Приборно-аналитический комплекс определения кислотного числа масла в масличных семенах Советский патент 1992 года по МПК G01N33/02 

Изобретение относится к устройствам для определения показателей качества любых масличных семян (например, подсолнечника), и может быть использовано для пробоподготовки и определения кислог- ного числа масла в семенах на предприяти- ях масложировой промышленности при приемке семян и передаче их в производство, а также на приемных и заготовительных пунктах масличных семян.

Известно устройство автоматического определения кислотного числа масла в масличных семенах, содержащее экстрактор масла с дозатором семян, датчик наличия пробы, дозаторы экстрагента и экстракта, дозатор реагента, автоматическую бюретку.

автоматический титрометр. блок определения содержания масла в экстракте, исполнительные клапаны и электроприводы, блок программного управления, микро-ЭВМ и элемент связи с объектом которое позволяет повысить производительность и точность за счет исключения ручных операций, получить оперативную информацию для формирования однородных по качеству партий семян.

Недостатками указанного устройства для определения кислотного числа являются сложность конструкции и обслуживания, а также использование специальных нестандартных и не выпускаемых серийно промышленностью устройств (автоматичеО

о

00

ю

ской бюретки и блока определения содержания масла в экстракте), и следовательно, недостаточная точность определения кислотного числа.

Существенным недостатком известно- го устройства является невозможность проведения экстракции масла из семян, отличающихся повышенной опушенно- стыо или твердостью, так как при этом в экстракторе разрушается лента фильтро- вальной бумаги, являющейся дном экстракционной камеры экстрактора,экстракция нарушается и определение кислотного числа становится невозможным.

Целью изобретения является упр.още- ние конструкции и обслуживания, расширение применения для различных видов семян и повышение точности определения кислотного числа.

Поставленная цель достигается тем, что приборно-аналитический комплекс определения кислотного числа масла в масличных семенах снабжен блоком сопряжения, вы- хг д которого Связан с входом блока управления и с автоматической бюреткой, а входы - с вторым входом последней и выходами микроконтроллера и фотометра, микроконтроллером, соединенным с блоком пнев- мопреобразователей, автоматическим прессом с камерой, подсоединенной к сбор- никам жмыха и масла, датчиком уровня масла, вход которого подключен к сборнику масла, а выход - к входу блока управления, датчиком перегрузки, установленные между электроприводом автоматизированного пресса и редуктором, а также семью пневмоприводами, подключенными к соответствующим восьми выходам блока пневмопреобразователей, при этом второй, третий и четвертый выходы микроконтрол- лера связаны с соответствующими электроприводами штока автоматизированного пресса и мешалки, а пятый и шестой выходы последнего - соответственно с блоками управления, сопряжения и автоматической бюреткой, причем датчики положения штока, перегрузки, наличия пробы, автоматиче- ская бюретка и седьмой выход микроконтроллера подсоединены к соответствующим входам блока управления, третий выход которого подключен к входу микроконтроллера,

Наличие автоматизированного пресса обеспечивает автоматическое управление его работой с помощью микроконтроллера и позволяет исключить из состава комплекса экстрактор и дозатор экстрагента, используемые в прототипе, чтобы достичь упрощения конструкции и обслуживания. Применение автоматически работающего

процесса.в отличие от экстрактора обеспечивает подготовку масла к анализам из масличных семян различных видов, в том числе опушенных и с повышенной твердостью (например, хлопчатника), что существенно расширяет область применения устройства.

Наличие датчика уровня на маслосборнике позволяет согласовать при автоматическом управлении работу пресса с дозатором отбора проб и упростить обслуживание комплекса. Наличие дозатора отбора проб позволяет с целью упрощения конструкции отказаться от блока определения содержания масла, не определять его содержание в экстракте, так как обрабатывается чистое масло, и сразу дозировать его с большой гарантированной точностью перед титрованием. Соответствующим подбором объема дозы масла на титрование устраняется необходимость расчета показателя кислотного числа, так как после подбора объема дозы и титрования выходные показания автоматической бюретки в цифровом виде (в двоичном и десятичном коде) совпадают с показателем кислотного числа. Все это существенно повышает точностьоп- ределений при их одновременном упрощении.

Оснащение приводами кранов-переключателей режима работы серийных дозаторов отбора проб, автоматической бюретки и кюветы фотометра на сливе, предназначенных для ручного обслуживания, позволяет управлять их работой автоматически через блок управления без участия персонала, т.е. существенно упростить обслуживание комплекса,.проведение определений и улучшить в результате их точность.

Изобретение позволяет упростить конструкцию и обслуживание, применять комплекс для различных видов масличных семян и повысить точность автоматического определения кислотного числа.

Начертеже представлена функциональная схема предлагаемого приборно-анали- тического комплекса определения кислотного числа масла в масличных семенах.

В состав комплекса входят дозатор 1 семян, оснащенный датчиком 2 наличия семян, автоматизированный пресс 3, блок 4 управления, микроконтроллер 5, электропривод 6 быстрого перемещения штока, редуктор 7. шток 8 пресса 3, датчик 9 перегрузки электропривода 10 пресса 3, маслосборник 11 с датчиком 12 уровня масла, дозатор 13 отбора проб, пневмопривод 14 заслонки камеры 15 пресса 3, сборник 16 жмыха, блок 17 электропневмопреобразователей, датчик 18 положения штока 8, пневмопривод 19 заслонки дозатора 1 семян, пневмоприводы 20 и 21 дозатора 13 отбора проб и клапана на выходе кюветы 22 фотометра 23, сборник 24 отработанных проб, электропривод мешалки 25, пневмоприводы 26 и 28 клапанов на выходе дозатора 27 реагента и на его входе, емкость 29 запаса реагента, блок 30 сопряжения, автоматическая бюретка 31, вневмопривод 32 переключателя режима работы и емкость 33 запаса титранта.

При этом по технологическому потоку выход дозатора 1 семян соединен с камерой 15 пресса 3, выход которого соединен с маслосборником 11, сообщенным с каналом Набор дозатора 13 отбора проб, канал Дозирование которого соединен с кюветой 22 фотометра 23, с которой также соединен выход дозатора 27 реагента через пневмоклапан 26 и канал Титрование автоматической бюретки 31. канал Заполнение которой соединен с емкостью 33 запаса титранта. По связям сигнальной информации и управления (к блоку 4 управления и от него) выход датчика 2 наличия семян соединен связью Фо с входом блока 4 управления, другие выходы которого соединены соответственно связью Фз с выходом датчика 9 перегрузки электроприводов б и 10 пресса 3, связью Фа - с выходом датчика 18 положения штока 8, связью Фе- с. выходом датчика 12 уровня масла, связью Ф13 - с выходом дозатора 13 отбора проб, связью Ф21 - с выходом блока 30 сопряжения, связью Ф22 с выходом автоматической бюретки 31, связью Ф2 - с выходом микроконтроллера 5, а выходы блока 4 управления соединены непосредственно , связями Фп и Ф12 с входами дозатора 13 отбора проб и связью Фт с входом микроконтроллера 5, еще один вход которого связью Фа1 соединен с выходом блока 30 сопряжения, а выходы микроконтроллера 5 непосредственно соединены .связю Фтэ с входами блока 30 сопряжения и автоматической бюретки 31. связями Фз. Фб и Ф1б с входами соответственно электроприводов 6 и 10 пресса 3, мешалки 25 в кювете 22, а через плату блока 17 электропневмопреоб- разователей - также с входами пневмопривода 14 заслонки камеры 15 пресса 3 связями Фэ и Ф. связью Фю - с входом пневмопривода 19 заслонки дозатора 1 семян, связями Фми входом пневмоприводов 20 и 32 переключателей режима работы дозатора 13 отбора проб и автоматической бюретки 31, связями Ф1 и Ф ш.- с входами пневмоклапанов 26 и 28 на выходе и входе дозатора 27 реагента и связью Ф15

- с входом пневмоклапана 21 на выходе кюветы 22 фотометра 23.

Датчик 18 положения штока 8 содержит конечные выключатели, закрепленные на 5 кронштейне параллельно штоку 8, электрические контакты которых включены в схему электропитания электропривода 10 пресса 3. При срабатывании конечных выключателей формируется сигнал Фв на отключение

0 электропривода 10 от сети электропитания. Защита электродвигателей от перегрузки обеспечивается датчиком 9 перегрузки, содержащим оптоэлектронную пару и перфорированный по краям диск, закреплен5 ный на оси электродвигателей.

Маслосборник 1.1 представляет собой стеклянную прозрачную цилиндрическую трубку. Контроль уровня масла в маслосборнике 11 осуществляется с помощью датчика

0 12 уровня, содержащего оптоэлектронную пару, которая обеспечивает формирование сигнала Фе о достижении уровня при разрыве оптической связи оптоэлектронной пары поплавком, поднимающимся по мере запол5 нения маслосборника 11 маслом. Сигнал Фб используется в блоке 4 управления для формирования микроконтроллером 5 управляющего сигнала Фп на дозатор 13 отбора пробы масла из маслосборника 11.

0 В основу работы комплекса положен стандартный метод определения кислотного числа масла, заключающийся в растворении определенной массы растительного масла в смеси растворителей (спирта с хло5 роформом) с последующим титрованием имеющихся свободных жирных кислот спиртовым раствором гидроокиси калия (КОН) с автоматической фиксацией точки конца титрования. Таким образом, при из0 вестной массе масла, полученной из пробы масличных семян, определение кислотного числа масла титрованием сводится к определению точки конца титрования и объема титранта, израсходованного в процессе тит5 рования. и к последующему расчету по массе масла и объему титранта показателя кислотного числа. Чем точнее гарантируется точность определения массы масла и объема титранта, тем большей получается

0 точность результата определения кислотного числа.

Комплекс работает следующим .образом.

5 Масличные семена при поступлении в приемный бункер дозатора 1 семян делятся на две части. Первая часть семян, минуя дозатор 1. непосредственно поступает в камеру 15 пресса 3, а вторая остается в дозаторе 1.

Семена, непосредственно поступившие в камеру 15 пресса 3, используются для получения масла на промывку гидравлических каналов комплекса, а семена из дозатора 1 - для получения масла, идущего на определе- ние кислотного числа.

Включение автоматического управления работой комплекса производится нажатием кнопки ПУСК на блоке 4 управления или сигналом Фо, подаваемым на его вход от датчика 2 наличия семян.

После нажатия кнопки ПУСК или при поступлении сигнала Фо блок А управления выдает сигнал Ф1 для запуска микроконтроллера 5 на отработку им управляющей программы, записанной в его блоке памяти. После опроса своих входов и выходов микроконтроллер 5 выдает на вход блока 4 управления сигнал готовности Ф2.

Затем по сигналу Фз микроконтроллера 5 включается электропривод 6, обеспечивающий через редуктор 7 с помощью штока 8 быстрое прохождение свободного хода пресса 3 и уплотнение семян в камере 15 пресса 3.

При возникновении перегрузки электропривода 6 при уплотнении семян датчик 9 перегрузки выдает сигнал ФА на его отключение, по которому микроконтроллер 5 снимает сигнал Фз. Дальнейшее сжатие се- мян производится электроприводом 10 по сигналу Фб микроконтроллера 5. При возникновении перегрузки электропривода 10 он тоже отключается датчиком 9 перегрузки (по сигналу ФА микроконтроллер 5 снимает сигнал ФБ).

Полученное из семян масло собирается в маслосборнике 11. Наличие необходимого количества масла в маслосборнике 11 контролируется датчиком 12 уровня, сигнал ко- торого Фе о достижении маслом заданного уровня передается в блок 4 управления, где используется для выработки команд управления дозатором 13 отбора проб.

После извлечения масла из первой про- бы семян микроконтроллер 5 формирует сигналы Ф и Фв, из которых сигнал Ф подается через электронневмопреобразо- ватель в блоке 17 на пневмопривод 14, обеспечивающий открытие заслонки камеры 15 на выходе пресса 3, и сигнал ФБ на электропривод 10, включение которого обеспечива- еть сброс семян в сборник 16 жмыха.

После удаления отжатых семян из камеры 15 пресса 3 микроконтроллер 5 включает сигналом Фз электропривод 6, обеспечивающий быстрый подъем штока.8 в исходное положение. Ограничение хода шткоа 8 вниз и вверх производится выключением электропривода 6 по сигналу Фв, снимаемому с

конечных выключателей датчика 18 положения штока 8. По сигналу Ф д пневмопривод 14 возвращает заслонку камеры 15 в исходное положение.

После занятия заслойной камеры 15 и штоком исходного положения микроконтроллер 5 через блок 17 преобразователей опять формирует сигнал Фю на пневмопривод 19, обеспечивающий подачу второй части семян в камеру 15 пресса 3.

Последовательность извлечения масла из второй части пробы семян и выгрузки жмыха аналогична изложенной выше. Извлечение масла из семян наступает после освобождения маслоосборника 11, который таким образом оказывается промытым маслом тех же семян, которые используются для определения показателей качества.

Разрешение на отбор масла дозатором 13 из маслосборника 11 производится сигналом Фц, а объем отбираемого масла определяется с помощью кодового сигнала Ф12. После отбора дозатором 13 установленного по сигналу Ф12 объема масла на его выходе появляется сигнал конца набора Ф13, что разрешает блоку 4 управления и микроконтроллеру 5 сформировать следующий командный сигнал Ф14, который с помощью пневмопривода 20 переводит трехходовый кран-переключатель дозатора 13 отбора проб из положения Набор в положение Дозирование. Доза масла отмеряется в кювету 22. Кроме того, по сигналу Ф15 пневмоклапан 21 закрывает канал сброса смеси из кюветы 22 фотометра 23 в сборник 24 отходов, по сигналу Ф ш включается мешалка 25, а по сигналу Фп пневмок- лзпан 26 соединяет дозатор 27 реагента с кюветой 22 и доза спирт-хлороформной смеси выливается в кювету 22.

После заполнения t кюветы 22 фотометра 23 раствором реагента и масла, которыми промываются тракты комплекса и кюветы 22, с выхода микроконтроллера 5 и блока 17 злектропневмопреобразователей снимаются сигналы Ф-is, Фчб и Фп, по которым смесь из кюветы 22 сливается в сборник 24 отходов, выключается электропривод мешалки 25 и закрывается клапан 26 на выходе дозатора 27 реагента.

Заполнение дозатора 27 реагента спирт-хлороформной смесью из емкости 29 запаса производится по сигналу Фш, подаваемому на пневмоклапан 28. После заполнения дозатора 27 реагента сигнал Фштоже снимается и пневмоклапан 28 закрывается. За время промывки кюветы 22 фотометра 23 пресс 3 описанным способом извлекает масло из второй части семян, которое накапливается в маслосборнике 11. Вслед за промывкой кюветы 22 после снятия сигнала Ф14 пневмопривод 20 за счет действия пружины переводит трехходовый кран дозатора 13 отбора проб из положения Дозирование опять в положение Набор. Дозатор 13 начинает отбирать дозу масла для определения кислотного числа. По окончании набора дозы масла трехходовый кран дозатора 13 опять переводится по сигналу Oi4 в положение Дозирование. Одновременно включается мешалка 25 (по Ф-ю) и открывается клапан 26 (по ) подачи реагента из дозатора 27.

После заполнения кюветы 22 фотометра 23 спирт-хлороформной смесью и маслом с выхода микроконтроллера 5 подается командный сигнал Ф19 на обнуление входных и выходных цепей блока 30 сопряжения и автоматической бюретки 31.

Следующий командный сигнал Ф20 подается на пневмопривод 32, переключает трехходовый кран автоматической бюретки 31 из положения Заполнение из емкости 33 запаса титранта в положение Титрование.

В этом режиме в кювету 22 фотометра 23 начинает поступать раствор гидроокиси калия. Смесь в кювете активно перемешивается и титруется. При достижении точки эк- вивалентоности раствор в кювете 22 принимает розовую окраску, а величина выходного сигнала Фаз фотометра 23, уменьшаясь, достигает значения заданной точки. На выходе блока 30 сопряжения появляется сигнал Фа1 конца титрования, который передается на блок 4 управления и микроконтроллер 5. Последний снимает сигнал Фао, что обеспечивает прекращение подачи раствора гидроокиси калия в кювету 22 фотометра 23 и титрования раствора масла.

Информационный сигнал Ф22 объема титранта, израсходованного не нейтрализацию раствора масла в кювете 22 фотометра 23. передается из автоматической бюретки 31 на блок 4 управления. Передачи сигнала об объеме масла не требуется, так как по кодовому сигналу Ф12 дозатор 13 отбора проб обеспечивает с высокой точностью отбор заданного кодом объема масла. За счет выбора определенного заданного объема масла добиваются того, что показание автоматической бюретки 31 численно характеризующее объем титранта, совпадает по значению с определяемым показателем кислотного числа и вычисление последнего не требуется. Это еще упрощает конструкцию ПАК.

Значение кислотного числа масла пробы исследуемых семян высвечивается на табло блока 4 управления и поступает на его

выходной разъем в виде двоично-десятичного кода с весами двоичных разрядов 8- 4-2-1, десятичный разряд числа которого выражается в двоичном нормальном коде.

Диапазон определения кислотного числа масла, например, семян подсолнечника 0,5- 15мг КОН/г.

При поступлении на вход комплекса следующей пробы семян цикл ее обработки

для определения кислотного числа масла повторяется. Масса анализируемой пробы семян должна быть не менее 200+20 г. Производительность комплекса в интервале значений кислотного числа масла 0,5-10 мг

КОН/Г не менее 10 анализов в час, а в интервале значений 10-15 мг КОН/Г - не менее б анализов в час.

За счет оснащения автоматизированно- го пресса 3 в составе комплекса датчиком 18

положения штока, а маслосборника 11 - датчиком 12 уровня становится возможным управлять работой пресса 3 и использовать его, имеющего более простую конструкцию, чем экстрактор, для извлечения масла из

семян.

За счет снабжения трехходовых кранов- переключателей отдельными пневмоприводами в составе дозатора 13 отбора проб и автоматической бюретки 31 исключаются

ручные операции переключения режимов их работы, т.е. упрощается обслуживание комплекса в процессе его работы.

35

Формула изобретения

Приборно-аналитический комплекс определения кислотного числа масла в масличных семенах, содержащий дозатор семян, датчик наличия пробы, последовательно со0 единенные между собой магистралью сборник масла, дозатор отбора проб, фотометр, автоматическую бюретку и емкость запаса титранта, а также дозатор реагента, связанный через входной клапан с емкостью запа5 са реагента, а чер.ез выходной - с автоматической бюреткой, блок программного управления, связанный двумя выходами с дозатором отбора проб, сборники жмыха и отработанных проб, исполнитель0 ные клапаны и электроприводы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обслуживания, расширения области применения для различных видов семян и повышения точности определения

5 кислотного числа, он снабжен блоком сопряжения, выход которого связан с авмати- ческой бюреткой, а вход - с вторым входом последней и входом блока управления, микроконтроллером, соединенным с блоком пневмопреобразователей, автоматизированным прессом с камерой, подсоединенной к сборникам жмыха и масла, датчиком уровня масла, вход которого подключен к сборнику масла, а выход - к входу блока управления, датчиком перегрузки, установленным между электроприводом автоматизированного пресса и редуктором, а также восемью пневмоприводами, подключенными к соответствующим выходам блока пнев- мопреобразователей, при этом второй - четвертый выходы микроконтроллера свя0

заны с соответствующими электроприводами штока автоматизированного пресса и мешалки, а пятый и шестой выходы последнего - соответственно с блоками управления, сопряжения и автоматической бюретки, причем датчики положения штока, перегрузки, наличия пробы, автоматическая бюретка и седьмой выход микроконтроллера подсоединены к соответствующим входам блока управления, третий выход которого подключен к входу микроконтроллера.

Изобретение относится к технике аналитического определения показателей масличного сырья и может быть использовано для пробоподготовки и определения кислотного числа масла в пробе опушенных семян (например, хлопчатника). Целью изобретения является упрощение конструкции и обслуживания, расширение применения для различных видов семян и повышение точности определения кислотного числа. Изобретение дополнительно оснащено блоком сопряжения, микроконтроллером . . автоматизированным прессом, датчиком уровня масла, датчиком перегрузки, пневмоприводами на переключателях режима работы дозатора отбора, проб масла, автоматической бюреткой и на сливном клапане кюветой фотометра. 1 ил.