или исследуемого объекта измеряется в диапазоне частот. Определенные материалы демонстрируют уникальные свойства на специфических частотах, что позволяет проводить более детальный анализ материала [9]. Предыдущие работы продемонстрировали, что EIS может использоваться для определения точки коагуляции йогурта и оценки его кислотности [10]. Мотивация использования EIS для мониторинга ферментации йогурта заключается в его способности обеспечивать гигиеничный и неразрушающий метод измерения.

Как упоминалось ранее, образование молочной кислоты в процессе приготовления йогурта приводит к снижению pH смеси, увеличивая ее кислотность. Самым прямым методом измерения кислотности или щелочности вещества является использование pH-зонда, где pH расшифровывается как «потенциал водорода». pH-зонд состоит из стеклянного электрода, электрода сравнения и раствора сравнения, которые вместе преобразуют разницу в концентрации ионов водорода между средой и раствором сравнения в сигнал напряжения [11]. Этот сигнал напряжения затем может быть измерен и преобразован в фактическое значение pH с использованием установленных уравнений. Хотя pH-зонды обеспечивают прямое измерение кислотности или щелочности, они требуют обслуживания и калибровки для обеспечения стабильной работы [12]. Эта процедура калибровки часто включает в себя различные эталонные жидкости с определенными уровнями pH и может быть обременительной для обычного пользователя.

Оптические методы часто предпочтительнее для анализа молочных продуктов, поскольку они не требуют прямого контакта с образцом. Сообщалось, что содержание жира в молоке влияет на его светопроницаемость [13]. Это явление было продемонстрировано с использованием стабильного источника света и фоторезистора; по мере изменения содержания жира в молоке напряжение на фоторезисторе менялось из-за колебаний интенсивности прошедшего света. Аналогичным образом, картины лазерной дифракции использовались для классификации различных типов молока [14].

II-C Существующие сенсорные системы и эталонные продукты

Недавние достижения привели к разработке различных сенсорных систем и устройств, направленных на мониторинг процессов ферментации, особенно в промышленных приложениях [15]. В молочной промышленности крупномасштабные ферментационные резервуары часто оснащаются датчиками, которые измеряют такие параметры, как температура, pH, растворенный кислород и микробная активность. Эти датчики обеспечивают точный контроль над средой ферментации, гарантируя стабильность и качество продукта..

Для приложений потребительского уровня доступно несколько коммерческих йогуртниц, которые в определенной степени автоматизируют процесс ферментации. Эти устройства обычно обеспечивают контроль температуры и таймеры для поддержания оптимальных условий для роста бактерий. Тем не менее, им, как правило, не хватает расширенных возможностей датчиков для мониторинга хода ферментации в режиме реального времени. Пользователи должны полагаться на предустановленные времена ферментации, которые могут не учитывать изменения в составе молока, условиях окружающей среды или личных вкусовых предпочтениях.

Некоторые инновационные потребительские приборы пытались внедрить базовые датчики. Например, некоторые йогуртницы включают встроенные термометры для отображения внутренней температуры, что позволяет пользователям убедиться, что прибор поддерживает правильную температуру ферментации. Однако они ограничены измерением температуры и не предоставляют информацию о других критических параметрах, таких как pH или кислотность.

В исследовательских условиях различные сенсорные технологии исследовались для мониторинга ферментации. Спектроскопия электрического импеданса использовалась для оценки микробного роста и кинетики ферментации, обеспечивая понимание хода ферментации без прямого отбора проб [16]. Оптические датчики, такие как ближняя инфракрасная спектроскопия, также исследовались на предмет их способности контролировать изменения в среде ферментации путем обнаружения вариаций поглощения и рассеяния света из-за микробной активности [17].

Несмотря на эти технологические достижения, по-прежнему ощущается нехватка сравнений данных методов измерения с проведением систематических экспериментов.

Обзор предыдущих работ позволяет нам понять микробиологические и химические процессы, происходящие при ферментации йогурта, а также методы измерения, используемые для оценки качества продукции и мониторинга процесса ферментации. Мы обобщим эту информацию для разработки плана испытаний потенциальных применений датчиков.

III Метод и экспериментальный дизайн

Мы сформулировали нашу методологию вокруг постановки проблемы и исследовательского вопроса, чтобы очертить границы исследования. Основываясь на гипотезе о том, что определенные измеримые свойства йогурта коррелируют с его уровнем pH, мы стремились разработать список потенциально экономически эффективных и точных вариантов датчиков для отслеживания ферментации, позволяющих извлекать продукт при достижении желаемого уровня кислотности..

III-A Методика

Исследование было структурировано вокруг следующих ключевых компонентов:

⟦• Постановка проблемы: Наблюдение за процессом ферментации йогурта исследовано недостаточно с точки зрения применения различных сенсорных решений. Следовательно, в литературе ощущается дефицит систематического сравнения методов измерения.
⟦• Гипотеза: Прямое или косвенное отслеживание уровня pH йогурта во время ферментации может обеспечить точное определение стадии ферментации и желаемого уровня кислотности.
⟦• Исследовательский вопрос: Какие физические и химические свойства йогурта коррелируют с его уровнем pH в процессе ферментации?
⟦• Подход: Исследование различных методов измерения для обсуждения их сильных и слабых сторон, что в конечном итоге приведет к объективному сравнению этих методов с точки зрения производительности.

Для изучения корреляции между уровнем pH йогурта и другими измеримыми свойствами мы создали различные тестовые установки с разными объемами, геометрией и техническими характеристиками. Во всех циклах ферментации использовались идентичные комбинации молока и бактериальной культуры для минимизации неконтролируемых переменных. Каждая сенсорная система была протестирована систематически, а результаты проанализированы на предмет их значимости и корреляции с кислотностью..

III-B Материалы

Для проведения экспериментов были использованы следующие материалы и оборудование:

⟦• Молоко и закваска: для всех циклов ферментации использовались коммерческое цельное молоко и стандартизированная йогуртовая закваска, чтобы обеспечить согласованность, поскольку они являются прямым исходным компонентом для динамики ферментации и профиля изменения уровня pH.
⟦• Камера ферментации: Повторно используемые контейнеры, оснащенные различными датчиками для сбора данных в процессе ферментации.
⟦• Источник тепла: Бытовой духовой шкаф с функцией приготовления йогурта использовался для обеспечения стабильного источника тепла для смеси молока и закваски.
⟦• Датчики и измерительные системы: – Датчик углекислого газа CM1106 Wuhan Cubic (расположен на крышке в положении «3 часа») – Датчик температуры и влажности окружающей среды SHT31 Sensirion (расположен на крышке в положении «6 часов») – Веб-камера Logitech для получения изображений поверхности (расположена в центре крышки) – Электрические зонды для измерения импеданса и сопротивления постоянному току – Термопары для измерения температуры йогуртовой смеси – Датчик освещенности Si1133 Silicon Labs
⟦• Система сбора данных: Raspberry Pi 4 в качестве главного устройства для сбора данных и обмена информацией с датчиками.
⟦• Программное обеспечение: сценарии на языке Python, разработанные для сопряжения датчиков и регистрации данных.

На рисунках 1 и 2 показаны измерительная установка и расположение датчиков внутри емкости для ферментации.

Refer to caption — ⟦Fig. 1: Измерительная установка с различными датчиками, встроенными в крышку емкости для ферментации. Шов крышки был покрыт мягкой лентой для обеспечения теплоизоляции.

III-C Система сбора данных

Для сбора данных был выбран Raspberry Pi 4 ввиду его вычислительных возможностей и вариантов интерфейсов, подходящих для работы с несколькими датчитами и устройствами с различными протоколами связи..

Датчики были подключены следующим образом:

⟦• Устройства I2C: Датчик температуры и влажности SHT31 был подключен через встроенную шину I2C Raspberry Pi со встроенными подтягивающими резисторами.
⟦• Устройства UART: Датчик углекислого газа CM1106 был подключен с использованием интерфейса UART Raspberry Pi.
⟦• USB-устройства: LCR6100 для измерений импеданса и Keysight 34970A для сбора данных с термопар были подключены к Raspberry Pi 4 с помощью преобразователя RS232 в последовательный интерфейс.
⟦• Analog Devices: 2 из контактов ввода-вывода на Raspberry Pi 4 были настроены для измерения напряжения от схемы делителя напряжения для постоянного сопротивления и схемы усилителя модуля измерения pH SEN0161.
⟦• Требования к питанию: Для подачи напряжения на аналоговую схему использовался отдельный импульсный блок питания на 5 В, чтобы исключить любые колебания мощности, исходящие от Raspberry Pi 4. Цифровые датчики получали питание от встроенного регулятора напряжения 3,3 В на Raspberry Pi 4. Сама Raspberry Pi 4 питалась от оригинального адаптера питания 5 В 3 А..

Были разработаны пользовательские сценарии на языке Python для взаимодействия с датчиками и управления сбором данных. Собранные данные сохранялись в формате CSV для последующего анализа. Структура объединенного пакета данных, дискретизируемого каждую минуту, показана на Рисунке 3.

III-D Экспериментальная процедура

Экспериментальная процедура включала несколько ключевых этапов:

⟦1. Подготовка: Были подготовлены аналогичные комбинации молока и йогуртовой закваски для обеспечения согласованности во всех циклах ферментации. Закваску разбавили и смешали с 50 мл молока, а затем добавили в общую массу молока. Смесь предварительно нагрели до 43°C перед помещением в термостат..
⟦2. Калибровка датчиков: Все датчики были откалиброваны в соответствии со спецификациями производителя перед проведением испытаний для обеспечения точности измерений.
⟦3. Сборка: Датчики были интегрированы в емкость для ферментации, как показано на рисунках 1 и 2⟧.
⟦4. Процессы ферментации: предварительно нагретая йогуртовая смесь помещалась в контейнер, и ферментация начиналась при контролируемых условиях.
⟦5. Сбор данных: Данные датчиков собирались непрерывно с использованием системы Raspberry Pi 4 на протяжении всего процесса ферментации. Данные добавлялись в файл со значениями, разделенными запятыми, для дальнейшей обработки.
⟦6. Анализ данных: Собранные данные были проанализированы для оценки эффективности каждого метода измерения при отслеживании процесса ферментации и установлении корреляции с изменениями уровня pH.

Каждая сенсорная система подробно описана в последующих подразделах, включая методологию, процедуры калибровки и конкретные настройки, использованные во время экспериментов.

III-E Сенсорные системы и методы измерений

Для оценки их эффективности в мониторинге ферментации йогурта были исследованы следующие сенсорные системы.

⟦• Измерения электрического импеданса и сопротивления постоянному току: Для оценки корреляции между электрическими свойствами и уровнями pH.
⟦• Измерение уровня pH: прямое измерение кислотности с использованием pH-зондов.
⟦• Оптическая проницаемость: мониторинг изменений светопропускания через йогуртовую смесь.
⟦• Концентрация CO2: Измерение уровней CO2 как косвенного показателя микробной активности.
⟦• Температура и влажность окружающей среды: регистрация условий среды внутри емкости для ферментации.

Каждый метод был выбран исходя из его потенциала для получения информации о процессе ферментации, прямо или косвенно связанной с изменениями уровня pH и общим качеством йогурта..

III-E1 измерения уровня pH

В результате молочнокислого брожения йогурт должен достичь уровня pH около 4,3 по завершении процесса [1]. Для целей тестирования нам требовалось непрерывно измерять pH в течение почти 6 часов и записывать полученные данные. В дополнение к установке, показанной на рисунке 1, комплект для измерения pH SEN0161 был подключен к Raspberry Pi 4 через аналоговые контакты. Датчик был откалиброван с использованием двухточечной калибровки в кислотном диапазоне. Качество йогурта напрямую зависит от того, насколько хорошо перемешана культура, при этом pH может варьироваться по высоте и ширине контейнера, если температура распределена неравномерно [18]. По этой причине контейнеры для ферментации были изолированы от основания печи с помощью разделителя, чтобы избежать воздействия высоких температур на дно..

При изучении рисунка 4 видно, что желаемый уровень pH 4,5 достигается через 5 часов. Было использовано 3 литра цельного коровьего молока и 100 мл обычной йогуртовой закваски в жидкой форме. Компоненты были тщательно перемешаны в общей емкости..

III-E2 Измерения температуры и влажности окружающей среды

Для отслеживания относительной влажности и температуры внутри камеры ферментации используется цифровой датчик SHT31. Нашей целью было наблюдение определенной тенденции в одной или обеих этих величинах на протяжении всего процесса ферментации. Для экспериментальной установки, представленной на рисунке, относительная влажность и температура внутри камеры ферментации приведены на рисунке 5.

Можно заметить, что при запуске процесса и закрытии крышки начинают расти как температура, так и относительная влажность. Однако колебания относительной влажности значительно выше, чем температуры. Это связано с тем, что наш корпус не является идеально герметичным, и влажность может периодически накапливаться и выходить в камеру печи. Первоначальный скачок на кривой температуры обусловлен тепловой инерцией печи..

III-E3 СО₂ измерения

Естественным образом Lactobacillus acidophilus осуществляет анаэробное дыхание, что означает, что он не использует кислород. В результате CO2 не вырабатывается [19]. Однако активность Streptococcus thermophilus также вызывает выработку аминокислот и ацетальдегида, что также приводит к образованию CO2 в качестве побочного продукта. В таком случае Lactobacillus acidophilus может работать более эффективно в симбиотическом режиме, ускоряя процесс ферментации [2]. Нашей мотивацией было наблюдение за концентрацией CO2 внутри камеры ферментации, что могло бы каким-то образом служить показателем того, как протекает ферментация. Мы использовали модель CM1106 от Wuhan Cubic, которая может измерять концентрацию CO2 до 5000 ppm. При изучении результатов на Рисунке 6 становится очевидно, что камера была насыщена газом CO2 и сигнал датчика был ограничен. Это связано с тем, что концентрация CO2 в камере была значительно выше 5000 ppm. Эксперименты были повторены с использованием датчика на 10000 ppm, но измерения были насыщены точно так же, как и в первом случае..

III-E4 Измерения оптической проницаемости

В литературе представлены неплохие результаты относительно оптических методов отслеживания состояния молока и ферментации [13][14]. По этой причине мы дополнительно изучили данный вопрос, но с использованием более простой и фундаментальной установки. Прямоугольная полость для этого испытания была спроектирована в Siemens NX и напечатана на 3D-принтере из SLA-материала. Для оптически прозрачных деталей использовались элементы из прозрачного оргстекла. В качестве источника света был выбран мощный светодиод на 1 Вт с длиной волны 400 нм. В качестве детектора обычный фоторезистор не использовался из-за его температурной зависимости, низкого разрешения и проблем со смещением. Вместо него применялся Si1133, который изначально представляет собой УФ-спектрометр со встроенными возможностями измерения внешней освещенности. Он обладает разрешением менее 100 лк и спектром 128 клк, что делает его жизнеспособным выбором для работы как при слабом, так и при интенсивном освещении. Источник света и датчик были зафиксированы на установке с помощью черной ленты, чтобы закрыть все возможные зазоры, через которые внешнее освещение могло бы повлиять на результаты.

На рисунке 7 источник света и датчик ALS были ориентированы под углом 90° друг к другу, что позволяло йогуртовой смеси заполнять пространство между ними.

При изучении результатов на рисунке 8 стало очевидно, что оптическая проницаемость йогуртовой смеси демонстрирует резкую тенденцию к увеличению в момент начала коагуляции. Хотя эта коагуляция не была квантована с помощью измерительного оборудования, крышка была открыта, и поверхность йогурта была осмотрена визуально на предмет коагуляции..

III-E5 Измерения сопротивления постоянному току

Возможно отслеживание проводимости и сопротивления различных молочных продуктов для анализа [20]. Эти анализы часто могут включать обнаружение порчи или определение содержания жира. Однако к этому методу следует относиться с осторожностью, поскольку проводящие жидкости могут подвергаться электролизу при наличии разности напряжений на проводящих пластинах. Коммерчески доступные датчики измерения проводимости используют низкие уровни напряжения и инертные покрытия для преодоления этой проблемы..

В качестве нашей измерительной установки мы использовали обычную схему делителя напряжения для наблюдения за сопротивлением йогуртовой смеси. Уровень напряжения подавался на Raspberry Pi 4, а аналоговый сигнал преобразовывался в уровень напряжения, а затем в значение сопротивления. Однако из-за разности напряжения постоянного тока анодный контакт быстро растворялся в йогурте, что делало результаты нестабильными. Чтобы преодолеть это, мы использовали чистые платиновые электроды как для анода, так и для катода. При повторении экспериментов повреждений платиновых контактов не наблюдалось. Однако йогурт между электродами поляризовался, что означало, что положительные и отрицательные ионы притягивались к аноду и катоду, вызывая постоянное увеличение показаний сопротивления. Это было подтверждено при визуальном осмотре йогурта между электродами..

III-E6 Измерения импеданса

Как упоминалось ранее, в литературе основное внимание уделяется измерениям биоимпеданса либо для обнаружения живых организмов, либо для проведения контроля качества [21][22][23][24]. Нашим первым шагом было воспроизведение результатов, которые уже имелись в литературе. На рисунке 2 показано крепление зажимов типа «крокодил» к электрическим контактам. Анализ коровьего молока возможен на основе их EIS путем сканирования частотного диапазона от 1 кГц до 100 кГц [25]. Основываясь на этой информации, LCR-метр был настроен на сканирование этого интервала с шагом 1 кГц. Измерения включали фиксацию величины полного импеданса, обозначенного как $|Z|$ . Для настройки устройства потребовались специальные внешние текстовые команды, а для отправки и получения данных использовался протокол RS232. Специально разработанный код на Python был создан и выполнен на Raspberry Pi 4, который был подключен к LCR-метру. Измерения собирались непрерывно в течение всего процесса ферментации. Для создания надежного уплотнения между датчиками и контейнером использовался двухкомпонентный эпоксидный клей. Чтобы предотвратить попадание эпоксидной смолы в йогуртовую смесь, клей наносился исключительно на внешнюю поверхность контейнера. После завершения каждого цикла измерений LCR-метр передает данные пакетом, а Raspberry Pi 4 записывает каждую строку в файл .csv.

На рисунке 9 показаны изменения $|Z|$ в процессе ферментации. Были исследованы частоты до 100 кГц, однако они не показали существенных отклонений от представленных здесь значений. Для сохранения наглядности эти дополнительные частоты исключены из графика. Тем не менее, результаты для всех трех частот имели незначительные различия.

После 25 испытаний датчики, находящиеся в непосредственном контакте с йогуртом (за исключением зажимов типа «крокодил»), продемонстрировали незначительное изменение цвета без существенных признаков коррозии или ржавчины. Датчики не были покрыты инертным элементом, в отличие от датчиков для измерения сопротивления постоянному току, которые были заменены на новые..

IV Оценка результатов

В этом разделе мы оценим эксперименты, проведенные в предыдущем разделе, и проанализируем их значимость и связь с нашей целью. В конечном итоге мы обсудим их сильные и слабые стороны, чтобы дать тщательную оценку.

IV-1 Результаты измерения pH

Преимущества

⟦• Прямой индикатор кислотности: измерения уровня pH обеспечивают прямое представление об уровне кислотности йогурта, что является критическим фактором качества.
⟦• Отраслевой стандарт: измерение уровня водородного показателя широко применяется в пищевой промышленности, что облегчает сопоставление с устоявшимися методами работы..

Конс

⟦• Требование к калибровке: pH-метры требуют регулярной калибровки, что усложняет эксплуатацию и техническое обслуживание.
⟦• Стоимость: Высококачественные измерители уровня кислотности могут быть относительно дорогими, что ограничивает их доступность.
⟦• Техническое обслуживание: Надлежащая очистка и хранение имеют важное значение для предотвращения дрейфа и обеспечения точности измерений.
⟦• Одиночный параметр: измерения pH предоставляют данные о кислотности, но не содержат информации о других аспектах ферментации.
⟦• Чувствительность электрода: чувствительность pH-электрода к загрязнению или повреждению может повлиять на результаты.
⟦• Контакт: требует прямого контакта (интрузивного) с йогуртовой смесью для проведения измерений, что в определенных случаях может быть нежелательным.

Хотя датчики pH предлагают прямой и точный способ оценки уровня кислотности йогурта, их высокая стоимость и необходимость калибровки делают их менее практичными для определенных случаев, таких как широкое применение в мелкосерийном или домашнем производстве йогурта. В сочетании с тем фактом, что йогурт имеет гелеобразную структуру, очистка и обслуживание датчиков pH становятся сложной задачей. Эти ограничения подчеркивают необходимость изучения альтернативных, экономически эффективных методов сенсоров для обеспечения более доступного и точного мониторинга ферментации йогурта..

IV-2 Результаты измерения температуры и влажности окружающей среды

Преимущества

⟦• Близость к температуре молока: измерения температуры окружающей среды внутри камеры для ферментации йогурта близко соответствуют температуре молока, что имеет отношение к ферментации.
⟦• Неинвазивный метод: измерение условий окружающей среды является неинвазивным и не предполагает прямого взаимодействия с йогуртом, что делает его удобным и пассивным подходом к мониторингу..

Конс

⟦• Ограниченная информация о ферментации: хотя измерения температуры и влажности могут предоставить данные об окружающей среде, они дают лишь ограниченное представление о реальном прогрессе ферментации йогурта.
⟦• Зависимость от внешних факторов: Температура и влажность внутри камеры ферментации могут подвергаться влиянию внешних факторов и неточно отражать внутреннее состояние йогурта.

Хотя измерение температуры и влажности окружающей среды внутри камеры для ферментации на первый взгляд может показаться перспективным из-за их близости к температуре молока, в конечном итоге эти измерения оказываются неэффективными для надежного отслеживания процесса сквашивания йогурта. Их ограниченная информативность относительно фактического хода ферментации, подверженность внешним воздействиям и отсутствие специфичности в отношении критических параметров ферментации делают их ненадежным вариантом для комплексного мониторинга ферментации йогурта. Тем не менее, можно создать надежные системы мониторинга, если датчики температуры и влажности окружающей среды объединить с другими методами, такими как мониторинг pH.

IV-3 CO₂ результаты измерений

Преимущества

⟦• Косвенный индикатор бактериальной активности: измерения CO2 могут служить косвенным индикатором бактериальной активности во время ферментации йогурта, поскольку некоторые бактерии производят CO2 в качестве побочного продукта[1]⟧.
⟦• Неинвазивность: измерение уровня CO2 является неинвазивным и не нарушает структуру йогурта или процесс ферментации.

Конс

⟦• Насыщение датчика: В закрытой емкости для ферментации уровни углекислого газа быстро приводили к насыщению датчика, достигая пиковых значений (например, 5000 частей на миллион) и делая датчик неэффективным. Даже датчики с более высоким диапазоном измерений (например, 10000 частей на миллион) подвергались аналогичному насыщению.
⟦• Цена: датчики углекислого газа могут быть относительно дорогими, особенно те, что обладают более широким диапазоном обнаружения, что делает их экономически невыгодными для некоторых областей применения.
⟦• Ограниченная добавленная стоимость: из-за насыщения датчика и ограниченного объема дополнительных данных использование измерений CO2 не привело к существенному улучшению процесса мониторинга ферментации йогурта в данных условиях..
⟦• Неспособность к различению: измерения углекислого газа сами по себе не позволяют различать разные штаммы бактерий или предоставлять информацию о других ключевых параметрах ферментации, таких как водородный показатель или текстура..

Хотя измерения углекислого газа имеют преимущество, заключающееся в том, что они служат косвенным индикатором бактериальной активности и подтверждают гипотезу относительно количества бактерий, их эффективность снижается в закрытых камерах ферментации, где происходит насыщение датчика даже при 10000ppm. По своей сути большинство конечных пользователей не закрывают свои емкости для ферментации полностью, чтобы избыточная влага испарялась для получения более густого йогурта. В сочетании с относительно высокой стоимостью этих датчиков и их ограниченной дополнительной ценностью в улучшении контроля ферментации йогурта, их применение не считается практичным выбором для комплексного и рентабельного отслеживания процесса ферментации.

IV-4 Результаты измерения оптической проницаемости

Преимущества

⟦• Индикатор текстуры: Измерения оптической проницаемости предоставляют ценные сведения о текстуре йогурта, поскольку они коррелируют с процессом коагуляции. Увеличение светопроницаемости соответствует изменениям консистенции йогурта.
⟦• Неинвазивный метод: данный метод является неинвазивным, что означает отсутствие физического взаимодействия с йогуртом, делая его удобным и пассивным подходом для мониторинга.
⟦• Определяющая информация: Оптическая проницаемость обеспечивает определяющий показатель процесса коагуляции, позволяя осуществлять мониторинг трансформации йогурта в режиме реального времени..

Конс

⟦• Механические ограничения: Потенциальным недостатком является необходимость точного механического позиционирования датчика и белого светодиода, что может быть затруднительно из-за механических ограничений и движущихся частей. Это может усложнить настройку системы..
⟦• Отсутствие информации о водородном показателе: измерения оптической проницаемости не предоставляют данных об уровне pH, который является критическим фактором качества йогурта. Следовательно, этот метод сам по себе может не охватывать все значимые параметры..
⟦• Ограничение текстурой: несмотря на ценность для оценки текстуры, измерения оптической проницаемости не дают представления о других аспектах ферментации, таких как развитие вкусовых качеств.

IV-5 Результаты измерения сопротивления постоянному току

Плюсы

⟦• Сильная связь с кислотностью: уровень pH демонстрирует прямую корреляцию с электрическим сопротивлением [26]. Аналогичным образом, мониторинг сопротивления постоянному току йогуртной смеси на протяжении процесса ферментации предоставляет потенциальную возможность установить корреляцию с pH.
⟦• Экономичное решение: Сборка схемы измерения сопротивления является экономически эффективной, сопоставимой с созданием схемы делителя напряжения, и требует только пассивных электронных компонентов.

Продолж

⟦• Электрохимическая реакция: Если два электрода погружены в проводящий раствор и к ним приложено напряжение постоянного тока, анод подвергнется окислению и может расплавиться, в конечном итоге рассеиваясь в растворе [27]. Однако в производстве йогурта такой сценарий считается неприемлемым из-за правил безопасности пищевых продуктов [28].
⟦• Поляризация: Если воздействие постоянного напряжения сохраняется в течение достаточного времени, может возникнуть электрическая поляризация [29]. Это приводит к миграции зарядов к электрическим контактам, что увеличивает сопротивление среды. В случае с йогуртом было замечено, что поляризация вызывает не только рост сопротивления, но и фазовые изменения в структуре йогурта, тем самым создавая нежелательную ситуацию..
⟦• Зависимость от температуры: хотя электрическое сопротивление прямо пропорционально температуре для твердых тел, оно обратно пропорционально для жидкостей [30]. Температурный контроль или компенсация необходимы для получения точных измерений сопротивления.

В заключение, хотя измерение сопротивления постоянному току обладает рядом преимуществ, таких как сильная корреляция с кислотностью и экономическая эффективность, необходимо устранить определенные недостатки. Электрохимические реакции, приводящие к окислению электродов и потенциальному загрязнению раствора, вызывают серьезные опасения, особенно в контексте правил безопасности пищевых продуктов. Кроме того, такие проблемы, как электрическая поляризация и температурная зависимость, могут повлиять на точность и надежность измерений сопротивления во время ферментации йогурта. Решение этих задач посредством правильного выбора электродов, мониторинга и мер по контролю температуры будет иметь решающее значение для обеспечения эффективности и безопасности систем мониторинга на основе сопротивления постоянному току в процессах производства йогурта..

IV-6 Результаты измерения импеданса

Преимущества

⟦• Гибкость измерений: для молочных продуктов спектроскопия электрического импеданса позволяет проводить более глубокое извлечение признаков [31][32]. Это также было подтверждено нашими экспериментами. Однако мы не наблюдали каких-либо существенных различий в тенденциях во время частотного сканирования.
⟦• Сильная связь с кислотностью: уровень pH демонстрирует прямую зависимость от электрического импеданса. Аналогичным образом, отслеживание импеданса йогуртовой смеси во время ферментации предлагает возможный способ установления связи с уровнями pH..
⟦• Минимальная электрохимическая реакция: поскольку электрический импеданс измеряется с помощью переменных токов, химическое воздействие распределяется между двумя контактными точками. В сочетании с тем фактом, что использование низких напряжений для измерения импеданса возможно без значительных схем усиления, химические проблемы менее существенны для измерений электрического импеданса..

Конс

⟦• Зависимость от температуры: в то время как электрическое сопротивление твердых тел увеличивается с ростом температуры, для жидкостей оно уменьшается [30]. Обеспечение точных измерений сопротивления требует наличия механизмов контроля или компенсации температуры..
⟦• Потенциально высокая стоимость: схемы измерения импеданса или интегральные схемы могут быть дорогостоящими. Учитывая, что им требуется главное устройство для получения различных рабочих команд, как измерительная схема, так и ее периферийные устройства могут способствовать высокой стоимости. Несмотря на то, что потенциально высокие затраты и проблемы температурной зависимости кажутся значительными для измерения электрического импеданса, его преимущества существенно перевешивают недостатки. Валидность измерения электрического импеданса для отслеживания ферментации йогурта была подтверждена как нашими экспериментами, так и в литературе. Необходимо отметить, что тонкая настройка схемы измерения импеданса или поиск экономически эффективных альтернатив измерения импеданса выходят за рамки данной статьи. Единственная цель этой статьи — представить ряд вариантов датчиков для отслеживания ферментации йогурта. Использование или применение любого из представленных методов остается на усмотрение читателей..

V Обсуждение

В данном исследовании были изучены различные сенсорные технологии для мониторинга процесса ферментации йогурта, который является все более популярным ферментированным молочным продуктом. Наш вклад особенно значим в обеспечении всесторонней оценки этих технологий в домашних условиях, что не было широко изучено в существующей литературе..

Основной вклад данного исследования заключается в детальном изучении сенсорных технологий, таких как измерение pH, мониторинг температуры и влажности окружающей среды, детектирование CO2, оптическая проницаемость и измерение электрических свойств. Эффективность каждого метода в фиксации критических параметров процесса ферментации йогурта была тщательно оценена. Наши результаты показывают, что, хотя традиционное измерение pH предлагает наиболее прямой индикатор прогресса ферментации через уровни кислотности, оно может не являться наиболее практичным или экономически эффективным решением для производства йогурта в домашних условиях из-за требований к обслуживанию и калибровке.

Измерения температуры и влажности, несмотря на свою неинвазивность и тесную связь с ферментационной средой, как было установлено, дают лишь ограниченное представление о самом процессе ферментации. Мониторинг углекислого газа представляет собой косвенный показатель бактериальной активности, однако сталкивается с ограничениями из-за насыщения датчиков в замкнутых пространствах. Оптическая проницаемость и спектроскопия электрического импеданса зарекомендовали себя как перспективные неинвазивные методы, предоставляющие ценную информацию об изменении текстуры йогурта и уровнях кислотности соответственно..

Новаторский подход исследования к использованию данных сенсорных технологий в контексте домашнего ферментирования йогурта направлен на преодоление разрыва между профессиональным и бытовым производством. Он отвечает на растущий потребительский интерес к йогурту домашнего приготовления, обусловленный обеспокоенностью по поводу безопасности продуктов массового производства и прозрачности состава ингредиентов..

В перспективе потенциал интеграции этих датчиков в удобные для потребителя бытовые приборы для приготовления йогурта открывает захватывающее направление для дальнейших исследований. Подобная интеграция могла бы сделать производство высококачественного йогурта в домашних условиях более доступным, предоставляя потребителям данные в режиме реального времени для оптимизации процесса ферментации в соответствии с личными вкусовыми и диетическими предпочтениями..

VI Заключение

В данной работе мы провели систематическое исследование и экспериментальную оценку различных сенсорных технологий для мониторинга процесса ферментации йогурта. Наше исследование охватило прямые (например, датчики pH) и косвенные (например, электрический импеданс, оптическая проницаемость, концентрация углекислого газа, условия окружающей среды) методы, оцененные как по отдельности, так и в комбинации. Несмотря на то, что полученные результаты основаны на ферментации йогурта, методологический подход и сравнительные выводы могут быть легко распространены на другие ферментированные пищевые продукты или аналогичные промышленные биопроцессы..

С более широкой точки зрения, данное исследование привносит новые знания о размещении, калибровке и интеграции датчиков — факторах, необходимых для проектирования надежных систем, сочетающих доступность и точность. Наша работа подчеркивает возможности объединения различных измерений, потенциально используя слияние данных и machine learning для повышения надежности мониторинга ферментации. Например, сочетание электрического импеданса с оптическими методами или датчиками CO2 может обеспечить более целостное представление, способствуя ускорению промышленной производительности, сокращению использования ресурсов и повышению стабильности качества продукции..

Что касается будущих направлений, эти выводы могут быть распространены на процессы ферментации в биотехнологии и фармацевтике, где рост клеток и метаболическое производство требуют столь же детального неразрушающего мониторинга. Исследователи могут адаптировать представленную методологию — частотное сканирование при измерениях импеданса, многоточечное оптическое зондирование или слияние данных с нескольких датчиков — для более точного отслеживания сложных химических и физических преобразований, возникающих в комплексных процессах ферментации. Модульность и масштабируемость описанных здесь подходов дополнительно подчеркивают их потенциал для интеграции в специализированные или крупномасштабные системы..

В конечном счете, данная работа подчеркивает, что картирование полного спектра модальностей датчиков — помимо простого измерения pH — может стимулировать инновации в проектировании решений для мониторинга ферментации как для крупномасштабной промышленности, так и для специализированных исследовательских задач. Предлагая сравнительный анализ технологий сенсорики, мы стремимся способствовать дальнейшему совершенствованию и расширению систем управления процессами в режиме реального времени в более широкой области науки и техники ферментации..

Список литературы

⟦[1] Р. К. Чандан, А. Ганди и Н. П. Шах, «Глава 1 - йогурт: историческая справка, польза для здоровья и мировая торговля», в книге «Йогурт в здоровье и профилактике заболеваний», под редакцией Н. П. Шаха. Академик Пресс, 2017, стр. 3–29. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128051344000018
⟦[2] Р. К. Чандан, «Глава 2 — обзор производства и состава йогурта», в книге Йогурт в здоровье и профилактике заболеваний, под ред. Н. П. Шаха. Academic Press, 2017, стр. 31–47. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012805134400002X
⟦[3] Р. У. Хаткинс, «Приготовление йогурта в домашних условиях», Публикации факультета пищевой науки и технологий, стр. 32, 2006.
⟦[4] Б. Корпорация, «Хоумвиз», https://www.homewhiz.com/, дата обращения: 21.10.2024.
⟦[5] G. LLC, “Google home,” https://home.google.com/, дата обращения: 2024-10-21.
⟦[6] А. Тамим и Х. Дит, «Йогурт: технология и биохимия1», Журнал защиты пищевых продуктов, том 43, № 12, стр. 939–977, 1980. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0362028X2300827X
⟦[7] Р. К. Чандан, «Обзор производства и состава йогурта», Йогурт в здоровье и профилактике заболеваний, стр. 31–47, 2017.
⟦[8] Дж.-Т. Лю, К. Сетту, Дж.-З. Цай и Ч.-Дж. Чен, «Импедансный датчик для быстрого подсчета кишечной палочки в образцах молока», Electrochimica Acta, том 182, стр. 89–95, 11 2015.
⟦[9] Б.-Й. Чанг и С.-М. Парк, «Электрохимическая импедансная спектроскопия», Ежегодный обзор аналитической химии, том 3, стр. 207–229, 2010.
⟦[10] Й. КИТАМУРА, К. ТОЙОДА и Б. ПАРК, «Электрическая импедансная спектроскопия для переработки йогурта», Исследования в области пищевых наук и технологий, том 6, № 4, стр. 310–313, 2000.
⟦[11] C. Westcott, pH measurements. Elsevier, 2012.
⟦[12] К. Чен и Д.-М. Чжу, «О калибровке pH-метров», Сенсоры, т. 5, № 4, стр. 209–219, 2005.
⟦[13] Y. G. Devesh Bonge, “Design and analysis of a sensor for measurement of fat content in milk using optical technique,” Internatinoal Journal of Engineering and Technical Research, vol. 4, no. 4, pp. 126–129, 2016.
⟦[14] С. Верду, Дж. М. Барат и Р. Грау, «Неразрушающий мониторинг фазы ферментации йогурта с помощью анализа изображений дифракционных картин лазера: Характеристика коровьего, козьего и овечьего молока», Food Chemistry, том 274, стр. 46–54, 2019. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814618315000
⟦[15] М. Навратил, К. Симандер и К.-Ф. Мандениус, «Онлайн-мониторинг ферментации йогурта и филь-мьёлька с использованием мультисенсорных систем в производственных масштабах», Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, том 52, № 3, стр. 415–420, 2004.
⟦[16] Й. КИТАМУРА, К. ТОЙОДА и Б. ПАРК, «Электрическая импедансная спектроскопия для переработки йогурта», Исследования в области пищевой науки и технологий, том 6, № 4, стр. 310–313, 2000.
⟦[17] Дж. Мункан, К. Тей и Р. Ценкова, «Мониторинг процесса ферментации йогурта в режиме реального времени с помощью аквафотомической ближней инфракрасной спектроскопии», Sensors, том 21, № 1, стр. 177, 2020.
⟦[18] Дж. Мэй, Ф. Фэн и Ю. Ли, «Влияние различных методов гомогенизации на физико-химические, текстурные и органолептические характеристики соевого (glycine max l.) йогурта», CyTA-Journal of Food, том 15, № 1, стр. 21–26, 2017.
⟦[19] М. Сандерс и Т. Кленхаммер, «Приглашенный обзор: научные основы функциональности Lactobacillus acidophilus NCFM как пробиотика», Журнал молочной науки, том 84, № 2, стр. 319–331, 2001.
⟦[20] Г. Муккетти, М. Гатти и Э. Невиани, «Изменения электрической проводимости молока, вызванные подкислением: определяющие факторы», Журнал молочной науки, том 77, № 4, стр. 940–944, 1994.
⟦[21] С. В. Дегтярев, О. В. Шаталова, А. Ф. Рыбочкин и А. А. Кузьмин, «Моделирование биоимпедансного анализа в MATLAB», Биомедицинская инженерия, том 47, № 4, стр. 202–204, 2013.
⟦[22] М. Л. Лемос, «Данная диссертация составляет 30 кредитов ECTS и является обязательной частью магистерской программы по специальности "Симулятор импедансной спектроскопии на основе Matlab ® для суспензий клеток"», Биомедицинская инженерия, № 1, стр. 181–300, 2009.
⟦[23] Ж.-п. Лин, «Извлечение импеданса с помощью MATLAB / Simulink и LabView / Multisim», № январь, 2014.
⟦[24] Е. Нордботтен, Бернт Йорген (Университет Осло, Департамент физических наук и информатики), «Биоимпедансные измерения с использованием интегральной схемы Бернта Йоргена Нордботтена», Биоимпедансные измерения с использованием интегральной схемы, № июня, 2008.
⟦[25] Ж. Паке, К. Лакруа, П. Оде и Ж. Тибо, «Электропроводность как инструмент для анализа процессов ферментации при производстве сырных заквасок», Международный молочный журнал, том 10, стр. 391–399, 2000. [Онлайн]. Доступно: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:96930463
⟦[26] Д. Сент-Желе, К. П. Шампань, Ф. Эрепмок и П. Оде, «Использование электропроводности для отслеживания процесса подкисления молочных смесей», Международный молочный журнал, том 5, № 5, стр. 427–438, 1995. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/095869469500027Z
⟦[27] Д. Д. П. де Соуза, К. Ф. Пинто, М. А. Тонхела, А. К. Гранато, А. д. Ж. Мотео, А. д. Ф. Лима, Д. К. Феррейра, Д. М. Фернандес, А. Л. д. Т. Форназари и Г. Р. П. Малпасс, «Очистка реальных сточных вод молочного производства методом электролиза и фотоэлектролиза в присутствии хлоридов», Water Science and Technology, том 80, № 5, стр. 961–969, 2019.
⟦[28] I. S. Arvanitoyannis, “International regulations on food contaminants and residues,” Comprehensive Analytical Chemistry, vol. 51, pp. 29–76, 2008.
⟦[29] Д. Д. Чанг, «6 - композиты на цементной матрице», в Углеродные композиты (второе издание), второе издание под ред. Д. Д. Чанга. Баттерворт-Хайнеманн, 2017, стр. 333–386. [Онлайн]. Доступно: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128044599000063
⟦[30] H. (https://physics.stackexchange.com/users/196932/harshdeep), “Resistance of liquids,” Physics Stack Exchange, uRL:https://physics.stackexchange.com/q/408753 (version: 2018-05-28). [Online]. Available: https://physics.stackexchange.com/q/408753
⟦[31] Дж. Скандурра, Э. Кардилло, К. Чиофи и Л. Ферро, «Характеристика ультрапастеризованного молока методом спектроскопии электрического импеданса», Applied Sciences, том 12, № 15, 2022. [Онлайн]. Доступно: https://www.mdpi.com/2076-3417/12/15/7559
⟦[32] А. Лопес, Ж. Тейрейру Машаду, Е. Рамалью и В. Силва, «Характеристика молока с использованием спектроскопии электрического импеданса и дробных моделей», Фуд Аналитикал Методс, т. 11, 03 2018.

Культивирование точности: Сравнительный анализ методов мониторинга ферментации йогурта на основе датчиков

Аннотация

Список терминов:

I Введение

II Контекст и связанные работы

II-A Ферментация йогурта

II-B Методы измерения для молочных продуктов

II-C Существующие сенсорные системы и эталонные продукты

III Метод и экспериментальный дизайн

III-A Методика

III-B Материалы

III-C Система сбора данных

III-D Экспериментальная процедура

III-E Сенсорные системы и методы измерений

III-E1 измерения уровня pH

III-E2 Измерения температуры и влажности окружающей среды

III-E3 СО2 измерения

III-E4 Измерения оптической проницаемости

III-E5 Измерения сопротивления постоянному току

III-E6 Измерения импеданса

IV Оценка результатов

IV-1 Результаты измерения pH

IV-2 Результаты измерения температуры и влажности окружающей среды

IV-3 CO2 результаты измерений

IV-4 Результаты измерения оптической проницаемости

IV-5 Результаты измерения сопротивления постоянному току

IV-6 Результаты измерения импеданса

V Обсуждение

VI Заключение

Список литературы

III-E3 СО₂ измерения

IV-3 CO₂ результаты измерений