Способ контроля содержания твердой фазы в гетерогенных растворах и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

1

Изобретение относится к способам и технике физико-химического анализа и может применяться для непрерывного измерения содержания твердой фазы в гетерогенных растворах и суспензиях, например содержанй|я кристаллов сахарозы в утфеле.

Известны способы кондуктометрического определения твердой фазы в растворах и суспензиях, заключающиеся в определении объема кристаллов сахара в растворе пу,тём нахождения отношения или разности величин электросопротивления утфеля и электросопротивления межкристального раствора {1J.

Однако известные способы, ввиду ненадежного измерения электросопротивления Ж1ИДКОЙ фазы, не нащли распространения в промышленности.

Наиболее близким техническим решением к предложенному принят способ, который состоит в нахождении отношения электросопротивлений утфеля и межкристального раствора, причем измерение электросо противления межкристального раствора производят при помощи пары электродов, расстояние между которыми меньше, чем размер кристалла. Устройство для измерения

содержания кристаллов состоит из двух пар электродов, представляющих собой диэлектрические стержни с закрепленными на них металлическими электродами. Оба электрода включены JB измерительную схему, кото, рая осуществляет деление двух сигналов. Полученное отношение электросопротивлений указывает на содержание твердой фазы в исследуемом растворе (2.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает надежного

10 1змерения электросопротивления жидкой фазы ввиду того, что зазор между измерительными электродами забивается ворсистыми взвесями и самой твердой фазой. При измерении электросопротивления кристаллизующейся среды этот зазор закристаллизовывается. С другой стороны, малое расстояние между измерительными электродами в устройстве для измерения электросопротивления жидкой фазы приводит к тому, что при повышении концентрации твердой фазы

20 все большее число частиц оказывается вблизи указанных электродов. Подходя близко к электродам, частицы искажают силовые линии краевого электрического поля. Это вызывает при измерениях электросопротивлёния жидкой фазы большие амплитудные колебания измеренной величины. В результате снижается точность измерения и искажаются результаты контроля содержания тйердой фазы в гетерогенных растворах. Цель изобретения - повышение точности измерения содержания твердой фазы за счет устранения возмущающего воздействия различных примесей и твердой фазы на измерение электросопротивления жидкой фазы. Цель достигается благодаря тому, что непрерывно отделяют твердую фазу от жидкой, при этом создают тонкопленочный бескристаЛьный слой жидкой фазы толщиною 10-12 мкм, после чего измеряют электросопротивление образованного слоя жидкой фазы, находят отношение электросопротивлений жидкой фазы в созданном бескристальном тоикоп.леночном слое и утфеле, и по величине найденного отношения определяют .содержание твердой фазы. Устройство, реализующее, способ, содержит диэлектрический стержень со сквозным продольным отверстием, в котором размещена вращающаяся металлическая ось с электродом,, которым совместно с внешним электродом .измеряют электросопротивление жидкой фазы в созданном бескристальном тОнкопленочном слое, диэлектрический отделитель твердой фазы в виде усеченного с боков цилиндра, полностью закрывающего измерительный электрод для устранения контакта его с твердой фазой, а также пружину с регулирующей гайкой, которые уста.новлены в нижней части металлической оси. ,j ; На фиг. 1 показано предложенное уст|р йство; на фиг. 2 - ось к электродам. Устройство сострит из диэлектрического стержня 1 со сквозным продольным отверс|Тйем,металлической осн 2, которая изготовлена совместно с электродом 3. Отдфлитель 4 твердой фазЪ в виде усеченного с; боков цилиндра, изготовлен из диэлектрического материала и полностью закрыва|€Т электрод 3, который внутренней поверх н тью соприкасается с торцовой поверх Н стыо 5 диэлектрического стержня. Электроaij 6и 7 изготовлены из нержавеющей стали |Э 1ектрод 7 установлен заподлицо с внеш,нйй поверхностью стержня 1, а электрод 6 - заподлицо с торцовой поверхностью 5. ОтЭфрстйе 8 служит для вывода монтажных |1|юводов 9, соединенных с электродами 6 и 7. На нижней части оси 2 установлены 10 и гайка 11. Пример. Применение предлагаемого способа измерения содержания твердой фазы базируется на нахождении отношения R.,, где R,, электросопротивление твердой и жидкой фаз соответственно, К - концентрация твердой фазы. Для гетерогенных растворов сахарозы (утфелей) указанное отношение не зависит от степени пересыщения, доброкачественности, температуры, размера твердой фазы (кристаллов и зависит только от концентрации твердой фазы. Измерение электросопротивления твер дои фазы может быть осуществлено любой парой электродов. Надежное измерение электросопротивления жидкой фазы обеспечивается тем, что непрерывно осуществляют отделение твердой фазы от жидкой непосредственно в измеряемой среде. В процессе отделения создают бескристальный тонкопленочный слой Жидкой фазы толщиной О-12 мм. Эатем в образованном слое жидкой фазы, не содержащем кристаллов, измеряют электросбпротиБление (. Измерение электросопротивления смеси твердой и жидкой фаз (KT) производят общепринятыми методами. После этого находят отношение RJR,, и по величине найденного отношения определяют содержание твердой фазы в анализируемой суспензии. Способ измерения содержания твердой фазы может быть применен, например, при уваривании утфелей в салирном производстве для всех продуктов и BJлюбом технологическом режиме. Это объ;ясняется тем, что измеряемое отношение (Электросопротивлений не зависит от Доброкачественности (Дб), температуры (Т), пересыщения (П) в диапазоне изменений. имеющих место при кристаллизации сахаро31|Л, а именно:. П 1-1,4; Дб 60-98%, Т j 50-90°C. Граничными условиями применимости способа является измерение твердой фазы размером не менее 10-12 мкм, т.е. не меньше размера тонкопленочного слоя жидкой фазы. После сборки устройства тщательно притираются соприкасающиеся друг к другу внутренняя поверхность электрода 3 и отделителя 4 с торцовой поверхностью 5. После этого диэлектрический стер)|{ень 1 с с)сью 2, электродом 3, отделителем 4-тБердои фазы помещают в измеряемую среду. Открытая часть торцовой поверхности 5 смачив;ается смесью твердой и жидкой фаз. При вращении оси 2 с электродом 3 и отделителем 4 последний фронтальной, усеченной поверхностью удаляет с торцовой поверхности 5 твердую фазу, а жидкая фаза, не содержащая кристаллов, попадает в. зйзор А (порядка 10-12 мкм) между, торцовой Поверхностью 5 t внутренними поверхностями электрода 3 и отделителя 4. Электросс противлеиие образованного бескристальнбго, тонкопленочного слоя жидкой фазы изм|еряют при помощи электродов 3 и 6, расположенных на расстоянии В друг от друга порядка 0,1-0,5 мм. Измерение электросопротивления утфеля осуществляют при помощи электродов 6 и 7, расположенных на внешней поверхности диэлектрического стержня 1. Постоянство зазора А и тем самым толщины бескристального тонкопленочного слоя жидкой фазы поддерживают при помощи пружины 10 и регулирующей гайки 11. Монтажные провода 9 от внешних электродов 6 и 7 выводят через от