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
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 = |
(Ех |
- ишых) |
К = |
(ЕХ~ |
/ 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- |