СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОСТИ ПЕНЫ Российский патент 2002 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к разделу коллоидной химии, связанному с определением размера частиц дисперсной фазы, а именно пузырьков пены. Способ может быть использован в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности.

Известен способ определения размера газовых пузырьков, основанный на определении избыточного давления над пеной, заключенной в герметичный сосуд, до ее полного разрушения в этом сосуде (см., например, Кругляков П.М., Ексерова Д. Р. Пена и пенные пленки. - М.: Химия, 1990. - с.173). Недостатки способа - обязательное наличие ультратермостата с надежной герметизацией и чувствительного манометра для измерения малых избыточных давлений, длительность процесса измерения особо устойчивых пенообразных масс.

Наиболее близким к патентуемому является способ определения дисперсности, основанный на микрофотографировании пены. Фотосъемку ведут в отраженном или проходящем свете при увеличении в 10-1000 раз. Пены, в которых размер пузырьков быстро изменяется, предварительно замораживают в атмосфере сжиженного газа (см. там же, с. 171). Существенный недостаток способа - неодинаковое число пузырьков в зависимости от фронта наблюдения (в связи с этим необходимо готовить такое количество проб для анализа, размер пузырьков сколько уровней пены необходимо определить; это значительно увеличивает длительность анализа). К недостаткам следует также отнести заниженный размер пузырьков, поскольку фронт наблюдения не всегда проходит строго через центр пузырьков).

Цель изобретения - получение достоверных результатов, снижение времени анализа, возможность определения размера пузырьков газа по всему столбу пены без подготовки отдельной пробы.

Цель достигается путем использования камеры, которая по форме представляет собой сосуд, в основаниях которой лежит правильный шестиугольник со стороной L (10 см), а высота зависит от кратности пены n (чертеж).

Способ определения включает получение пены непосредственно в камере (или помещение исследуемого образца пены в камеру), замораживание образца в атмосфере азота, получение необходимого числа микрофотографий на определенной высоте столба пены (шестигранник необходим для статистической обработки фотографий, т.е. каждому фронту наблюдений соответствует шесть повторностей) и в зависимости от требуемых условий определяем средний размер пузырька, распределение пузырьков по слоям или по фракциям.

Пример 1.

Получили полидисперсную пену из молока. Определяли распределение пузырьков по фракциям патентуемым способом (I): пену помещали в камеру (размер стороны основания 10 см, высота камеры равна кратности, то есть 15 см, так как начальный столб молока, пошедший на пенообразование, составил 7,5 см, а кратность пены равна 2 (то есть после взбивания столб увеличился в 2 раза), замораживали в атмосфере азота, получали шесть групп фотографий в проходящем свете при увеличении (так как у камеры шесть сторон). Для сравнения использовали способ микрофотографирования без применения специальной камеры (II). Результаты приведены в табл.1.

Анализ результатов, приведенных в табл. 1, показал, что патентуемый способ позволяет установить точный фракционный состав исследуемой пены независимо от фронта наблюдения, а также сократить время анализа в 2,5 раза. Благодаря шести повторностям было установлено, что размер дисперсной фазы (пузырьков воздуха), прилегающей к отдельной стенке камеры, в среднем не отличается от размера дисперсной фазы, прилегающей к другим пяти стенкам.

Пример 2.

Получили пену из сливок с массовой долей жира 20%. Определяли средний размер пузырьков по слоям пены: пену помещали в камеру со стороной основания 10 см и высотой 15 см (для пенообразования брали сливки, высота начального столба которых до взбивания была 3 см, а кратность пены равна 5, то есть после взбивания высота столба пены увеличилась в 5 раз), замораживали в атмосфере азота, получали шесть групп фотографий в проходящем свете при увеличении (так как у камеры шесть сторон). Средний размер пузырьков определяли на различных уровнях (слоях) пены. Для сравнения использовали способ микрофотографирования без применения специальной камеры (II). Результаты исследований приведены в табл. 2.

Результаты, приведенные в табл.2, по патентуемому способу позволили замораживать исследуемый один образец пены (способ-прототип предусматривает подготовку и замораживание стольких образцов пены, на скольких уровнях столба пены необходимо определить средний размер пузырька, то есть пяти), что сократило время анализа в 4-5 раз. Результаты, полученные по патентуемому способу, являются более точными, поскольку определение среднего размера пузырьков проводится в шести повторностях (по количеству стенок камеры для подсчета).

Использование: в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности при определении размера частиц дисперсной фазы. Сущность изобретения: способ предусматривает получение шести групп фотографий в камере, в основаниях которой лежит правильный шестиугольник со стороной 10 см, а высота камеры зависит от кратности пены. Технический результат изобретения заключается в получении достоверных результатов, уменьшении времени анализа. 1 ил., 2 табл.

Способ определения дисперсности пены с использованием микрофотографирования в проходящем свете при увеличении, отличающийся тем, что используют камеру, представляющую собой фигуру, в основаниях которой лежит правильный шестиугольник со стороной 10 см, позволяющий получать одновременно шесть групп фотографий, а высота камеры зависит от кратности пены n.