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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 259

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Ех и падением напряжения на сопротивлении R. Следовательно, входное напряжение

£^вх = Ех

^ в ы х= Ех Iвых R •

(341)

Напряжение UBxc помощью вибропреобразователя преобра­ зуется в переменное напряжение, многократно усиливается и затем снова преобразуется в постоянное напряжение, которое управляет током / В Ы х н а оконечном каскаде усилителя. Таким образом, если обозначить через К коэффициент усиления уси­ лителя по постоянному току, то можно записать:

t/вых = UBK К =

х

- ишых)

К =

Х~

/ в ы х R) К

(342)

или

 

 

 

 

 

 

/С -f-1

^вых R

К -f- 1

/вых R-

(343)

Ех — ^ в ы х

г;

г;

~

 

Л

 

Л

 

 

 

Из уравнения (343) следует, что при достаточно большом коэффициенте усиления К (которое редко выбирается ниже

к+1

500) множитель —-— близок к единице. При этом справедливы

 

 

 

 

Л

 

 

следующие важные положения:

 

Ех,

1) напряжение

UBblx

по величине мало

отличается от э. д. с.

развиваемой электродной системой,

благодаря чему сила

тока, протекающего че­

 

 

рез

электроды,

весьма

 

 

мала;

 

 

 

 

 

 

2) сила

тока,

про­

 

 

текающего через

соп­

 

 

ротивление

R,

может

 

 

служить мерой э. д. с ,

 

 

развиваемой

электрод­

 

 

ной системой.

 

 

 

 

 

Выпускается

 

боль­

 

 

шая номенклатура

про­

 

 

мышленных

и

лабора­

 

 

торных рН-метров. Ши­

 

 

роко применяются

про­

 

 

мышленные

рН-метры

Рис' 139. Принципиальная схема рН-метра со

повышенной

точности

статической компенсацией.

(тип рН-261), предна­

 

 

значенные для

измере­

 

 

ния рН от —1 до +14 в комплекте со стеклянными электродами и отвечающие всем требованиям ГСП. Общепромышленные при­ боры успешно используются в свеклосахарном производстве для измерения кислотности диффузионного сока I и I I сатурации, на спиртовых заводах для контроля бродящего сусла, в производ­ стве кормовых дрожжей и т. д.

Приборостроительной промышленностью налажен выпуск специализированных рН-метров (тип рН-222), обеспечивающих

15*

227


измерение рН молока и молочных продуктов (сливок, кефира, простокваши, закваски, творога, сметаны и др.) в пределах от 3 до 7 рН. В настоящее время ведутся работы по использова­ нию общепромышленных и разработке специализированных рН-метров для виноделия, хлебопекарного производства и дру­

гих отраслей

пищевой промышленности. Следует ожидать, что

в ближайшие

годы измерение рН пищевых продуктов станет

одним из основных методов контроля за ходом технологичес­ ких процессов и качества исходного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

В общем виде передаточная функция промышленного рНметра, состоящего из измерительной ячейки, через которую про­ текает анализируемая жидкость, электродной системы и изме­ рительной схемы, может быть представлена уравнением

 

W (Р) =

 

Кэ±£»

 

 

3 ,

 

( 7 > + 1)(Тэр

+ ЩТсР +

1)(Т„р +

1)[(7> +

1)р+/Ср .о.с]

1

где

/Сэ.с — коэффициент усиления электродной системы;

 

 

 

/Си — коэффициент усиления измерительной схемы;

 

 

 

ftp.o-c— коэффициент

усиления

измерительной схемы

с разомкнутой об­

 

ратной связью;

 

 

 

 

 

Т я — постоянная времени измерительной

ячейки;

 

мем­

 

Тэ— постоянная времени ионообменного процесса на поверхности

 

браны стеклянного электрода;

 

 

 

 

Т с — постоянная времени электрода сравнения;

 

 

 

Тм—постоянная

времени, определяемая

перераспределением зарядов

внутри стеклянной мембраны; Ти — постоянная времени измерительной схемы.

Значения величин, входящих в уравнение (344), определя­ ются многими факторами и изменяются в широких пределах, определяемых конструкцией прибора и электродов (измерительпых и сравнительных), условиями эксплуатации и т.п. Так, на­ пример, диапазон изменения постоянных времени для различ­ ных типов рН-метров характеризуется следующими цифрами:

Г я =

1 100 с;

Г м =

0,1 ч- 2 с;

7*3=

1-ї-6 с;

Тк =

0,2-г-20 с.

Тс =

10 -ь 30 с;

 

 

§3. ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Воснову действия диэлькометрических анализаторов жидко­ стей положено использование изменения абсолютной диэлектри­ ческой проницаемости в зависимости от свойств анализируемой

среды, ее химического состава, наличия примесей и т. п. Основ­ ным условием возможности применения диэлькометрического метода является заметное различие величин диэлектрической проницаемости для компонентов анализируемой смеси. Очевид­ но, что наиболее просто может быть осуществлен анализ бинар-


ной смеси, когда

ее

компоненты

значительно отличаются

друг

от друга по величине диэлектрической

проницаемости. В

этом

случае значение

диэлектрической

проницаемости

є однозначно

определяет состав смеси, т. е.

 

 

 

 

 

 

e = f(C),

 

 

(345)

где С—концентрация

анализируемого

компонента.

 

 

В ряде случаев

диэлькометрический

метод

применим

для

анализа и более сложных смесей, например, для испытания на* чистоту органических растворителей, реактивов, масел и дистилляционных фракций при возгоночных процессах, в спирто­ вом производстве, при микробиологических исследованиях и т. п.

Как правило, датчиком диэлькометра служит конденсатор, в котором диэлектриком является анализируемая среда. Изме­

ряя

изменение

электрической емкости датчика, происходящее

при

изменении

состава среды, заполняющей межэлектродное

пространство,

можно определить диэлектрическую проницае­

мость анализируемой среды, а следовательно, ее состав. Просто­ та конструкции датчиков позволяет использовать их для агрес­ сивных и загрязненных сред, при низких и повышенных темпера­ турах. Датчики могут изготовляться как проточные, так и погружные. Измерение с помощью диэлькометрических анали­ заторов производится обычно на повышенных частотах (до десят­ ков и сотен мегагерц), что накладывает определенные ограниче­ ния на приемы измерения и методы защиты измерительных устройств от влияния внешних полей.

§ 4. ТИТРОМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Титрование как метод анализа пищевых продуктов занимает особое место благодаря своеобразному сочетанию ряда свойств. Во-первых, это наиболее универсальный метод; во-вторых, он отличается высокой избирательностью и точностью, часто недо­ стижимыми при использовании других методов. Однако автома­ тические титрометрические анализаторы не получили достаточно широкого распространения, что объясняется их сложностью и как следствие этого недостаточной надежностью в промышлен­ ной эксплуатации. Сложна сама, методика титрования, которая складывается из ряда последовательных операций: отбор и до­ зирование пробы; собственно титрование; измерение эквивалент­ ного объема титрующего раствора; расчет по этому объему кон­

центрации анализируемого компонента;

опорожнение системы

и подготовка ее к следующему анализу.

Для выполнения каж­

дой из указанных операций в автоматическом титрометре дол­

жен быть предусмотрен специальный узел

или устройство. Од­

нако успехи в развитии радиоэлектроники,

аналитического при­

боростроения, повышение надежности отдельных

элементов

и узлов привели к тому, что уже в настоящее время

появились



автоматические титрометрические анализаторы жидкостей, отве­ чающие требованиям, предъявляемым к современным аналити­ ческим приборам общепромышленного назначения.

Сущность метода титрования заключается в определении кон­ центрации анализируемого компонента А, находящегося в смеси с другими компонентами, путем воздействия на него специально подобранного вещества Б, которое избирательно реагирует с компонентом А. Добавление вещества Б, называемого титрую­ щим раствором или титрантом, производится до тех пор, пока количество этого вещества в смеси не станет эквивалентным об­ щему количеству определяемого вещества А, Реакция титрова­ ния идет по следующей схеме:

А + Б^В + Д,

где В и Д — продукты реакции при титровании.

По израсходованному количеству вещества Б определяется содержание вещества А в анализируемой пробе. Мольная кон­ центрация анализируемого вещества

 

 

 

 

 

 

А

 

где

Сд

и СБ

— мольные

концентрации

веществ А и Б, моль/м3 ;

 

V 4

и VБ

— объемы

соответственно

пробы и титранта, м3 ;

 

 

К—коэффициент,

определяемый

из стехиометрических реакций

 

 

 

титрования.

 

 

 

Момент эквивалентности определяется визуально, химиче­

ским индикатором или с

помощью соответствующего прибора.

При

ручном

титровании

постепенное

добавление титрующего

раствора к анализируемой пробе осуществляется вручную, а при автоматическом — с помощью системы автоматического управ­ ления.

В автоматических титрометрах все операции цикла титрова­ ния производятся автоматически. В целом прибор представляет собой достаточно сложное устройство, состоящее из ряда узлов

и систем, основными из которых являются

следующие:

1) дозаторы проб и реагентов;

 

2) автоматическая запорная арматура

(краны-переключате­

ли потоков, клапаны и т. п.);

 

3)автоматическая бюретка;

4)аналитическая ячейка — сосуд для титрования с мешалкой

идатчиком индикаторного анализатора;

5)индикаторный анализатор;

6)система автоматического регулирования процесса титро­

вания;

7) система программного управления работой всех

узлов

и систем титрования.

 

Приборостроительной промышленностью выпускается

ряд

как лабораторных неавтоматических, так и промышленных

авто-