Метрология на службе сельского хозяйства, пищевой отрасли и правосудия

Развитие сельского хозяйства и его техническое перевооруже­ние на базе достижений науки и техники невозможны без совершен­ствования метрологии в этой области, поскольку роль измерений в производстве продукции сельского хозяйства и пищевой промыш­ленности постоянно возрастает.

В сельскую местность пришла стандартная индустриальная тех­нология. Утверждены несколько десятков программ комплексной стандартизации, согласно которым для агропромышленного комп­лекса разрабатываются стандарты на конечную продукцию, удобре­ния, химические средства защиты растений и животных, конт­рольно-измерительную аппаратуру.

При анализе требований к приборам, предназначенным для различных направлений сельского хозяйства (животноводство, про­изводство и хранение зерна и др.), выяснилось, что многие из них взаимозаменяемы. Так, прибор СУ-1Ф, разработанный специально для применения в сельскохозяйственном производстве, использует­ся как указатель уровня концентрированных кормов в бункерах, сигнализатор уровня зерна и продуктов его переработки в силосах, а также уровня наполнения шнеков.

Среди серийно выпускаемых приборов контроля и регулирова­ния технологических процессов для сельского хозяйства использу­ются терморегуляторы для теплогенераторов, регуляторы темпера­туры теплоносителя в сушилке, виброустойчивые термометры со­противления с диапазоном измерения температур от —50 до +150 °С. Для ступенчатого контроля и регулирования тепловой обработки тушек птицы на птицефабриках, для систем отопления и вентиля­ции различных помещений используются полупроводниковые регу­ляторы температуры.

Значительное место в автоматизации технологических процес­сов в кормоперерабатывающей, кормозаготовительной, мясной и молочной промышленности и животноводстве занимает весоизме­рительная и весодозирующая техника. Интересно, что привес зави­сит от оптимального температурного режима: свинья съедает 10 кг корма при температуре 18 °С и 15 кг корма при температуре 15 °С.

Кстати, и качество силосных кормов должно многократно контро­лироваться путем измерения содержания питательных веществ при закладке силоса, в процессе хранения и при скармливании. Для животноводства выпускаются автоматические весовые дозаторы дискретного действия, применяемые при изготовлении комбикор­мов, и весы для взвешивания молока.

Производство комбикормов требует строгого соотношения вхо­дящих в рецепт ингредиентов. Общий поток материалов на комби­кормовых предприятиях (от поступления до расфасовки готового продукта) идет через автоматические весовые дозаторы дискретно­го действия, поэтому центральной установкой является система ав­томатического весового дозирования, значительно повышающая производительность. В настоящее время изготавливаются комплек­сы весового дозирования, состоящие из многокомпонентных весо­вых дозаторов (на 9—16 ингредиентов) с единой системой программ­ного управления и обеспечивающие дозирование порциями от 10 до 3000 кг.

Широко используются автомобильные весы. Более 30% весов выпускают с документированной регистрацией результатов взвеши­вания.

В последние годы в сельском хозяйстве широко применяются приборы неразрушающего контроля. Здесь особо следует отметить ультразвуковые толщиномеры, предназначенные для измерения толщины спинного жира и слоя боковых мышц у живого животно­го, а также для проверки беременности животных и контроля за жизнедеятельностью плода.

В организации длительного и правильного хранения зернопро- дуктов большую роль играют портативные и полевые влагомеры зерна. Использование этих приборов способствует сокращению потерь зерна, снижению расходов электроэнергии при сушке, опре­делению сроков комбайнирования. Достоинством поточного влаго­мера является также возможность его включения в автоматизиро­ванный технологический процесс сушки зерна в зерноочиститель- но-сушильных комплексах.

Особое значение придается применению в автоматических до­заторах и системах микропроцессорной техники, созданию и изго­товлению автоматизированных систем управления технологически­ми процессами производства кормов, переработке зерна и техни­ческих культур, разработке и освоению высокопроизводительных автоматов для расфасовки пищевых продуктов, комплексного обо­рудования для управления дозированием и смесеприготовления на полностью автоматизированных производствах комбикормов, зер- ноперерабатывающей и пищевой промышленности.

Для автоматического обогрева теплиц и поддержания в них тре­буемого климата созданы и серийно выпускаются управляющие электронные логические устройства. В комплекте с общепромыш­ленными преобразователями и исполнительными приборами они обеспечивают автоматический розжиг горелки, автоматический пуск и остановку котла, предварительную вентиляцию топки, необ­ходимые в пусковой момент блокировки, позиционное авторегули­рование теплопроизводительности котла, автоматическую защиту и сигнализацию при аварийных ситуациях.

В зерновой промышленности применяется много приборов, измеряющих твердость, средний вес семян, содержание в них клей­ковины, крахмала. Созданный в Венгрии инсектометр предназначен для обнаружения в зерне насекомых. С помощью эталонных про­грамм он позволяет выявить до 50 видов вредителей пшеницы, овса, риса, кофе и других культур. Остроумный прибор работает следую­щим образом. Определенная порция зерна подогревается до 40 °С. Именно при такой температуре жучки, находящиеся в зерне, рас­правляют крылья и создают при этом микрошумы, которые усили­ваются прибором в миллион раз и преобразуются в электрические импульсы. Электронный блок инсектометра по частоте и интенсив­ности шумов опознает образ вредителей и через 30 с выдает сведе­ния о количестве насекомых.

Велико количество приборов для контроля за качеством моло­ка. Содержание белка в нем зависит от очень многих причин. И если качество молока ухудшилось, определить причину можно лишь пу­тем проведения множества анализов на приемных пунктах, в лабо­раториях и селекционных центрах. И тут не обойтись без фотоко­лориметрических измерителей белка в молоке, электронно-оптичес­кого жиромера и электронного измерителя его температуры.

Сохранить сельскохозяйственную продукцию не менее важно, чем вырастить ее. Даже в холодильнике скоропортящиеся ягоды сохраняются плохо. А вот если кроме холода на ягоды воздейство­вать еще и слабым ионизирующим облучением, потери при хране­нии уменьшатся в 5—10 раз. Большинство вредных микроорганиз­мов погибает при незначительной дозе радиации. Но радиационные методы безвредны, если используется ионизирующее излучение в диапазоне от 0,1 до 10 кГр. Понятно, что при применении методов радиационной биотехнологии в разных отраслях хозяйства очень важно соблюдать заданные количественные нормы с помощью на­дежных средств измерений.

Метрологическое обеспечение пищевой промышленности предполагает три основных направления работ:

1) создание новых методов, средств измерений и стандартных образцов, необходимых для контроля и автоматизации технологи­ческих процессов и контроля за качеством продукции;

2) разработка соответствующей нормативной документации на продукцию и методы ее испытаний, на методы и средства поверки средств измерения отраслевого назначения;

3) проведение научных исследований в области метрологии в от­расли.

Очень важно знать содержание токсинов (нитратов, пестици­дов, тяжелых металлов) в поступающей на переработку и готовой продукции. Сегодня предельно допустимой нормой считается кон­центрация их не более 10^-6 мг/кг, которая может контролироваться только приборами. Для сельхозпродукции могут использоваться средства и методы измерений, приведенные выше.

Велика роль метрологии и в повседневных ситуациях, связан­ных с учетом продукции. В фильме «Броненосец Потемкин» матро­сы взбунтовались, считая, что повар ворует мясо. Взяли конт­рольный вес, сварили мясо и взвесили его. Оказалось, что вес варе­ного мяса снизился за счет его уварки. Повара оправдали. То есть метрологический эксперимент позволил восстановить справедли­вость.

Если допустить в угле или руде наличие 1% излишней по срав­нению с нормой влаги, то стоимость перевозок топлива возрастет по стране на 2 млрд руб. в год. Теплота сгорания угля при этом умень­шится на 1,3%, что равносильно потере 15 млн т угля в год.

Осуществляя метрологический надзор за средствами измерений, контролируя точностные характеристики стандартных измеритель­ных процессов и методик выполнения измерений, метрологи охра­няют не только природу, но и государственную собственность. Иногда естественная усушка и утруска продукции используется в криминальных целях. Поэтому одной из основных функций метро­логии в народном хозяйстве является учет количества продукции общественно полезного труда, особенно при транспортировке но­вой продукции. Неучтенные продукты идут на компенсацию не­оправданного сверхнормативного расхода и теряются для народно­го хозяйства.

Криминалистика также не обходится без метрологии, исполь­зуя, например, шкалы наименований при определении группы кро­ви, идентификации ядов, фрагментов человеческого тела и много­го другого.