ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗАТОР ЖИДКИХ СРЕД Российский патент 1998 года по МПК G01N33/04 G01N27/22 

Экспресс-анализатор предназначен для контроля качества сред, например кислотности молока и молочных продуктов, выявления фальсификации молока раскислителями, а также определения в нем ионов Сl и Са.

Наиболее близким к предлагаемому, относится экспресс-анализатор, включающий лабораторный датчик с измерительными ионоселективными электродами для измерения pН, pNa, pNH₄ и вспомогательным электродом сравнения, а также высокоомный преобразователь [2].

Однако этот прибор можно использовать лишь в лабораторных условиях и нельзя использовать как переносной, что необходимо по условиям производства, например, для измерения качественных показателей молока во флягах, цистернах и других емкостях. Каждый из датчиков этого экспресс-анализатора состоит из отдельных измерительного электрода и вспомогательного электрода сравнения укрепленных в держателе.

Высокоомный преобразователь измеряет только pН, активность ионов Na или аммония, в то время как для контроля кислотности и фальсификации молока необходимо отображать величину титруемой кислотности, количество добавленных соды и аммиака. Применение расчетных формул и таблиц сложно для лаборанта. Кроме того, при использовании, например электродной системы для измерения pNа, высокоомный преобразователь настраивается под конкретную систему. При измерении другого показателя, например pNH₄, нужны регулировка преобразователя под электродную систему для измерения pNH₄. При этом его регулировка на электродную систему для измерения рNа не сохраняется.

Технический результат изобретения заключается в создании экспресс-анализатора переносного типа, с повышенной точностью измерений, контроля качества сред, например титруемой кислотности и степени фальсификации молока раскислителями.

Это достигается тем, что в состав прибора дополнительно введен термодатчик. Измерительный ионоселективный и вспомогательный электроды объединены в одном корпусе, при этом хлорсеребряный полуэлемент вспомогательного электрода погружен в полимерный электролит раствора КСl. От датчика отходит один кабель, связанный через разъем с высокоомным преобразователем, что позволяет использовать его как переносной.

Высокоомный преобразователь снабжен встроенным программируемым контроллером, обеспечивающим расчет значений титруемой кислотности, концентрации добавленных раскислителей (Na, NH₄) в молоке, примеси анормального молока (Сl) и их отражение на индикаторе преобразователя, а также обеспечивает сохранение в памяти параметров настройки датчиков по контрольным раствором соответствующего ионоселективного датчика.

Кроме того, в состав экспресс-анализатора введены аналогичные электроды pСl и pСа для определения концентрации ионов хлора и кальция в молоке.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика для измерения pН и pNа. Датчик состоит из корпуса 1, колпака 2, несущей втулки 3, стеклянного измерительного электрода (на рН и рNа) 4, дополнительной втулки 5, объемного защитного чехла 6, пористой прокладки (электролитического ключа) 7, втулки выводов 8, герметизирующей прокладки 9, хлорсеребряного полуэлемента 10, гнезда разъема 11. Детали 2, 8, 3 и 6 выполнены из пластмассы, деталь 9 - из мягкой химстойкой резины, деталь 5 - из селиконовой трубки. Хлорсеребряный полуэлемент 10, погруженный в полимерный электролит, образует электрод сравнения, контакт которого с анализируемой средой осуществляется через пористую кольцевую прокладку 7. Стеклянный измерительный электрод и электрод сравнения, объединенные в одном корпусе, образуют датчик, при погружении которого в измеряемую среду, на его выходе образуется потенциал, пропорциональный величине pН или pNа. Подключение датчика к высокоомному преобразователю осуществляется с помощью специального кабеля, соединенного с гнездом разъема 11. Сменный защитный чехол 6 предохраняет стеклянный измерительный электрод 4 от механических повреждений и позволяет после измерений очищать электрод при его мойке. Рассмотренная конструкция датчика является переносной.

Конструкция комбинированного датчика для измерения pNH₄, pNa, pCa, pCl аналогична рассмотренной и отличается мембранным чувствительным элементом на pNH , pNa, pCa, pCl.

На фиг. 2 показана структурная схема экспресс-анализатора. Она включает комбинированные датчики 1 для измерения активности соответствующего иона, термодатчик 2 для измерения температуры и высокоомный преобразователь 3. Одновременно к высокоомному преобразователю подключается один из датчиков (pН, pNa или pNH , или pСl, или pСа) и термодатчик.

Высокоомный преобразователь содержит коммутатор 4, разделяющий во времени прохождение на вход аналогоцифрового преобразователя сигналов от электродной системы и термодатчика, аналого-цифровой преобразователь 5, выполняющий преобразование выходного сигнала коммутатора в цифровой код, программируемый контроллер 6, управляющий работой узлов и блоков и выполняющий математическую обработку принятой от аналого-цифрового преобразователя информации, матричный индикатор 7, отображающий результат измерения и осуществляющий функцию интерфейса между прибором и оператором, клавиатура 8 для выбора и управления режимами работы устройства, блок питания 9.

Работа прибора осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода датчика 1 поступает на первый вход коммутатора 4. Сигнал с выхода термодатчика 2 поступает на второй вход коммутатора 4. Коммутатор обеспечивает разделение во времени прохождение сигналов на вход аналого-цифрового преобразователя 5. Программируемый контроллер 6 управляет режимами работы и порядком прохождения сигналов, вычисляет значения параметров по назначению, передает результаты измерений и вычислений pН (pNa, или pNH₄, или pCl, или pСа) и температуры для визуального контроля на графический жидкокристаллический индикатор 7. Блок питания 9 предназначен для формирования напряжений, необходимых для работы высокоомного преобразователя.

Программируемый контроллер обеспечивает также пересчет значений pН в единицы титруемой кислотности, значений pNа, pNH₄ в концентрацию добавляемой в молоко соды, аммонийных и других соединений, сохраняет в памяти настройку соответствующего комбинированного датчика по контрольным растворам и другие функции.

Высокоомный преобразователь выполнен в переносном исполнении.

Габаритные размеры 100 х 200 х 40 мм, масса преобразователя не более 0,6 кг.

Экспресс-анализатор жидких сред предназначен для контроля качества сред, например кислотности молока и молочных продуктов, и выявления фальсификации молока раскислителями, а также определения в нем ионов Сl и Са. Анализатор включает измерительные ионоселективные электроды и электрод сравнения, высокоомный преобразователь и термодатчик. Измерительный и вспомогательный электроды объединены в одном корпусе. Высокоомный преобразователь снабжен встроенным программируемым контроллером, обеспечивающим расчет значений титруемой кислотности и концентрации раскислителей в молоке, а также определение в нем ионов хлора и кальция и их отображение на индикаторе преобразователя. Данный контроллер обеспечивает сохранение в памяти параметров настройки датчиков по контрольным растворам соответствующего ионоселективного датчика. Данный экспресс-анализатор при эксплуатации может быть использован как переносной для измерения качественных показателей в различных емкостях. Кроме того, при его использовании повышается точность измерения контроля качества сред, например кислотности, степени фальсификации молока раскислителями и определении в нем ионов Сl и Са. 2 ил.

Экспресс-анализатор жидких сред, содержащий объединенные в одном корпусе измерительные ионоселективные электроды и вспомогательный хлорсербряный электрод сравнения, высокоомный преобразователь и термодатчик, отличающийся тем, что хлорсеребряный полуэлемент вспомогательного электрода сравнения погружен в полимерный электролит раствора KCl, а высокоомный преобразователь снабжен встроенным программируемым контроллером, обеспечивающим расчет значений титруемой кислотности и концентрации добавленных раскислителей в жидкой среде и их отражение на индикаторе высокоомного преобразователя, а также обеспечивает сохранение в памяти параметров настройки датчиков по контрольным растворам соответствующего ионоселективного датчика.