Способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках и устройство для его осуществления

(я)5 6 01 й 3/14 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ИС ЬСТВУ к винодельчеслям пищевой и к измерению сйда углерода еления массо- углерода в гаИзобретение ской: и безалкого промышленности массовой концен в газированных нИзвестен сп вой концентраци относитсяльной отра(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт винограда и продуктов его переработки "Магарач"(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В ГАЗИРОВАННЫХ НАПИТКАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Назначение, винодельческая и безалкогольная отрасли пищевой промышленности. Пробу напитка отбирают, удаляют, повторно отбирают пробу напитка в. замкнутый обьем, осуществляют десорбцию диоксида углерода из повторно отобранной пробы на- питка путем его диспергирования под вакуумом, повышают давление в замкнутом обьеме до величины нормальногО атмосферного давления, Измеряют при конечном. 2давлении "обьем выделившегося диоксида углерода. Причем из первично отобранной пробы напитка перед ее удалением осуществляют десорбцию диоксида углерода путем ее диспергирования под вакуумом с одновременной фиксацией значения температуры диоксида углерода; в повторный отбор исследуемой пробы осуществляют в объеме Ч = Чо(1 - а т), где Чо - постоянно заданная величина объема, а- термический коэфФициент объемного расширения диоксида углерода, т - 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 3 отводящего патрубков, манометра, подсоеди. ненного к цилиндру, шкалы и указателя объемов напитка, закреплЕнного на сильфоне.Сильфон установлен на штоке поршня и соединен с полостью, выполненной в поршне " Сильфон установлен на штоке поршня и соединен с полостью, ВыполненнОи в поршне Боковые стенки меньшей ступени поршня выполнены из теплопроводного несмачиваемо- .О го напитками материала, а остальные части поршня, а также цилиндр и сильфон - из , О нетеплопроводного, 1 с.п,ф-.лы, 2 ил..Ьд зированных напитках, заключающийся в отборе охлажденной пробы напитка в замкнутый объем, десорбции из нее диоксида углерода путем вакуумироввния замкнутого обьема, повышении давления в замкнутом обьеме, повторении операций вакуумирования и повышения давленйя в замкнутом объ17969723еме 2-3 раза, окончательном повышении Устройство для осуществления этого давления до атмосферного, измерении при способа определения массовой концентэтом давлении объема выделившегося ди-. рации диоксида углерода в газированных оксида углерода, а также температуры и напитках состоит из двухступенчатых циатмосферного давления (по барометру) и 5 линдра и поршня, по периферии меньшего расчете массовой концентрации диоксида торца которого выполнены наклонные пауглерода в напитке но измеренным величи- эы, подводящего и отводного патрубков. нам. манометра, подсоединенного к двухстуУстройство для осуществления этого пенчатому цилиндру, выполненному из не- способа определения массовой койцентра- "О теплопроводного материала, шкалы с ции диоксида.углерода в газированных на- указателем объемов напитка, укрепленным питках состоит из последовательно на сильфоне, который выполнен из нетепсоединенных между собой йриемника пробы, лопроводного материала, размещен на штобюреткисошкалой,стекляннойтрубки,урав- ке поршня и Соедйнен с герметичной нительного сосуда; заполненного ртутью, 15 полостью,выполненной в поршне для заподводного и отводного патрубков для на- полнения ее диоксидом углерода Торец питка, термометра, барометра и холодиль- меньшей ступени поршня выполнен иэ тепникалопроводного материала, а остальные частиИзвестен также способ определения поршня из нетеплопроводного.массовой концентрации диоксида углерода 20 . Недостатки известного устройства тав газированных напитках, предусматриваю- кие же; как у способа: диоксид углерода, щий отбор исследуемой йробы, ееудаление, которым заполнена герметичная полость повторный отбор пробы в замкнутый объем, поршня, через торец меньшей ступени пордесорбцию диоксида углерода иэ повторно шня, выполненный из теплопроводного маотобранной пробы путем ее диспергирова териала, приобретаеттемпературу напитка, ния под вакуумом, повышение давления в . что вносит погрешность в определения ввизамкнутом объеме до величины нормаль- ду различия температур напитка и выделив- ного атмосферного давления непосредст- шегося из него газа.венно после десорбции диоксида-углеродаи измерение при конечном значении дав- ЗО. Целью изобретения является повыления объема выделившегосядиоксида - шение точности определения массовой углерода, соответствующего его массовой . концентрации диоксида углерода в газироконцентрации в газированных напитках, ванных напитках.при этом пробу напитка отбирают в объеме . Цель достигается тем; что в известном35 способе определения массовой концентЧ = Чо(1- ас), .рации диоксида углерода в газированныхнапитках, предусматривающем отбор иссгде Чо - постоянная заданная величина объ-:. ледуемой пробы, ее удаление; повторный ема;, ., отбор исследуемой. пробы в замкнутыйа-термический коэффициентобъемно объем, десорбцию диоксида углерода из го расширения диоксида углерода; . повторно отобранной пробы. путем ее дисс - температура напитка: .пергирования под вакуумом, повышение Однако внесение в измерения темпера- давления в замкнутом. объеме до величины турной поправки путем изменения объема нормального атмосферного давления не- . отбираемой пробы напитка в. соответствии 45 посредственно после десорбции диоксида .с его температурой не позволяет получить углерода и измерение при конечном значевысокую точностьопределения, поскольку нии давления объема выделившегося диоктемпературавыделившегося газа несколько сида углерода, соответствующего его отличается от температуры напитка. Это массовойконцентрациивгазированныхнаобусловлено тем, что при диспергировании О питках, согласно изобретению. иэ первично напитка происходит дросселирование вы- отобранной пробы напитка перед ее удаледеляющегося из йеготаза, что сопровожда- нием осуществляют десорбцию диоксида ется понижением его температуры. При углерода путФм,еедиспергирования под ваэтом величина изменения температуры газа куумом с одновременной фиксацией эначезависитотперепададавлений.надроссели ния температурыдиоксида углерода, а . рующем элементе, что не позволяет вводить повторный отбор исследуемой пробы осупостоянную температурйую поправку в ществляют в объемепроцессе определения, поскольку давлениегаза в разных напитках не одинаково. Ч = Чо(1 - а ),1796972 установленным на штоке сильфоном 16. По 55 одной камеры в другую занимает небольлости поршня и сильфона заполнены диок- шой промежуток времейи. Поэтому процесс сидом углерода. Цилиндр 1, сильфон 16 и дйспергирования напитка осуществляют поршень 2 за исключением его боковых сте- без остановки поршня, ..нок 17 выполнены из нетеплопроводного В процессе диспергирования напитка материала, например, из пластмассы, а бо- под вакуумом происходит: интенсивная де 6где Ч - . повторный объем исследуемой про- ковые стенки 17 поршня 2 -изтеплопроводбы; ного несмачиваемого напитками материала,Чо - постоянно заданная величина объ- например, из меди с фторопластовым напыема; . лением толщиной в несколько микрометров.,а - термический коэффициент объемно Шток 15 поршня кинематически Связан сго расширения диоксида углерода; приводом 18. Устройство снабжено шкалой1 - фиксированное значение температу с отметкой 20 и указателями 21, 22 дляры диоксида углерода., отсчета объемов соответственно напитков иВ устройстве для определения массо- диоксида углерода, Указатель 21 закрепленвой концентрации диоксида углерода в 10 на конце сильфона 16,газированных напитках. содержащем двух- Работу устройства поясняют на приступенчатый цилиндр и поршень с наклон- мере выполнения предлагаемогоспособаными пазами по периферии меньшеготорца определения диоксида углерода в газиропоследнего, подводящий и отводящий пат- ванном напитке.рубки, манометр, подсоединенный к двух П р и м е р. При крайнем верхнем полоступенчатому цилиндру, выполненному из. жении поршня 2, закрытых вентилях 7, 8 инетеплопроводного материала, шкалу с ука-открытом вентиле 6, соединенном трубопзателем объемов напитка, укрепленным на роводом с акратофором(на чертеже не посильфоне, который выполнен из нетеплоп- казан), заполненным виноматериаломроводного материала, размещен на штоке 20 типа "Советское шампанское" (давление .поршня и соединен с герметичной полостью,: 0,3 МПа, температура 12 С, массовая.конвыполненной.в поршне для заполнения еецентрация диоксида углерода 6 г/дм ), врадиоксидом углерода, цель достигается тем, щением привода 18 опускают поршень 2 дочто боковые стенки меньшей ступени поршня приблизительного совмещенияуказателявыполнены из теплопроводного несмачивае 21 с.отметкой 20 на шкале 19. При этом вмого газированными напитками материала, а цилиндр 1 всасывается проба виноматериаостальные части поршня - из нетеплопро-ла объемом примерно 10 мл, Затем закрыодноо. вают вентиль 6 и продолжают опускатьБлагодаря этому, за счет более точной поршень 2. При этом из напитка начинаеткоррекции объема повторно отбираемой 30 выделяться диоксид углерода, который подпробы напитка, а значит, и объема выделив- держивает давление в камере 11 примерношегося из нее газа в соответствии с его на уровне 0,3 МПа, то есть такое давление,температурой, достигается повышение точ- как в акратофоре.ности определения массовой концентрации . При движении поршня вниз одновредиоксида углерода в газированных напит менно с отбором пробы напитка в камеру 11ках. и последующим выделением из него диокНа фиг 1 представлен общий вид пред- сида углерода в камере 12 происходит разлагаемого устройства; на фиг, 2 - разрез режение небольшого количества газа,А-А на фиг. 1 имеющегося в ней.ввиду наличия неплотноУстройство состоит из двухступенчато.- 40 стей прилегэнйя друг к другу коническихго цилиндра 1 с поршнем 2 и патрубками 3,поверхностей цилиндра и поршня в крайЕ, 5 соответственно для подвода пробы га- нем верхнем положении последйего,зированного напитка, отвода напитка и га- Когда поршень 2 занимает положение,за. Патрубки 3, Е, 5 снабжены вентилями изображенное на фиг, 1,.камеры 11 и 12соответственно 6, 7, 8. По периферии мень начинают сообщаться друг с другом черезшего торца поршня 2 выполнены наклонные наклонные пазы 9, выполненные в меньшемпазы 9 под углом к оси цилиндра 1. Цилиндр торце поршня, Под действием давления в1 снабжен манометром 10, отградуирован- камере 11 и разрежения в камере 12 происным в миллиметрах ртутного столба. Над- ходит. переток напитка из одной камеры впоршневая полость цилиндра 1 разделена 50 другую через пазы 9 с одновременным распоршнем 2 на две камеры 11, 12. В верхней пылением его до мелкодисперсного состоячасти поршня 2 имеется герметичная по- ния. Поскольку объем пробы напиткалость 13, соединенная каналом 14, выпол- невелик, а перепад давлений в камерах 11 иненным в поршне 2 и его штоке 15, с 12 значителен,процессперетоканзпиткаиз .1796972 пропорционально температуре десорбированного диоксида углерода и указатель 21.Сразу же после удаления напитка и диоксида углерода из цилиндра 1 закрывают вентили 7, 8, а вентиль 6 открывают и вращением привода 18 опускают поршень 2 до точного совмещения указателя 21 с отметкой 20 на шкале 19, после чего вентиль б закрывают. Объем вторично отобранной пробы напитка равен сорбция из него диоксида углерода, которая при последующем опускании поршня до крайнего нижнего положения продолжается ввиду продолжения процесса вакуумирования камер 11 и 12 перемещающимся вниз поршнем,К окончанию движения поршня вниз процесс десорбции дйоксида 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 этмосферйое, предупреждают попадание воздуха из атмосферы через вентили 7, 8 внутрь цилиндра 1.Во время десорбции диоксида углерода . из напитка и последующего перемещения поршйя из крайнего нижнего в крайнее верхйее положение диоксид углерода в полости 13 находясь в тепловом контакте через теплопроводные боковые стенки 17 поршня с выделившимся из напитка диоксидом углерода, приобретает температуру, близкую к температуре последнего и, стремясь занять объем 10 Ч = Ч 41 - а т),(2) поскольку согласйо выракению (1) указатель 21 опускается вместе с незакрепленным торцом сильфонэ пропорционально температуре 1 десорбированного из напитка диоксида углерода, При последующем 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 точного совмещения стрелки манометра со значением нормального атмосферного давления (760 мм рт,ст.), После этого поршень останавливают и счиЗО тывают массовую концентрацию. диоксида углерода в напитке по шкале 19 напротив указателя 22,Затем открывают вентили 7, 8 и, перемещая поршень 2 до крайнего верхнего положения, выпесняют из цилиндра пробу напитка и диоксид углерода, После этого закрывают вентили 7, 8, подготавливая прибор к следующему определению.Поскол ьку объем и робы напитка отбиТ = Ч 0(1 + а т), (1) где Чо - объем диоксида углерода, находящегося в камере 13, при нормальных условиях,деФормирует сильфон 16 пропорциональйо температуре диоксида углерода, десорбированного из напитка, Вместе с.незакрепленным торцом сильфона перемещается 40 ра 1 от в соответствии с.вырэжением (2), а также учитывая, что измерение производят при нормальном атмосферном давлении; объем десорбированного газа пропорционален его массовой концентрации в напитке Фо р мул а из о бр ете н и я1. Способ определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, предусматривающий отбор исследуемой пробы, ее удаление, пОвторный отбор исследуемой пробы в замкнутый объем, десорбцию диоксида углерода из по-вторно отобрэнйой пробы путем ее диспергирования под вакуумом, повышение давления в замкнутом объеме до величины нормального атмосферного давления непосредственно после десорбции диоксида углерода и измерение при конечном значении давленйя объема выделившегося диоксида углерода. соответствующего его массовой концентрации в газированных напитках, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью йовышения точности, из первично отобран 20 .опускании поршня 2 до крайнего нижнегоной 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. объемеЧ=Чф -ат),где Чо - ,постоянно заданная величина объема;а- термический коэффициент объемного расширения диоксида углерода;1 - фиксировайное значение температуры диоксида углерода.2, Устройство для определения массовой концентрации диоксида углерода в газированных напитках, содержащеедвухступенчатые цилиндр и поршень с наклонными пазами по периметру. меньшего торца последнего, подводящий и отводящий патрубки. манометр, подсоединенный к двухступенчатому цилиндру, выполненному из нетеплопроводного материала, шкалу с указателем обьемов напитков; укрепленную на сильфоне, выполненном из нетеплопроводного материала, размещенном на штоке поршня и соединеннным с герметичной полостью, выполненной в поршне для заполнения ее диоксидом углерода; о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точноети, боковые стенки меньшей ступени поршня выполнены иэ теплопроводного несмачиваемого газированными напитками материала, а остальные части поршня - иэ нетеплопроводного,1796972 Л-Д Составитель О. СадлаевТехред М.Моргентал . Корректор, Л, Пилипенко ктор Т о здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Производств аказ 647Тираж Подййсйое 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ, СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 476