Способ контроля содержания твердой фазы в гетерогенных растворах и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пи 763765(53) УДК 543.25 (088.8) Опубликовано 15.09.80. Бюллетень 34Дата опубликования описания 25.09.80 но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Знамени=.- .технологический институт пищевой промышленности(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫВ ГЕТЕРОГЕННЫХ РАСТВОРАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к способам и технике физико-химического анализа и может применяться для непрерывного измерения содержания твердой фазы и гетерогенных растворах и суспензиях, например содержанйя кристаллов сахароЗы в утфеле.Известны способы кондуктометрического определения твердой фазы в растворах и суспензиях, заключающиеся в определении объема кристаллов сахара в растворе путем нахождения отношения или разности ,величин электросопротивления утфеля и электросопротивления межкристального раствора 11.Однако известные способы, ввиду ненадежного измерения электросопротивления Жидкой фазы, не нашли распространения в промышленности.Наиболее близким техническим решением к предложенному принят способ, который состоит в нахождении отношения электросопротивлений утфеля и межкристального раствора, причем измерение электросопротивления 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 в измерительную схему, которая осуществляет деление двух сигналов.Полученное отношение электросопротивлений указывает иа содержание твердой фазы в исследуемом растворе 12.Недостаток известного способа состои 1в том, что он не обеспечивает надежного 10 "ттзмерения 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 расстоянне между измерительными электродами в устройстве для измерения электросопротивления жидкой фазы приводит к тому, что при повышении концентрации твердой фазы 0 все большее число частиц оказывается вблизи указанных электродов. Подходи близко к электродам, частицы искажают снловы линии краевого электрического поля. Это вызывает при измерениях электросопротие765и зависит только от концентрации твердой фазы. Измерение электросопротивления твер дой фазы может быть осуществлено любой парой электродов.Надежное измерение электросопротивления жидкой фазы обеспечивается тем, что энепрерывно осуществляют отделение твердой фазы от жидкой непосредственно в измеряемой среде, В процессе отделения создают бескристальный тонкопленочный слой Жидкой фазы толщиной 10 - 12 мм. Затем в образованном слое жидкой фазы, не со, держащем кристаллов, измеряют электросопротивление (К ), Измерение электросопротивления смеси твердой и жидкой фаз (й ) производят общепринятыми методами.После этого находят отношение К /Ки по И величине найденного отношения определяют содержание твердой фазы в анализируемой суспензии. Способ измерения содержанйя твердой фазы может быть применен, например, при уваривании утфелей в са,харном производстве для всех продуктов и ,в,любом технологическом режиме, Это оЪъ,яСняется тем, что измеряемое отношение электросопротивлений не зависит от Доброкачественности (Дб), температуры (Т), пересыщения (П) в диапазоне изменений, п иМеющих место при кристаллизации сахарозы, а именно: П=1-1,4; Дб=60-98%, Т= =Ф 50-90 С. Граничными условиями применимости способа является измерение твердой фазы размером не менее 10-12 мкм, т.е.не меньше размера тонкопленочного слоя ф. 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 стержень 1с осью 2, электродом 3, отделителем 4 твер-ф . дой фазы помещают в измеряемую среду.Открытая часть торцовой поверхности 5 смачивается смесью твердой и жидкой фаз.При вращении оси 2 с электродом 3 и от делителем 4 последний фронтальной, усеченной поверхностью удаляет с торцовой поверхности 5 твердую фазу, а жидкая фаза, не содержащая кристаллов, попадает в.зазор А (порядка 10 - 12 мкм) между торцовой поверхностью 5 и внутренними поверхностями электрода 3 и отделителя 4. Электросопротивлеиие образованного бескристального, тонкопленочного слоя жидкой фазы измеряют.при помощи электродов 3 и 6, расположенных на расстоянии В друг от друзе га порядка 0,1 - 0,5 мм. Измерение электросдпротивлеиия 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 1 О и регулирующей гайки 11. Монтажные провода 9 от внеш.них электродов 6 и 7 выводят через от 3763 ления жидкой фазы большие амплитудные колебания измеренной величины, В результате снижается точность измерения и искажаются результаты контроля содержания тВердой 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 тонкопленочном 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 отделнтель твердой фазы в виде усечениог с боков цилиндра, полностью закрывающего измерительный электрод для устранения кОнтакта его с твердой фазой, а также пружину с регулирующей гайкой, которые уста,иовлены в нижней части металлической оси.На фиг. 1 показано предложенное уст,ройство; на фиг, 2 - ось к электродам.Устройство состоит из диэлектрического стержня 1 со сквозным продольным отверс,тием,металлической оси 2, которая изготовлена совместно с электродом 3, Отделитель 4 твердой фазы в виде усеченного с боков цилиндра, изготовлен из диэлектрического материала и полностью закрывает электрод 3, который внутренней поверхн 1 ктью соприкасается с торцовой поверх,ностью 5.диэлектрического стержня. ЭлектрорМ 6 и 7 изготовлены из нержавеющей стали, Ьектрод 7 установлен занодлицо с внеш,нбй поверхностью стержня 1, а электрод 6 - зэподлицо с торцовой поверхностью 5. Отверстие 8 служит для вывода монтажных поводов 9, соединенных с электродами 6 и 7. На яижней части оси 2 установлены пружина 1 О и гайка 11.Пример. Применение предлагаемого способа измерения содержания твердой фазы базируется на нахождении отношения Ят/й, К, где й. й, - электросопротивленйе твердой и жидкой фаз соответственно, К - концентрация твердой фазы. Для ге-.терогенных растворов сахарозы (утфелей) указанное отношение не зависит от степени пересыщения, доброкачественности, темпера туры, размера твердой фазы кристалловФормула изобретения Составитель М. Крехред К. Шуфричкраж О 9 Редактор Т: ОрловскаяЗаказ 6272/37 рректор В. Бутягаодписное ВНИИПИ Го по делам 113035, Москва Филиал ППП Пакоитета СССР открытий ская наб., д. 4/5 д, ул. Проектиаударственното изобретений Ж - 35, Ра енто, г, Ужго верстие 8, а токосъем с электрода 3 осуществляют через металлическую ось 2.Устройство может быть применено в системах аналогового измерения содержания твердой фазы, что позволит повысить точность измерения содержания кристаллов в утфеле, так как значительно повышается надежность измерения электросопротивления жидкой фазы. Повышение точности будет способствовать проведению объективного контроля и управлению такими сложными процессами сахарного производства, как процессы уравнивания утгелей в вакуум- аппаратах,1. Способ контроля содержания твердой фазы в гетерогенных растворах, заключающийся в измерении общей электропроводности суспензии и электропроводности жидкой фазы, нахождении отношения измеренных величин по которому определяют содержание твердой фазы, отличающийся,ем, что, с целью повышения точности контроля, непрерывно отделяют твердую фазу отжидкой, создают бескристальный слой жидкой фазы толщиной 10-12 мкм,в котором нзмеряют электропроводность жидкой фазыа2. Устройство по п. 1, содержащее сплошной диэлектрический стержень, электродыдля измерения электропроводности, отличающееся тем, что диэлектрический стерженьвыполнен с продольным сквозным отверс 0 тием, в котором размещена металлическаяось, на одном конце которой установлен измерительный электрод и диэлектрическийотделитель, а на другом конце закрепленапружина с регулирующей гайкой, причем отделнтель выполнен в виде усеченного цилиндлра, полностью закрывающего измерительный электрод.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции1522526, кл. С 131,26 1969.2. Патент США3462683, кл.Зф 4-6519691 прототип) . :