Способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N7/14 

Изобретение относится к винодельческой и безалкогольной отраслям пищевой промышленности, в частности к технике измерения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках.

Цель изобретения - ускорение анализа.

Цель достигается тем, что согласно известному способу определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, заключающемуся в отборе пробы напитка в замкнутый объем, десорбции из нее диоксида углерода путем

вакуумирования замкнутого объема, повышении давления в замкнутом объеме и измерении при этом давлении объема выделившегося диоксида углерода, по которому судят о концентрации последнего в напитке, десорбцию диоксида углерода из пробы напитка под вакуумом осуществляют при одновременном ее диспергировании, последующее повышение давления в замкнутом объеме осуществляют до величины нормального атмосферного давления, а пробу напитка отбирают в объеме

ю

fO

V V0(1 - a t),

где V - объем отбираемой пробы напитка;

V0 - заданная постоянная величина объема;

а - термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода; t - температура напитка. Диспергированием пробы напитка при десорбции под вакуумом достигают ускорения десорбции диоксида углерода из пробы напитка за счет повышения ее суммарной площади.

Повышением давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления (760 мм рт.ст.),-измеряемого с помощью манометра, исключают необходимость внесения в измерения поправки на давление диоксида углерода.

Благодаря тому, что пробу напитка отбирают в объеме, равном V V0(1 - at), исключают внесение в измерения поправки на температуру диоксида углерода, поскольку температура выделившегося газа приблизительно равна температуре напитка, а уменьшение объема пробы в (1 - at) раз вызывает уменьшение объема выделившегося диоксида углерода во столько же раз, что равносильно внесению в результаты измерения объема газа температурной поправки.

Таким образом, повышением давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления, а также отбором пробы напитка в объеме, равном V V0(1 - ее t), искусственно приводят объем выделившегося диоксида углерода к нормальным условиям. Благодаря этому массовая концентрация диоксида углерода в газированных напитках определяется как произведение выделившегося объема диоксида углерода и его плотности при нормальных условиях. Поскольку второй сомножитель представляет собой постоянную величину, шкала прибора может быть отградуирована непосредственно в единицах массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках. При таком способе исключаются специальные расчеты, что значительно ускоряет процесс определения, при этом не допускаются ошибки, имеющие место при расчетах.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-Анафиг.1.

Устройство состоит из двухступенчатого цилиндра 1 с поршнем 2 и патрубками 3-5 соответственно для подвода пробы газированного напитка, отвода напитка и

газа. Патрубки 3-5 снабжены вентилями 6 - 8, По периферии меньшего торца поршня 2 выполнены наклонные пазы 9 под углом к оси цилиндра 1. Цилиндр 1 снабжен манометром 10, отградуированным в миллиметрах ртутного столба. Надпоршневая полость цилиндра 1 разделена двухступенчатым поршнем 2 на две камеры 11 и 12. В верхней части поршня имеется герметичная полость 13, соединенная каналом 14, выполненным в поршне 2 и его штоке 15, с установленным на последнем сильфоном 16. Полости поршня и сильфона заполнены диоксидом углерода. Полость 13 закры5 та жесткой крышкой 17. Поршень 2, цилиндр 1 и сильфон 16 выполнены из нетеплопроводного материала, например пластмассы, а крышка 17 - из теплопроводного материала, например металла.

0 Шток 15 поршня кинематически связан с приводом 18. Устройство снабжено шкалой 19с отметкой 20 и указателями 21 и 22 для отсчета объемов соответственно напитка и диоксида углерода. Указатель 21 закреплен

5 на конце сильфона 16.

Пример. При крайнем верхнем положении поршня 2, закрытых вентилях 7. 8 и открытом вентиле 6, соединенном трубопроводом с акратофором (не показан), за0 полненным виноматериалом типа Советское шампанское (давление 0,3 МПа, температура 12°С, массовая концентрация диоксида углерода 6 г/дм3), вращая привод 18 и опуская поршень 2 до совмещения указа5 теля 21с отметкой 20 на шкале 19, отбирают пробу виноматериала объемом 10 мл. Затем закрывают вентиль 6, открывают вентиль 8 и, вращая привод 18 в противоположную сторону, вытесняют пробу на0 питка через отводной патрубок 5 из цилиндра 1 наружу. Во время отбора и вытеснения пробы напитка диоксид углерода в полости 13, находясь в тепловом контакте через теплопроводную крышку 17с пробой

5 напитка, приобретает температуру, близкую к температуре последнего, и, стремясь занять объем

v -v oO at),(1)

где V о - объем диоксида углерода при

0 нормальных условиях,

растягивает сильфон 16 пропорционально температуре напитка. Вместе с незакрепленным торцом сильфона перемещается пропорционально температуре напитка и

5 указатель 21,

Сразу после удаления напитка из Цилиндра 1 закрывают вентиль 8, а вентиль 6 открывают и вращением привода допускают поршень 2 до точного совмещения указателя 21 с отметкой 20 на шкале 19, после

чего вентиль б закрывают. К окончанию процесса отбора пробы напитка температура диоксида углерода в полости 13 максимально приближается к температуре t напитка, а объем V вторично отобранной пробы напитка наиболее точно соответствует выражению

V V0(1-«t).(2),

поскольку согласно выражению (1) указатель 21 опускается вместе с незакрепленным торцом сильфона пропорционально температуре напитка.

При дальнейшем опускании поршня 2 после закрытия вентиля б из напитка начинает выделяться диоксид углерода, который поддерживает давление в камере 11 примерно на уровне 0,3 МПа, т.е. такое же давление, как в акратофоре.

При движении поршня вниз одновременно с отбором пробы напитка в камеру 11 и последующим выделением из него диоксида углерода в камере 12 происходит разрежение небольшого количества газа, имеющегося в ней вследствие неплотностей прилегания друг к другу конических поверхностей цилиндра и поршня в крайнем верхнем положении последнего.

Когда поршень занимает положение, изображенное на фиг.1, камеры 11 и 12 начинают сообщаться друг с другом через наклонные пазы 9, выполненные в меньшем торце поршня. Под действием давления в камере 11 и разрежения в камере 12 происходит переток напитка из одной камеры в другую через наклонные пазы 9 с одновременным распылением его до мелкодисперсного состояния. Поскольку объем пробы напитка невелик, а перепад давлений в камерах 11 и 12 значителен, процесс перетока напитка из одной камеры в другую занимает небольшой промежуток времени. Поэтому процесс диспергиро&ания пробы напитка осуществляют, не прекращая движения поршня.

В процессе диспергирования напитка под вакуумом происходит интенсивная десорбция из него диоксида углерода, которая при последующем опускании поршня до крайнего нижнего положения продолжается вследствие продолжения процесса вакуумирования замкнутого объема (камер 11 и 12) перемещающимся вниз поршнем.

К окончанию движения поршня вниз процесс десорбции диоксида углерода из напитка полностью завершается. При последующем вращении привода 18 в противоположную сторону повышают давление в замкнутом объеме до нормального атмосферного давления (760 мм рт.ст.), считываемого по манометру 10. После этого вращение привода прекращают и считывают массовую концентрацию диоксида углерода в напитке по шкале 19 напротив указателя 22.

Затем открывают вентили 7 и 8 и, перемещая поршень 2 до крайнего верхнего положения, вытесняют из цилиндра пробу напитка и диоксид углерода. После этого

закрывают вентили 7 и 8, подготавливая прибор к следующему определению.

Поскольку температура выделившегося диоксида углерода примерно равна температуре напитка, а объем пробы напитка отбирают в соответствии с выражением (2), а также учитывая, что измерения производят при нормальном атмосферном давлении, объем десорбированного газа пропорционален его массовой концентрации в напитке. При этом погрешность измерений составляет ±0,15 г/л.

Формула изобретения

1. Способ определения массовой концентрации диоксида углерода в гизирован- ных напитках, включащий отбор пробы напитка в замкнутый объем, десорбцию из нее диоксида углерода под вакуумом, повышение давления в замкнутом объеме и измерение при конечном давлении объема выделившегося диоксида углерода, отличающийся тем, что, с целью ускорения анализа, при десорбции диоксида углерода из пробы наггитка осуществляют ее диспергирование, повышение давления выделившегося диоксида углерода осуществляют до величины нормального атмосферного давления сразу после десорбции

диоксида углерода, а пробу напитка отбирают в объеме

V V0(1 - at),

где V - объем отбираемой пробы напитка; Vo - постоянная заданная величина объема;

а- термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода; t - температура напитка. 2. Устройство для определения массовой концентрации диоксида углерода в га- зированных напитках, включающее цилиндр для отбора пробы с поршнем, подводящим и отводящим патрубками для напитка, средство для измерения объема,

отличающееся тем, что, с целью ускорения анализа, оно снабжено манометром, подсоединенным к цилиндру для забора пробы, средство для измерения объема выполнено в виде сильфона, закрепленного на штоке поршня, цилиндр и поршень выполнены двухступенчатыми, по периферии меньшего торца поршня выполнены наклонные пазы, в меньшей ступени поршня выполнена герметическая полость, подсоединенная к сильфону, указатель объемов напитка закреплен на сильфоне, а

герметичная полость и сильфон заполнены диоксидом углерода.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что торец меньшей ступени поршня выполнен из теплопроводного материала, остальные части поршня, а также цилиндр и сильфон - из нетеплопроводного.

Изобретение относится к винодельческой и безалкогольной отраслям пищевой промышленности и позволяет ускорить анализ. Способ заключается в отборе пробы напитка в замкнутый объем, десорбции из нее диоксида углерода путем вакуумирова- ния замкнутого объема, повышении давления в замкнутом объеме и измерении при этом давлении объема выделившегося диоксида углерода, по которому судят о концентрации последнего в напитке. Новым является то, что десорбцию диоксида углерода из пробы напитка под вакуумом осуществляют при одновременном ее диспергировании, последующее повышение давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления осуществляют сразу после десорбции диоксида углерода, а пробу напитка отбирают в объеме V V0 (1 - a t), где V - объем пробы напитка; V0 - постоянная заданная величина объема; а - термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода; t - температура напитка. Устройство для осуществления способа состоит из двухступенчатого цилиндра с поршнем, патрубками и манометром, шкалы и указателя объемов напитка, закрепленного на силь- фоне, установленном на штоке поршня и соединенном с герметичной полостью, выполненной в поршне, по периферии меньшего торца которого выполнены наклонные пазы. 2 с.п. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. о. 00

W