ЭЛЕКТРОННО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР КОНЦЕНТРАЦИИ ДРОЖЖЕВОЙ СУСПЕНЗИИ В ВИННОМ РАСТВОРЕ Российский патент 1997 года по МПК G01N15/14 

Изобретение относится к технике измерения концентрации взвешенных частиц в жидкости [1]
Известны устройства, аналогичные по функциям данному, содержащие источник излучения, фокусирующую оптическую систему, блок обработки информации, канал для прохождения контролируемой жидкости.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее источник излучения, фокусирующую оптическую систему, сопло, ловушку, объектив для сбора рассеянного излучения, приемник излучения, усилители, анализатор импульсов [2]
К недостаткам известного изобретения следует отнести то, что определение концентрации частиц производится с помощью оптической системы, действующей по принципу поглощения рассеянного света. Так как оптика теряет прозрачность ввиду оседания на ней дрожжевых клеток, вышеуказанный метод малопригоден.

Задачей изобретения является повышение точности счета дрожжевых клеток в бродильной смеси и регулирование до необходимых пределов концентрации дрожжевых клеток в определенном объеме за определенное время при известной скорости потока жидкости с неполной прозрачностью.

Указанная задача достигается тем, что в отличие от известного аналога в устройство введена оптическая система, позволяющая производить дискретное определение (поштучный подсчет) количества клеток за единицу времени.

Сущность изобретения состоит в следующем. Импульсные сигналы количества дрожжевых клеток преобразуются в пакеты, этим пакетам соответствуют определенные уровни (пороги) напряжения, которые при помощи суммирующих резисторов подаются на выход регулятора-дозатора. Второй канал приоритетный, срабатывает при появлении дрожжевых сцепок конгломерата дрожжей, в этом случае амплитуда на входе регулятора еще больше, чем на первом канале, время действия этой амплитуды соответствует времени присутствия конгломерата в канале дрожжевой разводки.

На чертеже изображен трубопровод 1 бродильной смеси, состыкованный с трубопроводом 2 дрожжевой разводки; участок сканирования 3, выполненный в виде сплющенной трубы без изменения площади сечения, источник излучения 4, расположенный на оптической оси, перпендикулярной участку сканирования, оптическая фокусирующая система 5, последовательно соединенные объектив 6, фотодиод 7, расположенные с противоположной стороны участка сканирования, счетчик импульсов 8, формирователь "кадров" 9, счетчик "кадров" 10, формирователь аналоговых ступенчатых сигналов оптимального количества дрожжевых клеток 11, блок делителей напряжения 12, блок резисторов 13, пропорциональный интегрально-дифференциальный преобразователь 14 /например P - 25/, соединенный с преобразователем 14 и счетчиком импульсов 8 дискриминатор конгломерата, состоящий из ждущего мультивибратора 15, компаратора 16, делителя напряжения 17 и суммирующего резистора 18, дозатор 19 с реверсивным электроприводом, щетки 20 оптических окон участка сканирования, электромагнитный вибратор 21 переменного тока.

Устройство работает следующим образом. В трубопровод 1 подается бродильная смесь. Проходя через участок сканирования 3, жидкость просвечивается сфокусированным в центре участка, при помощи системы 5 лучом лазера. Дрожжевые клетки размером 1-3 мкм, движущиеся в жидкости, перекрывают луч лазера в фокусе. Тем самым они создают на кристалле фотодиода 7 импульсное напряжение темнового или светового тока соответственно при наличии или отсутствии частиц. Импульсы с фотодиода подаются на формирователь "кадров" 8. Каждый "кадр" составляет 10 тысяч импульсов. Эти кадры подсчитываются счетчиком 9. Причем число подбирается так, чтобы можно было выделить оптимальное количество дрожжевых клеток, необходимых для получения продукции требуемого качества. Определенному количеству "кадров" соответствует напряжение, заранее установленное при помощи блока 12 делителей напряжений. При помощи блока 13 суммирующих резисторов сумма напряжений подается на регулятор 14, который осуществляет управление дозатором 19 дрожжевой разводки.

В том случае, когда дрожжевые клетки образуют цепочки-конгломераты, необходимо приоритетное регулирование (уменьшение дозы дрожжевой разводки). Для этого в устройство введен дискриминатор конгломерата. При прохождении импульсов в обычном режиме ждущий мультивибратор с повторным запуском полностью не отрабатывает своей постоянной времени и на его выходе следуют импульсы частоты, соответствующей обычному режиму. При отсутствии импульсов, что соответствует появлению конгломерата, ждущий мультивибратор 15 отрабатывает полный цикл и на его выходе появляется импульс повышенной амплитуды. Этот импульс, проходя через компаратор 16, приходит на блок 17 делителей напряжения. Сформированный на нем уровень напряжения, проходя через суммирующий резистор 18, подается на регулятор 14, который запускает дозатор в сторону уменьшения подачи дрожжевой разводки.

В том случае, когда внутренние оптические окна участка сканирования 3 теряют прозрачность, срабатывает электромагнитный вибратор 21. Он приводит в движение щетки 20, которые, двигаясь по направляющим, очищают окна. Щетки приводятся в движение бесконтактным способом.

Использование: изобретение может быть использовано в технологическом процессе изготовления игристых вин. Сущность: участок трубопровода, через который проходит бродильная смесь, расплющивается, чтобы нейтрализовать оптические свойства жидкости. Частицы перекрывают световой поток в фокусе, проходящего через жидкость, и создают импульсы, регистрируемые на фотодиоде. Импульсы преобразуются в напряжение, необходимое для управления регулятором, управляющим подачей дрожжевой разводки в бродильную смесь. В случае прохождения конгломерата устройство срабатывает в сторону сокращения подачи дрожжевых клеток в раствор. Для сохранения необходимых оптических свойств окон устройства предусмотрены счетчики, очищающие их с помощью электромагнита. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электронно-гидравлический регулятор концентрации дрожжевой суспензии в винном растворе, содержащий источник излучения, фокусирующую оптическую систему, направляющий участок трубопровода, формирующий поток жидкости, перпендикулярный к оптической оси источника и оптической оси фокусирующей оптической системы, объектив для сбора прямого излучения, отличающийся тем, что в регулятор введена оптическая система, позволяющая производить дискретное определение и поштучный подсчет клеток за единицу времени, содержащая фотодиод, оптически связанный с объективом и соединенный со счетчиком импульсов, создаваемых проходящими частицами через фокус оптической системы, при этом счетчик соединен с преобразователем импульсов в пакеты, который присоединен к формирователю напряжений, соответствующих этим пакетам импульсов, подключенному к преобразователю созданного уровня напряжения в сигнал регулирования подачи частиц в раствор. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в регулятор введен дискриминатор, подключенный к выходу счетчика импульсов и входу преобразователя созданного уровня напряжений в сигнал регулирования подачи частиц в раствор. 3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в регулятор введены щетки, предназначенные для очистки внутренних окон системы и присоединенные к электромагнитному вибратору.