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

шли некоторое распространение лишь люминесцентные анализа­ торы, применяемые в основном для анализа твердых и вязких пищевых продуктов.

§ 2. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Колориметрические приборы благодаря относительной просто­ те, высокой точности и избирательности находят широкое приме­ нение для контроля качества самых разнообразных пищевых про­ дуктов. С их помощью возможно определение общего сахара в кондитерских изделиях и фруктовых соках, винной кислоты и инвертного сахара в сухих винах, высших спиртов в коньячных ди­ стиллятах, жира в консервах, сорта патоки и т. п.

Колориметрические анализаторы жидкостей (колориметры) основаны на измерении относительного изменения светового по­ тока в видимой области спектра, прошедшего через анализируе­ мую жидкость, в результате поглощения его жидкостью. Приме­ нение фотоэлементов и фотосопротивлений расширяет область ис­ пользования этой группы приборов и позволяет анализировать растворы, имеющие полосы поглощения в невидимых областях спектра — ультрафиолетовой и инфракрасной. Таким образом, с их помощью возможен анализ бесцветных или прозрачных одно­ цветных жидкостей.

К колориметрическим методам анализа относится фотоэлект­ рическое титрование с фиксацией конечной точки по изменению цвета раствора, а также методы анализа почти всех катионов, анионов и многих органических веществ с добавлением соответ­ ствующих окрашивающих реагентов. Количественные соотноше­ ния, положенные в основу колориметрических анализаторов жидкостей, определяются законом Ламберта—Бугера, устанавли­ вающим зависимость между поглощающей способностью раство­ ра и толщиной его слоя, и законом Бера, согласно которому ко­ эффициент поглощения света, проходящего через вещество, прямо пропорционален концентрации вещества. Учитывая, что фотоэле­ ктрические приборы (фотоэлементы, фотосопротивления, фото­ умножители), используемые в колориметрических анализаторах, работают на линейном участке их световой характеристики, обоб­ щенный закон Ламберта — Бера для таких устройств может быть записан в виде:

Колориметры для анализа жидких сред состоят, как правило, из двух частей: оптической и измерительной. Оптическая часть

служит для создания стабильного и параллельного светового по­ тока, который пропускается через анализируемый раствор. В нее входит осветитель, кювета с раствором, светофильтры, а также некоторые другие элементы, необходимость присутствия которых

1 1

Рис. 144. Принципиальная схема одноканального фотоколориметрического анализатора жидкости.

определяется конструкцией прибора. Измерительная часть состо­ ит из фотоэлектрического прибора, включенного в соответствую­ щую измерительную схему, и показывающего или записывающе­ го измерительного устройства.

На рис. 144 приведена принципиальная схема одноканально­ го фотоэлектронного колориметрического анализатора жидкости, в котором производится измерение абсолютной величины свето­ вого потока, проходящего через анализируемый раствор. Оптиче­ ская часть прибора состоит из осветителя /, коллиматора 2, служащего для создания параллельного пучка света, светофильт­ ра 3 и кюветы 4, в которой находится контролируемый раствор. Световой поток, вышедший из измерительной кюветы, попадает на фотоэлектрический прибор 5 (на схеме фотоэлемент). При этом сила тока в цепи электроизмерительного прибора 6 прямо пропорциональна падающему на фотоэлемент световому потоку. Если известна зависимость фототока от свойств исследуемого раствора, то по показаниям прибора 6 можно определить концен­ трацию анализируемых компонентов.

Преимуществом одноканальных приборов является-их про­ стота. Однако точность таких устройств невысока, так как в зна­ чительной степени зависит от стабильности фотоэлемента, источ­ ника освещенности и источника питания, а также внешних усло­ вий измерений — температуры, освещенности и т. п. Вследствие этого одноканальные схемы применяются в приборах, предназ­ наченных для разовых лабораторных измерений. При этом ком­ пенсация изменения условий измерений производится вручную. В современных полуавтоматических и автоматических колоримет* рических анализаторах жидкостей в большинстве случаев при­ меняются двухканальные схемы, основанные на дифференциаль­ ном методе измерения световых потоков, проходящих через две кюветы, в одной из которых находится рабочий, а в другой — эталонный раствор.

На рис. 145 приведена принципиальная схема двухканального фотоэлектронного колориметра, в котором компенсация измене­ ния рабочего светового потока осуществляется с помощью

ния содержания определяемых компонентов в пределах±1 — 15%, что в большой степени зависит от наличия точных зависи­ мостей оптической плотности анализируемых жидкостей как функции концентрации отдельных компонентов.

§3. НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКИЕ И ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Нефелометрические и турбидиметрические анализаторы при­ меняются для контроля концентрации взвешенных частиц, нахо­ дящихся в различных прозрачных жидких и газообразных сре­ дах, и широко используются в различных отраслях науки и тех­

потока Ф 0 через среду со взвешенными частицами наблюдается рассеяние и поглощение части светового потока, как показано на рис. 146. Одна часть потока Ф п поглощается средой и частицами, другая — Фр рассеивается, а ослабленный световой поток интен­ сивностью Ф выходит из кюветы в направлении падающих лучей.

стицами. Его интенсивность выражается уравнением Рэлея, име­ ющим в упрощенной форме следующий вид:

измерении интенсивности ослабленного светового потока Ф, про­ шедшего через среду, содержащую взвешенные частицы. Интен­ сивность его в направлении падающих лучей определяется ос­