Устройство для контроля процесса перемешивания пищевых продуктов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 5786 ИИ (11 С 01 И 33 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ТЕТ СССР ОТКРЬ(ТЪИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени технологическийинститут мясной ифмолочной промьааленности и Семипалатинский технологический институт мясной и- молочнойпромыаленности(56) 1. Воробьев С.Г. Автоматизацияпроизводственных процессов виноделия. М Пищевая промышленностьф,1972, с.311-314.2. Авторское свидетельство СССРВ 787987, кл. 6 01 Я 33/12, 1978.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТ%ЮЛЯПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, содержащее источник переменного напряжения, две мостовые схемы, в два плеча каждой из которых вклю- чены чувствительные элементы,связанные с регистрирующим прибором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствителвности и точности измерения, оно оснащено изолирующими шайбами, регистрирующий прибор представляет собой амплитудно-Фазовый анализатор, а чувствительные элементы выполнены в виде измерительных и заземленных экранн" рующих электродов, установленных на размещенных параллельно одна дру" гой изолирующих шайбах, при этом измерительные электроды, имеющие Фор- му диска, расположены коаксиально с кольцевыми заземленными зкранирующими электродами.Изобретение относится к технике контроля и регулирования процессов производства пищевых продуктов в частности к устройствам для контроля процесса перемешивания неоднородных продуктов (таких как колбасный Фарш, тесто, конфетные, сырковые и творожные массы), и может найти применение для автоматизации контроля керемешивания и фиксации равномерного распределения между собой раз 10 нородных по своим электрофизическим свойствам компонентов в колбасной, кондитерской, хлебопекарной, молочной и других отраслях промышленности.Известно устройство для контроля 15 процесса перемешивания пищевого продукта, например вина, содержащее чувствительные элементы и мостовую схему с регистрирующим прибором Г 11,.Недостатком известного устройства является то, что оно не может2 достаточно точно обеспечить контроль процесса перемешивания продуктов, обладающих большей вязкостью, чем вино, и тем более, продуктов, имеющих гранулированные включения.Известно также устройство для контроля процесса перемешивания пищевых продуктов, содержащее две мостовые схемы, вдва плеча каждой из которых подсоединены контактные пластины (чувствительные элементы), расположенные на двуплечем рычаге, а мостовые схемы через согласующие обмотки трансформатора подсоединены к регистрирующему прибору 2 3. З 5Однако устройство обладает недостаточно высокой точностью измере" ний вследствие возможности .появления ложного результата при равенстве напряжений разбаланса в мостовых 40 системах по абсолютной величине, влияния краевых эффектов на чувствительные элементы и паразитных электрических связей между чувствительными элементами через продукт, а также 45 относительно большой величиной эф" фективного объема, что отрицательно сказывается на чувствительности всего устройства.Цель изобретения - повышение чув" ствительности и точности измерения,Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля процесса перемешивания пищевых продуктов, ;содержащее источник переменного напряжения,две мостовые схемы,в два плеча каждой из которых. включены чувствительные элементы, связанные с регистрирующим прибором, оснащено изолирующими шайбами, регистрирующий прибор представляет собой ам- , 60 плитудно-Фазовый анализатор, а чувствительные элементы выполнены в виде измерительных и заземленных экранирующих электродов, установленных на размещенных параллельно одна к другой 65 изолирующих шайбах, при этом изме-. рительные электроды, имеющие форму диска, расположены коаксиально с коль-, цевыми заземленными экранирующими электродами.На фиг.1 изображена электрическая схема устройства; на Фиг.2 чувствительный элемент, общий вид; на фиг.З - вид А на фиг.2; на фиг.4 - одна из,возможных блок-схем амплитудно-Фазового анализатора.. Электрическая схема устройства(фиг.1) состоит из источника 1 переменного напряжения, подключенного к первичной обмотке дифференциального трансформатора 2, чувствительных элементов 3-6, попарно включенных в дифференциально-трансформаторную мостовую схему, образующих совместно с вторичными обмотками дифференциального трансформатора 2 две измерительные мостовые схемы, к выходу которых подключен амплитудноФазовый анализатор 7.Чувствительный элемент состоит из системы измерительных 8 и 9 и заземленных экранирующих 10 и 11 электродов, установленных на изолирующих шайбах 12 и 13.Блок-схема амплитудно-фазового анализатора включает источник 1 переменного напряжения, к которому через фазовращатель 14 подключен блок 15 Фазочувствительных детекторов, выходы которого через диоды, сумматоры 1 б, инверторы 20-23 и логические элементы НЕ 24-27 подключены к логическому устройству 28, выполняющему операцию логического умножения И фиг.4).Устройство работает следующим образом.После заполнения межэлектродного пространства чувствиТельных элементов З-б.перемешиваемым продуктом с источником 1 переменного напряжения одновременно подается напряжение на амплитудно-Фазовый анализатор 7, Фазовращатель 14 и две мостовые схемы, в два плеча каждой из которых включены чувствительные элементы З-б, которые с целью создания однороцного электрического поля в измерительном объеме и снижения влияния паразитных электрических связей межцу измерительными электродами 8 и 9 снабжены заземленными экранирующими. электродами 10 и 11, что позволяет, в свою очередь, проводить измерения при одинаковых начальных граничных условиях для всех пищевых продуктов. Комплексная величина напряжений разбаланса с мостовых схем поступает на входы А и В амплитудно"Фазового анализатора 7, блока 15 Фазочувствительных детекторов, опорные напряжения которого при помощи Фазовращателя 14 Имеют сдвиг60 по Фазе на угол Л/2. С выходов блока фазочувствительных детекторов снимаются сигналы постоянного тока, .пропорциональные проекциям напряжений разбаланса на опорные напряжения в комплексной плоскости, кото рые подаются на многоканальный самопишущий прибор (выходы С,Ц,Е,Р) и в зависимости от полярности через диоды на соответствующие сумматоры 16-19, на которых происходит вычита ние сигналов, пропорциональных одноименным проекциям напряжений разба; ланса на опорные напряжения, с сумматоров разностные сигналы в зависимости от полярности через диоды или 5 диоды с соответствующими инверторами 20-23.поступают на логические элементы НЕ 24.-27, на выходе которых появляются сигналы только при отсутствии выходных сигналов с сумматоров 16-19, т.е тогда, когда выходные сигналы с мостовых схем. равны . 0 или равны по амплитуде и Фазе, что соответствует равномерному распределению компонентов в гетерогенной системе, Выходные сигналы с логических элементов НЕ поступают на входы логического устройства 28, реали" зующего операцию логического умножения Ивыходной сигнал которого управляет выключением электродвига- З 0 теля куттера или мешалки, при равномерном распределении компонентов в пищевых продуктах.Поскольку большинство пищевых вяэкопластичных продуктов являются З 5 полупроводниками с выраженными ди- . электрическими свойствами и ионным характером проводимости, их комплексную диэлектрическую проницаемость Е=б+)6 где Еи Е" -соответственно 40 действительная и мнимая диэлектрические проницаемости, можно определить с помощью известной Формулы Вагнера лф Щф245 Е= Е 2 (+ЭЕ , (1Еф 22 где,например, для мясного Фарша со шпиком 8- комплексная диэлектрическаяпроницаемость шпика; Е - комплексная диэлектрическая проницаемость мясного фарша; относительное объемное содержание шпика. Таким образом, диэлектрическая проницаемость мясного фарша со шпиком является линейной функцией относительного объемного содержания шпика.Однако зта линейная зависи- мость характерна только для измерения Е в условиях квазистационарного однородного электрического поля без наличия краевых эффектов на измерительных электродах, что достигается экранированием поля посредством заземления соответствующих электродов многоэлектродных чувствительных элементов с целью уменьшения полей рассеивания и исключением зон концентраторов напряженности электрического. поля (углов, выпукловогнутостей в конструкции электродов).Таким образом, для создания однородного поля в измерительной зоне чуствительных элементов и, следовательно, повышения точности измерений за счет исключения нелинейности при измерениях необходимо и достаточно конструктивно выполнить измерительные электроды в виде дис" ков, а экранирующие - в виде колец, установив их коаксиально в одной плоскости (компланарно).При анализе работы контактных чувствительных элементов в результате рассмотрения эквивалентной электрической схемы электродной системы при наличии поляризации электродов, где С и Йр- параметры, обусловленные поляризацией электродов, а С 2 и Й 2 - параметры исследуемой среды, уравнениедля проводимости схемы имеет вид)а .:й +в +Я (1Иэ анализа уравнения (3) видно,что с увеличением частоты значения ВакЕ и Сак 8 приближаются соответственно к параметрам исследуемой среды В и С 2, что соответствует увеличению чувствительности чувствительных элементов.Однако повышение частоты свыше 100 кГц, что связано с аномалией проводимости и диэлектрической проницаемости при более низких частотахдля различных видов мясосырья, входящего в состав мясного фарша вызывает резкое увеличение паразитных емкостных, резистивных утечек - связей между чувствительными элементами, возрастание доли энергии полей рассеивания, тем самым увеличивая величину эффективного измерительно 1057860го объема, который превышает в 1,5- 2 раза объем межэлектродного пространства двухэлектродного чувствительного элемента, нарушая однородность электрического поля, что приводит к необходимости использования чувствительных элементов с заземленными экранирующими электродами, для которых эффективный измерительный объем ограничивается практически только объемом межэлектродного пространст ва измерительных электродов, что в конечном итоге увеличивает чувствительность устройства в диапазоне частот 0,5-5 мГц более чем в 4 раза по сравнению с известным устройст" 15 вом.В связи с тем, что измерения проводятся на переменном токе, то сигналы, а именно напряжения разбаланса, снимаемые с мостовых схем,являются величинами векторными, имеющими модуль и направление на комплексной плоскости, при этом модуль характеризует амплитуду сигнала, а направление - фазу. В соответствии с этим регистрирующий прибор, выполненный в виде амплитудно"Фазового анализатора, позволяет контролиро" вать процесс перемешивания не только по значению амплитуд сигналов, но и одновременно по Фазе, что исключает не только возможность ложного срабатывания, а позволяет увеличить .точность измерения по сравнению с известным устройством в 2 раза, так как измеряемых величин две.Таким образом, регистрация осуществляется только при полном совпадении сигналов по амплитуде и Фазе и соответствует окончанию процесса перемешивания.