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

лять электроды, потенциал которых не зависит от присутствия окислителей и восстановителей в растворах и которые, следова­ тельно, не подвержены поляризации, загрязнению (отравлению) и т. п. Стеклянные электроды из специальных стекол могут ра­ ботать при температурах до 100° С и выше. Выпускается боль-

шая номенклатура стеклянных электродов для работы в раз­ личных средах, для использования в погружных и проточных датчиках и т. д. Имеются конструкции электродов, предназна­ ченные специально для применения в производстве пищевых продуктов (молока и кисломолочных продуктов, растительных масел, опары и теста и т. д.).

Сурьмяные измерительные электроды изготовляются из ме­ таллической сурьмы в виде стержня или из платиновой проволо­ ки, на которую нанесен слой сурьмы. Электродный потенциал возникает на границе металлической сурьмы и ее окиси, обра­ зующейся на поверхности металла. Имеются специальные само­ очищающиеся сурьмяные электроды, предназначенные для контроля кислотности теста, опары и других очень вязких пи­ щевых продуктов.

в них ртути, попадание которой в пищевые продукты недопу­ стимо.

Хлорсеребряный вспомогательный электрод представляет собой серебряный стержень, на поверхность которого нанесен слой малорастворимой соли AgCl. Для использования в пище­ вой промышленности подобные электроды предпочтительнее.

Электродная система. Рассмотрим работу электродной систе­ мы, состоящей из измерительного (стеклянного) и вспомога­ тельного (каломельного) электродов, помещаемых в анализи­ руемый раствор (рис, 135). При погружении электродов в ана­ лизируемый раствор между поверхностью стекла шарика и раствором происходит обмен ионами, в результате которого одновалентные ионы металлов, содержащиеся в электродном стекле, переходят в раствор и замещаются ионами водорода из раствора. Вследствие такого взаимодействия между поверх­ ностью стекла и контролируемым раствором возникает разность

где £о — нормальный потенциал, В;

R — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К);

Г —температура раствора, К; F — число Фарадея, Кл/моль;

аН — активность ионов водорода в растворе.

Измеряя потенциал стеклянного электрода, погруженно­ го в анализируемый раствор, можно определить значение рН. Для этой цели должна быть создана замкнутая электрическая

мой среды каломельный электрод часто помещается вне контро­

чивающуюся пористой перегородкой. Раствор хлористого калия очень медленно, но непрерывно протекает через пористую пере­ городку, предотвращая проникновение в систему электрода срав­ нения контролируемого раствора, который мог бы изменить ве­ личину его э. д. с.

Электродвижущая сила, возникающая в электродной систе­ ме, равна алгебраической сумме э. д. с , возникающей на внут­ ренней поверхности стеклянного электрода,— Е\, э.д. с. контакт­

стеклянного электрода, определяется значением рН и темпера­ туры анализируемого раствора. Таким образом, измерив э . д . с , развиваемую измерительной потенциометрической ячейкой, можно измерить величину рН, характеризующую свойства ана­

ратуры. Зависимость э . д . с . электродной системы от рН харак­

Таким образом, изменение температуры раствора изменяет крутизну характеристики и тем самым э. д. с. электродной си­ стемы. Обычно вспомогательные электроды и заполняющие растворы выбираются с таким расчетом, чтобы при изменении температуры суммарное изменение э. д. с. электродной системы было минимальным, а при некотором значении рН раствора равнялось бы нулю. В этом случае электродная система имеет так называемую и з о п о т е н ц и а л ь н у ю т о ч к у , а характе­ ристика электродной системы описывается уравнением

и рНи .

Измерительные схемы. Величина рН контролируемого рас­

Метод непосредственного измерения э.д. с. с потреблением тока применяется сравнительно редко — в тех случаях, если име­ ется возможность использовать прибор, внутреннее сопротив-

полнотой удовлетворяют всем требованиям измерения э.д. с. маломощных гальванических элементов. В большинстве при­ боров, работающих по компенсационному принципу, компенса­ ция измеряемой э. д. с. осуществляется с использованием мосто­

мощью которого через реверсивный двигатель РД перемещением движка реохорда Rp осуществляется компенсационная баланси­ ровка схемы.

Подобная схема измерения рН с динамической компенсаци­ ей э. д. с. во многом сходна с измерительными схемами автома­ тических электронных потенциометров, используемых для изме­ рения температуры в комплекте с термопарами. Принципиаль­ ным отличием схем рН-метров является наличие высокоомного входа электронного усилителя измерительной и компенсацион­ ной схемы. Недостатком подобных приборов является слож­ ность кинематической схемы и наличие реохорда с контактным ползунком, что является источником дополнительных погреш­ ностей.

Более удобными и надежными являются схемы со статичес­ кой компенсацией с использованием глубокой отрицательной обратной связи по току, в которых сочетаются преимущества компенсационных схем измерения и схем с непосредственным отсчетом. Измерительная схема такого прибора показана на рис. 139. Работа ее протекает следующим образом. Электродви­ жущая сила Ех, развиваемая электродной системой, сравнива­ ется с падением напряжения на сопротивлении (резисторе) R, через которое протекает ток /В ых> выходящий после усилителя. На вход же усилителя подается разность между напряжением