Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

Весьма эффективными в пищевых производствах являются электронные сигнализаторы уровня, которые с успехом исполь­ зуются для сигнализации предельных уровней (максимальных и минимальных) различных продуктов, в том числе и штучных, таких, как нарезанные кабачки, баклажаны, перец, лук, кабач­ ковая и баклажанная икра, соко-стружечная смесь в сахарном производстве, паста Д Н С в производстве синтетических моющих средств и т. п.

В ряде случаев поплавки для механических уровнемеров из­ готовляются из пластмасс.

Весьма эффективными для измерения уровня быстрокристаллизующихся жидкостей (сахарные растворы, виноматериалы и т. п.) являются пьезометрические пневматические уровнемеры, для использования которых, однако, требуется чистый сжатый воздух низкого давления (до 20 к П а ) . В хлебопекарной про­ мышленности достаточно хорошо зарекомендовали себя мем­ бранные сигнализаторы уровня, применяемые для контроля уровня муки, опары, теста и др., но для чистки чувствительной

.мембраны к ней должен быть обеспечен быстрый и легкий до­ ступ.

Перспективными для пищевой промышленности являются бес­ контактные уровнемеры — радиоволновые, ультразвуковые и радиоизотопные. Во многих случаях только они могут обеспечить надежное измерение уровня в закрытых емкостях, находящихся под высоким давлением, например в крупных железобетонных емкостях для хранения виноматериалов и т. п. Следует ожидать, что бесконтактные приборы и устройства для контроля уровня будут находить все более широкое применение.

ГЛАВА V I I I

ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

§ 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Газоаналитические приборы представляют собой измеритель­ ные устройства, предназначенные для получения информации о значении концентрации измеряемого компонента или суммы компонентов в анализируемой газовой смеси. Комплект, состоя­ щий из датчика состава газа и измерителя выходного сигнала датчика (вторичного прибора), называется г а з о а н а л и з а т о ­ р о м .

Газоаналитические приборы широко используются практиче­ ски во всех отраслях промышленности и научных исследованиях. В пищевой промышленности газоанализаторы применяются для анализа топочных газов при сжигании топлива, для контроля

состава газовых сред в пекарных и сушильных камерах, концен­ трации сернистого, углекислого и других газов, подаваемых в хо­ де многих технологических процессов виноделия, сахарного, кукурузокрахмального производства и др., а также для контроля концентрации предельных значений в пожаро- и взрывоопасных производствах и в помещениях, где возможно скопление газов, вредных для здоровья обслуживающего персонала. Например, содержание SO2 в газе, используемом в кукурузокрахмальном производстве, должно быть не ниже 12—14%, а в отходящих газах — не выше 0,25%.

Процесс брожения хлебного теста может контролироваться по объему образовавшегося углекислого газа из пробы продукта

вляться контроль за созреванием пива, процессом шампаниза­

вследствие многообразия анализируемых газовых смесей и раз­ личных требований, предъявляемых к избирательности, чувстви­ тельности, точности и воспроизводимости измерений. В совре­ менных газоанализаторах широко используются самые разно­ образные методы анализа (включая простейшие химические

реакции поглощения), а также новейшие достижения в области оптики, электроники, ультразвука, ядерного магнитного резо­ нанса и т. п.

В комплект газоаналитических приборов, кроме датчика и из­ мерителя выходных сигналов входит, как правило, ряд вспомо­ гательных узлов, обеспечивающих нормальную работу устройст­ ва в целом. Основными вспомогательными узлами являются приспособления для отбора, очистки, транспортирования и под­ готовки к анализу проб газовой смеси.

По функциональному назначению автоматические и полуав­ томатические газоанализаторы подразделяются на две большие группы: лабораторные и промышленные; по режиму работы — на непрерывные и циклические (эпизодические). Кроме того, газоанализаторы различаются по количеству анализируемых компонентов. В зависимости от принципа действия (метода ана­ лиза) газоанализаторы подразделяются на механические, теп­ ловые, магнитные, электрохимические, оптические, звуковые и ультразвуковые, ионизационные.

Как правило, шкалы газоаналитических приборов градуиру­ ются в объемных процентах концентрации анализируемого ком­ понента в газовой смеси, а также в объемных или массовых долях определяемого компонента в анализируемой смеси. Вы­ пускаются приборы классов точности от 1 до 10. Приборы, пред­ назначенные для анализа микро- и ультрамикроконцентраций, могут также выпускаться классов 15 и 20.

§2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

Кэтой группе относятся газоанализаторы, основанные на ис­ пользовании химических реакций, центробежные, диффузионные

инекоторые другие. Наибольшее распространение получили газо­ анализаторы, в которых используются различные химические реакции и связанные с ними изменения объема или давления ана­ лизируемой газовой смеси. Эти газоанализаторы достаточно ши­ роко применяются в пищевой промышленности, где чаще всего используются как переносные для разовых эпизодических изме­ рений при наладке и пуске технологических агрегатов, контроль­ ных замерах и т. п.

Сущность метода с использованием химических реакций за­ ключается в том, что из определенной порции газовой смеси удаляется анализируемый компонент и его содержание опреде­ ляется по уменьшению объема анализируемой порции газовой смеси. При этом обычно применяется один из трех методов:

1.Метод поглощения (абсорбции), основанный на уменьше­ нии объема при избирательном поглощении анализируемого компонента химическими реактивами. Так, например, при про­ пускании газа через раствор едкого кали последний полностью поглощает углекислый газ, согласно реакции

С 0 2 -+ 2 К 0 Н = К 2 С 0 3 + И 2 0 .

2. Метод дожигания, основанный на уменьшении объема при сжигании горючих компонентов. Этим методом может быть оп­ ределено содержание кислорода, пропускаемого через печь в сме­ си с водородом,

0 2 + 2 Н 2 = 2 Н 2 0 .

Образовавшиеся при сгорании водяные пары конденсируются, а уменьшение объема равно трехкратному содержанию кисло­ рода в анализируемой газовой смеси.

3. Комбинированный метод, представляющий собой совокуп­ ность метода дожигания с последующим избирательным погло­ щением. Например, определение окиси углерода в газовой смеси состоит в дожигании ее в печи с температурой около 300° С в при­ сутствии катализатора

2 С О + 0 2 = = 2 С 0 2 .

После дожигания газ пропускается через раствор едкого ка­ ли, который поглощает образовавшуюся углекислоту. В этом случае уменьшение объема равно полуторному содержанию СО.

Имеется ряд конструкций переносных химических газоанали­ заторов, предназначенных для анализа определенных компонен­ тов газовых смесей. Кроме того, выпускаются и используются автоматические газоанализаторы, в которых операции отбора проб, пропускания их через поглощающие реактивы, измерения уменьшения их объема и т. п. осуществляются автоматически.

При определении содержания горючих компонентов, для которых отсутствуют соответствующие поглотители (Нг, СН4 , СО и др.), к отмеренному в измерительном .сосуде объему газа до­ бавляется определенный объем кислорода или воздуха. Смесь пропускается через дожигательную печь, где горючие компонен­ ты сгорают. Образовавшиеся при сгорании углекислота и водя­ ной пар поглощаются в поглотительном или конденсационном сосуде. Потеря объема после поглощения определяет содержа­ ние горючего компонента.

§ 3. ТЕПЛОВЫЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

Тепловые газоанализаторы получили весьма широкое распро­ странение для промышленного газового анализа благодаря тому, что обеспечивают непрерывность измерения, не требуют боль­ шого количества газовой пробы, точность их практически не за­ висит от давления анализируемой газовой смеси. В пищевой про­ мышленности эта группа приборов является наиболее распрост­ раненной и применяется как для контроля за сжиганием топлива, так и для контроля состава газовых технологических сред (в са­ харном производстве, виноделии, пивоварении и других от­ раслях).