Способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01N3/14 

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

Известен способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, заключающийся в отборе охлажденной пробы напитка в замкнутый объем, десорбции из нее диоксида углерода путем вакуумиройания замкнутого объема, повышении давления в замкнутом объеме; повторении,операций вакуумирова- ния и повышения давления в замкнутом объене 2-3 раза, окончательном повышении давления до атмосферного измерении при этом давлении объема выделившегося диоксида углерода, а также температуры и атмосферного давления (по барометру) и расчете массовой концентрации диоксида углерода в напитке по измеренным величинам, :-.; ,. - :/ : . . ;.,. -.. .

Устройство для осуществления этого способа определения массовой концентра- ции диоксида углерода в газированных напитках состоит из последовательно соединенных между, собой Приемника пробы, бюретки со шкалой, стеклянной трубки, урав

нительного сосуда, заполненного: ртутью,

подводного и отводного патрубков для напитка, термометра, барометра и холодильника, .: ( ...: :. / : ч : . :: V . - : . Известен также способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, предусматривающий отбор исследуемой пробы, ее удаление, повторный отбор пробы в замкнутый объем, десорбцию диоксида углерода из повторно отобранной пробы путём ее диспёргирова- кия под вакуумом, повышение давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления непосредственно после десорбции диоксида углерода и измерение rtpvi конечном значении дав- ления объема выделившегося диоксида углерода; соответствующего его массовой концентрации в газированных напитках, при этом пробу напитка отбирают в объеме ..- . : -..: . / ; .. . -.- ;v-VoO-cn), . :./ v ; ;

где V0 - постоянная заданная величина объема;- ; . ..: . , ;..; .. . - .. . .; а- термический коэффициент объемно- го расширения диоксида углерода; . t - температура напитка. Однако внесение в измерения температурной поправки путем изменения; объема отбираемой пробы напитка в соответствии с его температурой не позволяет получить высокую точность определения, поскольку те.мпература выделившегося газа несколько отличается от температуры напитка. Это обусдовлено тем, что при диспергировании напитка происходит дросселирование выделяющегося из него газа, что сопровождается понижением его температуры. При этом величина изменения температуры таза зависит от перепада давлений на дроссели- рующем элементе, что не позволяет вводить постоянную температурную. поправку в процессе определения, Нос ольку давление газа в разных напитках не одинаково.

0

5

05 0 5

0 5 0 5

Устройство для осуществления этого способа определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках состоит из двухступенчатых цилиндра и поршня, по периферии меньшего торца которого выполнены наклонные пазы, подводящего и отводного патрубков, манометра, подсоединенного к двухступенчатому цилиндру, выполненному из нетеплопроводного материала, шкалы с указателем объемов напитка, укрепленным на сйльфоне, который выполнен из нетеплопроводного материала, размещен на штоке поршня и соединен с герметичной полостью, выполненной в поршне для заполнения ее диоксидом углерода. Торец меньшей ступени поршня выполнен из теплопроводного материала, а остальные части поршня из нетеллопроводного.

Недостатки известного устройства такие же, как у способа: диоксид углерода, котОрйм заполнена герметичная полость поршня, через торец меньшей ступени поршня, выполненный из теплопроводного материала, приобретает температуру напитка, что вносит погрешность в определения вви-1 ду различия температур напитка и выделившегося из него газа.:

Целью изобретения является повышение точности определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, -,--: .

Цель достигается тем; что в известном способе определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, предусматривающем отбор исследуемой пробы, ее удаление; повторный отбор исследуемой пробы в замкнутый объем, десорбцию диоксида углерода из повторно отобранной пробы путем ее дйс- пергирования прд вакуумом, повышение давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления непосредственно после десорбции диоксида углерода и измерение при конечном значении давления объема выделившегося диоксида углерода, соответствующего его массовой концентрации в газированных напитках, согласно изобретению из первично отобранной пробы напитка перёд ее удалением осуществляют десорбцию диоксида углерода путем ее дйспергирования под вакуумом с одновременной фиксацией значения температуры диоксида углерода, а повторный отбор исследуемой пробы осуществляют в объеме

:. (i -«t),

где V - повторный объем исследуемой пробы;.

Vo - постоянно заданная величина объ- ема;

«-термический коэффициент объёмного расширения диоксида углерода;

t - фиксированное значение температуры диоксида углерода. . ..

В устройстве для определения массовой концентрации диоксида углерода а газированных напитках, содержащем двухступенчатый цилиндр и поршень с наклонными лазами по периферии меньшего торца последнего/подводящий и отводящий патрубки, манометр, подсоединенный к двухступенчатому цилиндру, выполненному из нетеплопроводного материала, шкалу с указателем объемов напитка, укрепленным на сильфоне, который выполнен из нетеплрп- роводного материала, размещен на штоке поршня и соединен с герметичной полостью, выполненной в поршне для заполнения ее диоксидом углерода, цель достигается тем, что боковые стенки меньшей ступени поршня выполнены из теплопроводного неемачивае- мого газированными напитками материала, а остальные части поршня - из нетеплопроводного.

Благодаря этому, за счет более точной коррекции объема повторно отбираемой пробы напитка, а значит, и объема выделившегося из нее газа в соответствии с его температурой, достигается повышение томности определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках.; . ...- -. .На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из двухступенчатого цилиндра 1 с поршнем 2 и патрубками 3, 4, 5 соответственно для подвода пробы газированного напитка, отвода напитка и газа. Патрубки 3, 4, 5 снабжены вентилями соответственно 6, 7, 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. Над- поршневая полость цилиндра 1 разделена поршнем 2 на две камеры 11, 12. В верхней части поршня 2 имеется герметичная полость 13, соединенная каналом 14, выполненным в поршне 2 и его штоке 15, с установленным на штоке сильфоном 16. Полости поршня и сильфона заполнены диоксидом углерода. Цилиндр 1, сильфон 16 и поршень 2 за исключением его боковых стенок 17 выполнены из нетёплопроводного материала, например, из пластмассы, а боковые стенки 17 поршня 2 -изтеплопроводного несмачиваемого напитками материала, например, из меди с фтороплэстовым напылением толщиной в несколько микрометров.

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

0 на конце сильфона 16.

Работу устройства поясняют на примере выполнения предлагаемого способа Определения диоксида углерода в газированном напитке.

5 П рим е р. При крайнем верхнем положении поршня 2, закрытых вентилях 7, 8 и открытом вентиле 6, соединенном трубопроводом с акратофором (на чертеже не по- казан), заполненным виноматериалрм

0 типа Советское шампанское (давление 0,3 МПа, температура 12°С, массовая концентрация диоксида углерода 6 г/дм ), вращением привода 1$ опускают поршень 2 до приблизительного совмещения указателя

5 21 с отметкой 20 на шкале.19. При этом в цилиндр 1 всасывается проба виноматериала: объемом примерно 10 мл, Затем закрывают вентиль 6 и продолжают опускать поршень 2. При этом из напитка начинает

0 выделяться диоксид углерода, который поддерживает давление в камере 11 примерно на уровне 0,3 МПа, то есть такое давление, как в акратофоре.

При движении поршня вниз одновре5 мённо 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 ввиду наличия неплотно0 стей прилегания друг к другу конических поверхностей цилиндра и поршня в крайнем верхнем положении последнего.

Когда поршень 2 занимает положение, изображенное на фиг. 1, камеры 11 и Т2

5 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

0 другую через 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

5 одной камеры в другую занимает небольшой промежуток времени. Поэтому процесс диспергирования напитка осуществляют без остановки поршня.

8 процессе дислергиоования напитка под вакуумом происходит интенсивная десорбция из него диоксида углерода, которая при последующем опускании поршня до крайнего нижнего положения продолжается ввиду продолжения процесса вакуумиро- вания камер 11 и 12 перемещающимся вниз поршнем.

К окончанию движения поршня вниз процесс десорбции диоксида углерода из пробы напитка полностью завершается. При последующем вращении привода 18 в противоположную сторону повышают давление в замкнутом объеме до величины, несколько превышающей нормальное атмосферное давление (760 мм рт.ст.}, считываемое по манометру 10. После этого вращение привода 18 временно прекращают, открывают вентили 7, 8 и, возобновляя перемещение поршня 2 до крайнего верхнего положения, вытесняют из цилиндра 1 пробу напитка и диоксид углерода. Удаление из цилиндра напитка и диоксида углерода при .давлении, превышающем атмосферное, -г1 |: е у п ёжд ют п(Эп зД а й1 ё в;бз Духа из .а:т- мосферы через вентили 7, 8 внутрь цилиндра 1. .;;: .. ;.-.:; .... -.. .. .. .- :... .,.

Во время десорбции диоксида углерода из напитка и последующего перемещения поршня из крайнего нижнего в крайнее вер- хнее прложейие диоксид углерода в полости 13, находясь и тепловом контакте через теплопроводные боковые стенки 17 поршня с вьгдёлйвш.имся из напитка диоксидом углерода, приобретает температуру, близкую к температуре последнего и, стремясь занять объем. . ..-.... / ,

V Vo (1 Ч «t),

(1)

где V0 - объем диоксида углерода, находящегося в камере 13, при нормальных условиях, ;. : ;... : . . .. ; . ..: ; .- .;.. деформирует сильфон 16 пропорционально температуре дирксида углерода, десорби- ров.анного из напитка. Имеете с незакрепленным торцом сильфона перемещается

пропорционально температуре десорби- рованного диоксида углерода и указатель 21. ...

Сразу же после удаления напитка и дйоксида углерода из цилиндра 1 закрывают вентили 7, 8, а ве,нтиль 6 открывают и вращением привода 18 опускают поршень 2 до точного совмещения указателя. 21 с отметкой 20 на шкале 19, после чего вентиль 6

закрывают. Объем вторично отобранной пробы напитка равен

V0(1 -at).

(2)

поскольку согласно выражению (1) указатель 21 опускается вместе с незакрепленным торцом сильфона пропорционально температуре t десорбированиого из напитка диоксида углерода. При последующем

опускании поршня 2 до крайнего нижнего положения происходит диспергирование напитка и десорбция из него диоксида углерода по описанной схеме. } Из крайнего: нижнего положения поршень 2 поднимают вверх, повышая давление в цилиндре до трчного совмещения стрелки манометра со значением нормального атмосферногр давления (760 мм рт.ст.). После этого поршень останавливают и считывают; массЬвую концентрацию: диоксида углерода в напитке по шкале 19 напротив указателя 22,.;;; :-:;; .,,- ; ...,. : :

..: ..Затем открывают вентили 7, 8 и, перемещая поршень 2 до крайнего верхнего положения, вытесняют из цилиндра пробу напитка и диоксид углерода. После этого закрывают вентили 7, 8, подготавливая прибор к следующему определению.

Поскольку объем пробы .напитка отбирают в соответствии с вьфажением (2), а также учитывая, что измерение производят при нормальном атмосферном давлении, объем десорбированного .газа пропорционален его массовой концентрации в на.питке. : ;. : - -. .

Назначение: винодельческая и безалко гольная отрасли пищевой промышленности. Пробу напитка отбирают, удаляют, повторно отбирают пробу напитка в замкнутый объем, осуществляют десорбцию диоксида углерода из повторно отобранной пробы напитка путем его диспергирования под вакуумом, повышают давление в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления, Измеряют при конечном давлении объем выделившегося диоксида углерода. Причем из первично отобранной пробы напитка перед ее удалением осуществляют десорбцию диоксида углерода путем ее диспёргирования под вакуумом с одновременной фиксацией значения темпе- ратуры диоксида углерода; а повторный отбор исследуемой пробы осуществляют в объеме V V0(1 - flrt), где V0 - постоянно заданная величина объёма, а- термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода, t - фиксированное значение температуры диоксида углерода. Устройство для осуществления способа состоит из двухступенчатых цилиндра и поршня, по периферии меньшего торца которого выполнены наклонные пазы, подводящего и отводя щего патрубков, манометра, подсоединенного к цилиндру, шкалы и указателя объемов напитка, закрепленного на сильфоне. Сильфрн установлен на штоке поршня и соединен с полостью, выполненной в поршне.. Сил ьфон установлен на штоке поршня и соединен с полостью, выполненной в поршне. Боковые стенки меньшейступени поршня выполнены из теплопроводного неемачиваемо- го напитками материала, а остальные части поршня, а также цилиндр и сильфрн - из нетеплрпроврдного. 1 с.п.ф-лы, 2 ил. ел С 5 VI 1Ч

Формул а изо бретени я 1. Способ определения массовой концентраций диоксида ;углеррда в газированных напитках, предусматривающий отбор исследуемой пробы, её удаление, повторный отбор исследуемой пробы в замкнутый объем, десорбцию диоксида углерода из повторно отобранной пробы путем ее диспер- гированйя под вакуумом, повышение

давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления непосредственно после десорбции диоксида углерода и измерение при конечном значении давления объема выделившегося диоксида углерода, соответствующего его массовой концентрации в газированных напитках, о тлича ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, из первично отобранной пробы напитка перед ее удалением осуществляют десорбцию диоксида углерода путем ее диспергирования под вакуумом с одновременной фиксацией значения температуры диоксида углерода, а повторный отбор исследуемой пробы осуществляют в объеме

. V Va(1 -at).

где V0 - постоянно заданная величина объема;;. : ,.-.... . .

а- термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода;

t-фиксированное значение температуры диоксида углерода..

Ю .. : :