RU2267785C2 - Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) - Google Patents
Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267785C2 RU2267785C2 RU2001131870/13A RU2001131870A RU2267785C2 RU 2267785 C2 RU2267785 C2 RU 2267785C2 RU 2001131870/13 A RU2001131870/13 A RU 2001131870/13A RU 2001131870 A RU2001131870 A RU 2001131870A RU 2267785 C2 RU2267785 C2 RU 2267785C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- solutions
- radiation
- concentration
- alcohol
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности и может найти применение на винных, ликероводочных и спиртовых производствах и других предприятиях пищевой, парфюмерной и других отраслей промышленности.The invention relates to the food industry and may find application in the wine, distillery and alcohol industries and other enterprises of the food, perfumery and other industries.
Известны способы и устройства для исследования спиртных напитков, основанные на различных физических принципах.Known methods and devices for the study of alcoholic beverages, based on various physical principles.
В авторском свидетельстве №544917 (Б.И. №4, 1977 г.) и авторском свидетельстве №938154 (Б.И. №23, 1982 г.) предложены способы воздействия потоком электромагнитных колебаний на водно-спиртовую смесь и фиксации в первом случае фазового сдвига между падающим и отраженным потоками, по которому судят о концентрации водных растворов спирта, а во втором случае - фазового сдвига между входным и выходным сигналами в эталонном и контролируемом растворах, приведения фазовых сдвигов к равным значениям изменением частоты входного сигнала, по которой определяют концентрацию раствора.In the copyright certificate No. 544417 (B.I. No. 4, 1977) and the copyright certificate No. 938154 (B.I. No. 23, 1982), methods are proposed for exposing the water-alcohol mixture to electromagnetic flux and fixing in the first case the phase shift between the incident and reflected streams, which is used to judge the concentration of aqueous solutions of alcohol, and in the second case, the phase shift between the input and output signals in the standard and controlled solutions, reduction of phase shifts to equal values by changing the frequency of the input signal, which determines the concentration of the solution.
В патенте 4410781 С2 G 01 N 35/00 DE G 06 K 7/10, G 01 N 23/223, G 01 N 35/04 Siemens AG, 1995 г., представлено устройство для идентификации и манипулирования пробами в автоматическом просвечивающем анализирующем приборе. Устройство имеет носитель проб, в котором пробы размещены в виде растра, и приемник проб, который перемещается по пробам, просвечивая их, снимая, в том числе и код, нанесенный на пробы. Существенным недостатком данного устройства является наличие носителя проб, ограничивающего перечень проверяемых растворов, требующего для своей работы манипулирующего устройства, устройства распознавания изображения, наличия на производстве специальной службы, поддерживающей эталонность растворов во времени (учитывая фактор их старения, испарения алкоголя, расслоения и сбраживания растворов и т.д.). В итоге данное техническое решение, отличаясь громоздкостью, дороговизной, сложностью технического обслуживания, не является универсальным средством, которое могло бы быть применено на винно-водочном производстве с широкой номенклатурой производимых растворов.Patent 4410781 C2 G 01 N 35/00 DE G 06
В патенте РФ G 01 N, 3/14 №2142630 (Б.И. №34, 1999 г.) предложен способ экспресс-контроля качества спиртовых изделий для их идентификации, состоящий в проведении двухканальной корреляционной спектроскопии путем направления на исследуемый образец лазерного светового потока с последующей регистрацией сигналов рассеяния этого потока по двум направлениям и после соответствующей обработки сравнения получаемых результатов с соответствующими значениями эталонных образцов и в итоге определения качества спиртоводочных жидкостей по результату сравнения. Таким образом, для работы данного устройства, как и для предыдущего устройства, необходимым является наличие эталонов растворов, что резко сужает область применения таких устройств.
В патенте РФ G 01 N, 3/14 №2082967 (Б.И. №18, 1997 г.) (прототип изобретения) предложен способ, основанный на спектрально-селективном измерении поглощения света, прошедшего через кювету с исследуемым раствором, на предварительно определенных характеристических длинах волн λ1=920,8 нм и λ*, которая является точкой максимального светопоглощения спиртом. Выбор длины волны произведен, исходя из зависимостей спектрального поглощения водно-спиртового раствора, дистиллированной воды и этилового спирта, полученных на стандартном спектрофотометрическом приборе «Hitachi-4000». Способ включает отбор пробы исследуемого раствора, помещение кюветы с пробой на пути оптического луча, измерение поглощения излучения в кювете на предварительно определенных характеристических длинах волн, одна из которых равна 920,8 нм, а другая расположена вблизи первой и определяется по максимальному светопоглощению, измерение аналогичных параметров на эталонном образце раствора, сравнение и обработку полученных результатов с определением по формуле концентрации спирта.
Данное техническое решение для измерения концентрации спирта в сахаросодержащих растворах требует заблаговременного ввода данных о концентрации сахара в растворе, затем сравнивает полученные значения светопоглощения в кювете с исследуемым и с эталонным растворами, имея при этом низкую точность измерения, определяемую малым диапазоном изменения сигнала в зависимости от крепости раствора и сильным влиянием на светопоглощение концентрации сахара.This technical solution for measuring the concentration of alcohol in sugar-containing solutions requires the input of data on the concentration of sugar in the solution in advance, then compares the obtained values of light absorption in the cuvette with the test and reference solutions, while having a low measurement accuracy, determined by a small range of signal variation depending on the strength solution and a strong effect on the absorption of sugar concentration.
Ни одно из перечисленных решений не обладает способностью измерения концентрации спирта в сахаросодержащих растворах без предварительной настройки для учета (ввода) концентрации сахара в растворе, что делает известные способы неточными и продолжительными.None of the solutions listed has the ability to measure the concentration of alcohol in sugar-containing solutions without first setting to take into account (input) the concentration of sugar in the solution, which makes the known methods inaccurate and lengthy.
Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение определения концентрации спирта в растворах и повышение точности результатов за счет того, что измерение концентраций спирта и сахара в растворах производят без проведения каких-либо дополнительных настроек, в том числе при их непрерывном проливе.The technical result of the claimed invention is to simplify the determination of the concentration of alcohol in solutions and increase the accuracy of the results due to the fact that the measurement of the concentrations of alcohol and sugar in solutions is carried out without any additional settings, including during their continuous spill.
Технический результат достигается за счет того, что в способе (по 1-му варианту) помещают кювету с эталонными и исследуемым растворами на пути оптического луча, измеряют и вносят в память вычислительного устройства интенсивности светопоглощения излучения эталонными растворами, измеряют интенсивность светопоглощения исследуемого раствора, обрабатывают результаты измерения, исследуемый раствор просвечивают излучением в диапазоне длин волн 1250-1350 нм, одновременно с измерением светопоглощения исследуемым раствором измеряют концентрацию сахара в нем, по полученным значениям определяют концентрацию спирта в исследуемом растворе.The technical result is achieved due to the fact that in the method (according to the 1st embodiment) a cuvette with reference and test solutions is placed in the path of the optical beam, the light absorption of radiation is measured and stored in the memory of the computing device, the light absorption of the test solution is measured, the results are processed measurement, the test solution is translucent by radiation in the wavelength range of 1250-1350 nm, simultaneously with the measurement of light absorption by the test solution, the concentration is measured sugar in it, the concentration of alcohol in the test solution of the obtained values.
Кроме того, фиксируют изменение мощности излучения и корректируют результат измерения.In addition, the change in radiation power is recorded and the measurement result is corrected.
Кроме того, измеряют температуру исследуемого раствора, вычисляют температурную поправку и приводят результаты измерения к значениям при температуре 20°С.In addition, measure the temperature of the test solution, calculate the temperature correction and bring the measurement results to values at a temperature of 20 ° C.
Технический результат достигается за счет того, что в способе (по 2-му варианту) помещают кювету с эталонными и исследуемым растворами на пути оптического луча, измеряют и вносят в память вычислительного устройства интенсивности светопоглощения излучения эталонными растворами, измеряют интенсивность светопоглощения излучения исследуемым раствором, обрабатывают результаты измерения светопоглощения, исследуемый раствор просвечивают излучением в диапазоне длин волн 1250-1350 нм, (измеряют значения плотности эталонных растворов и исследуемого раствора, по которым определяют концентрации спирта и сахара в исследуемом растворе.The technical result is achieved due to the fact that in the method (according to the 2nd embodiment), a cuvette with reference and test solutions is placed in the path of the optical beam, the radiation light absorption intensities are measured and stored in the memory of the computing device, the light absorption is measured by the test solution, and the process light absorption measurement results, the test solution is illuminated by radiation in the wavelength range of 1250-1350 nm, (the density values of the standard solutions are measured and th solution, which determine the alcohol concentration and sugar in the test solution.
Кроме того, фиксируют изменение мощности излучения и корректируют результат измерения.In addition, the change in radiation power is recorded and the measurement result is corrected.
Кроме того, измеряют температуру исследуемого раствора, вычисляют температурную поправку и приводят результаты измерения к значениям при температуре 20°С.In addition, measure the temperature of the test solution, calculate the temperature correction and bring the measurement results to values at a temperature of 20 ° C.
Технический результат достигается за счет того, что устройство (по 1-му варианту) содержит вычислительное устройство, устройство сопряжения, оптически связанные излучатель, кювету для раствора, измерительное фотоприемное устройство, выход которого связан через устройство сопряжения с вычислительным устройством, устройство для измерения концентрации сахара в растворе, выход которого соединен через устройство сопряжения с вычислительным устройством, а вход оптически связан через кювету с излучателем, при этом устройство для измерения концентрации сахара в растворе состоит из светоделительной пластины и дополнительного фотоприемного устройства, выход которого соединен через устройство сопряжения с вычислительным устройством, а вход оптически связан через светоделительную пластину, установленную под углом Брюстера к оси излучения, и кювету с излучателем, а излучатель имеет длину волны излучения в диапазоне 1250-1350 нм.The technical result is achieved due to the fact that the device (according to the 1st embodiment) comprises a computing device, a pairing device, optically coupled emitter, a solution cuvette, a measuring photodetector, the output of which is connected through a pairing device to a computing device, a device for measuring sugar concentration in a solution, the output of which is connected through a device to the computing device, and the input is optically connected through a cuvette to the emitter, while the device for measuring the concentration of sugar in the solution consists of a beam splitter plate and an additional photodetector, the output of which is connected through a pairing device with a computing device, and the input is optically coupled through a beam splitter plate installed at a Brewster angle to the radiation axis, and a cuvette with a radiator, and the emitter has a radiation wavelength in the range of 1250-1350 nm.
Кроме того, устройство содержит опорное фотоприемное устройство и дополнительную светоделительную пластину, причем опорное фотоприемное устройство через дополнительную светоделительную пластину оптически связано с излучателем, а его выход соединен через устройство сопряжения с вычислительным устройством.In addition, the device includes a reference photodetector and an additional beam splitter plate, and the reference photodetector through an additional beam splitter plate is optically connected to the emitter, and its output is connected via an interface to a computing device.
Кроме того, устройство содержит измеритель температуры исследуемого раствора, установленный в кювете и соединенный через устройство сопряжения с вычислительным устройством.In addition, the device contains a temperature meter of the test solution, mounted in a cuvette and connected through a device for interfacing with a computing device.
Технический результат достигается за счет того, что устройство (по 2-му варианту) содержит вычислительное устройство, устройство сопряжения, оптически связанные излучатель, кювету для раствора, измерительное фотоприемное устройство, выход которого связан через устройство сопряжения с вычислительным устройством, плотномер, соединенный с кюветой с помощью трубопровода, при этом выход плотномера соединен через устройство сопряжения с вычислительным устройством, а излучатель имеет длину волны излучения в диапазоне 1250-1350 нм.The technical result is achieved due to the fact that the device (according to the 2nd embodiment) comprises a computing device, a coupling device, optically coupled emitter, a solution cuvette, a photodetector, the output of which is connected through a coupling device to a computing device, a density meter connected to the cuvette using a pipeline, while the output of the densitometer is connected through a device to the computing device, and the emitter has a radiation wavelength in the range of 1250-1350 nm.
Кроме того, устройство содержит опорное фотоприемное устройство и дополнительную светоделительную пластину, причем опорное фотоприемное устройство через дополнительную светоделительную пластину оптически связано с излучателем, а его выход соединен через устройство сопряжения с вычислительным устройством.In addition, the device includes a reference photodetector and an additional beam splitter plate, and the reference photodetector through an additional beam splitter plate is optically connected to the emitter, and its output is connected via an interface to a computing device.
Кроме того, устройство содержит измеритель температуры исследуемого раствора, установленный в кювете и соединенный через устройство сопряжения с вычислительным устройством.In addition, the device contains a temperature meter of the test solution, mounted in a cuvette and connected through a device for interfacing with a computing device.
Для обоих представленных вариантов для определения содержания двух неизвестных - алкоголя и сахара в растворах необходимо решить два уравнения и, соответственно, иметь в составе устройства два блока измерения этих неизвестных. Одним из этих уравнений служит известная формула Бугера-Ламберта-БераFor both presented options for determining the content of two unknowns - alcohol and sugar in solutions, it is necessary to solve two equations and, accordingly, have two measurement units of these unknowns in the device. One of these equations is the well-known Bouguer-Lambert-Beer formula
где I - интенсивность света после прохождения через среду d;where I is the light intensity after passing through the medium d;
I0 - интенсивность источника света на входе в слой поглощающей среды;I 0 is the intensity of the light source at the entrance to the layer of the absorbing medium;
с - концентрация растворенного вещества;C is the concentration of solute;
А - постоянная, зависящая от свойств растворенного вещества и от длины световой волны.A is a constant, depending on the properties of the solute and on the wavelength of the light.
На фиг.1 представлена зависимость интенсивности светопоглощения от длины волны.Figure 1 shows the dependence of the intensity of light absorption on the wavelength.
Способы и устройства для реализации этого уравнения основаны на просвечивании кюветы с раствором оптическим лучом в диапазоне длин волн, которые критичны к наличию сахара и спирта в растворах. Из фиг.1 видно, что на длинах волн λ=1250...1350 нм измеряемые сигналы светопоглощения имеют наибольший диапазон и изменяются от 0,265 для воды до 0,765 для спирта, т.е. в 2,887 раза (см. фиг.1). Как показали проведенные экспериментальные исследования, измеряемые интенсивности светопоглощения зависят также от содержания сахара.Methods and devices for implementing this equation are based on the transmission of a cuvette with a solution with an optical beam in the wavelength range that are critical to the presence of sugar and alcohol in solutions. Figure 1 shows that at wavelengths λ = 1250 ... 1350 nm, the measured light absorption signals have the largest range and vary from 0.265 for water to 0.765 for alcohol, i.e. 2.887 times (see figure 1). As shown by experimental studies, the measured intensities of light absorption also depend on the sugar content.
На фиг.2 представлена зависимость интенсивности светопоглощения от концентрации спирта для растворов с различной концентрацией сахара.Figure 2 presents the dependence of the intensity of light absorption on the concentration of alcohol for solutions with different concentrations of sugar.
Другое уравнение должно содержать те же неизвестные или, по крайней мере, одно из них.Another equation must contain the same unknowns, or at least one of them.
Техническое решение по 1-му варианту основано на известной зависимости угла поворота плоскости поляризации от содержания сахара в растворах (Б.М.Яворский, А.А.Детлаф, Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов, «Наука», М., 1979, с.671):The technical solution according to the 1st option is based on the well-known dependence of the angle of rotation of the plane of polarization on the sugar content in solutions (B.M. Yavorsky, A.A.Detlaf, Handbook of Physics for Engineers and Students of Higher Education Institutions, "Science", M., 1979 , p.671):
где φ - угол поворота плоскости поляризации;where φ is the angle of rotation of the plane of polarization;
α - удельное вращение;α is the specific rotation;
ρ - плотность раствора;ρ is the density of the solution;
К - весовая концентрация (отношение массы оптически активного вещества (сахара) к массе всего раствора);K is the weight concentration (the ratio of the mass of optically active substance (sugar) to the mass of the whole solution);
d - длина пути светового луча в растворе.d is the path length of the light beam in the solution.
В качестве устройства для реализации может быть использован сахариметр - оптическое устройство измерения концентрации сахара в растворе, основанное на вращении плоскости поляризации световой волны при прохождении ее через оптически активное вещество, каким является раствор, содержащий сахар (см. например, И.В.Савельев, Курс общей физики, т.2, М., «Наука» 1978, с.441). Примеры сахариметров СУ-3, СУ-4, СЛ, А1-ЕПО приведены в Инструкции по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства, изд.6, М., АГРОПРОМИЗДАТ, 1986, с.7-11. Могут быть построены сахариметры на основе закона Брюстера.As a device for implementation, a saccharimeter can be used - an optical device for measuring the concentration of sugar in a solution, based on the rotation of the plane of polarization of the light wave when it passes through an optically active substance, such as a solution containing sugar (see, e.g., I.V. Saveliev, Course of General Physics, vol. 2, M., "Science" 1978, p.441). Examples of saccharimeters SU-3, SU-4, SL, A1-EPO are given in the Instructions for the technological and microbiological control of alcohol production, ed. 6, M., AGROPROMIZDAT, 1986, pp. 7-11. Saccharimeters based on Brewster’s law can be built.
Таким образом способ по варианту 1 состоит в помещении кюветы с эталонными растворами на пути оптического луча. При этом измеряют значения интенсивностей светопоглощения эталонных растворов. Определяют, например, значения I0 и коэффициентов Ad из формулы (1), характеризующие свойства оптико-электронной системы и растворенного вещества и длины волны (для конкретного образца для разных растворов эти значения представлены на кривых фиг.2). Параметрическое семейство кривых интенсивностей светопоглощения (ось Y) для растворов с различным содержанием спирта (ось X) при различном содержании сахара, полученные на базе изготовленного образца, приведено на фиг.2. Коэффициенты формул Бугера-Ламберта-Бера для растворов с содержанием сахара 0, 10, 20, 40% определяют характеристики оптической системы и свойства растворов, а именно: длину кюветы d, интенсивность источника света на входе в слой поглощающей среды I0, концентрацию растворенного вещества с, постоянную, зависящую от свойств растворенного вещества и от длины световой волны А. Результаты этих измерений эталонных образцов вносят в память вычислительного устройства.Thus, the method of
После просвечивания кюветы с исследуемым раствора и измерения концентрации сахара с использованием эффекта Брюстера или с помощью известных сахариметров измеряют интенсивность его светопоглощения и по полученным значениям определяют концентрацию спирта в исследуемом растворе.After scanning the cuvette with the test solution and measuring the sugar concentration using the Brewster effect or using known saccharimeters, the light absorption rate is measured and the alcohol concentration in the test solution is determined from the obtained values.
Для повышения точности измерения интенсивностей светопоглощения излучения фиксируют изменение мощности и корректируют результат измерения.To improve the accuracy of measuring the light absorption of radiation, a change in power is recorded and the measurement result is corrected.
Поскольку концентрация спирта зависит от температуры, то измеряют температуру исследуемого раствора, вычисляют температурную поправку и приводят результаты измерения к принятым в практике значениям концентрации при температуре 20°С.Since the alcohol concentration depends on the temperature, the temperature of the test solution is measured, the temperature correction is calculated, and the measurement results are brought to the concentration values accepted in practice at a temperature of 20 ° C.
На фиг.3 представлена блок-схема устройства для определения концентрации спирта в растворах по варианту 1 с устройством измерения концентрации сахара с помощью сахариметра на основе эффекта Брюстера.Figure 3 presents a block diagram of a device for determining the concentration of alcohol in solutions according to
Устройство включает вычислительное устройство 1, устройство сопряжения 2, оптически связанные излучатель 5, кювету для раствора 4, измерительное фотоприемное устройство 7, выход которого связан через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1, устройство для измерения концентрации сахара в растворе 9, выход которого соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1, а вход оптически связан через кювету 4 с излучателем 5, при этом устройство для измерения концентрации сахара в растворе 9 состоит из светоделительной пластины 13 и дополнительного фотоприемного устройства 14, выход которого соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1, а вход оптически связан через светоделительную пластину 13, установленную под углом Брюстера к оси излучения, и кювету 4 с излучателем 5, а излучатель 5 имеет длину волны излучения в диапазоне 1250-1350 нм.The device includes a
Входной трубопровод ответвляется от основного сливного трубопровода, на его входе может быть размещен электроклапан 3. Через устройство сопряжения 2 электроклапан 3 соединен с вычислительным устройством 1. Кювета 4 соединена с трубопроводом слива.The inlet pipe branches off from the main drain pipe, an
Для фиксации изменения мощности излучения до кюветы 4 размещены дополнительная светоделительная пластина 6 и опорное фотоприемное устройство 8, причем опорное фотоприемное устройство 8 через дополнительную светоделительную пластину 6 оптически связано с излучателем 5, а его выход соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1.To fix the change in the radiation power to the
Измеритель температуры исследуемого раствора 12 установлен непосредственно в кювете 4 и соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1.The temperature meter of the
Работа устройства по варианту 1.The operation of the device according to
На этапе настройки заполняют кювету дистиллированной водой и запоминают в памяти вычислительного устройства 1 сигналы, снимаемые с измерительного и дополнительного фотоприемных устройств 7 и 14, соответствующие нулевым значениям концентраций спирта и сахара. Затем повторяют данную операцию с водно-спиртовыми растворами с заранее измеренными концентрациями спирта и сахара, например, с помощью ареометра, термометра и прибора для отгонки спирта из раствора по методике ГОСТ Р 51135.At the setup stage, the cuvette is filled with distilled water and the signals taken from the measuring and
Нажатием клавиши с клавиатуры (пульта) вычислительного устройства 1 или по заданной программе открывают электроклапан 3, раствор заполняет кювету 4, меняя светопоглощение при ее заполнении, после стабилизации значения сигналов, снимаемых с измерительного и дополнительного фотоприемных устройств 7 и 14, считают соответствующими измеряемым концентрациям спирта и сахара в растворе.By pressing a key from the keyboard (remote control) of
Из кюветы 4 раствор поступает в основной трубопровод. В вычислительном устройстве 1 получают значения с фотоприемных устройств, характеризующие исследуемый раствор. Сигнал, снимаемый с дополнительного фотоприемного устройства 14, содержит информацию о содержании в растворе сахара, имея которую, по сигналу, снимаемому с измерительного фотоприемного устройства 7, получают значения концентрации спирта в растворе.From the
Способ по варианту 2 также состоит в помещении кюветы с эталонными растворами на пути оптического луча. При этом измеряют значения интенсивностей светопоглощения эталонных растворов с использованием излучения в диапазоне длин волн 1250-1350 нм, которые заносят в память вычислительного устройства. Второе уравнение получают измерением плотности раствора, которая зависит от концентраций сахара и спирта.The method according to
Измерение светопоглощения исследуемым раствором производят одновременно с измерением плотности растворов, по измеренным значениям плотности и интенсивности светопоглощения исследуемого раствора определяют концентрации спирта и сахара исследуемого раствора.Measurement of light absorption by the test solution is carried out simultaneously with the measurement of the density of the solutions; the alcohol and sugar concentrations of the test solution are determined from the measured values of the density and light absorption of the test solution.
При решении уравнений в неявном виде при заблаговременном измерении заносят в память вычислительного устройства измеренные значения интенсивностей светопоглощения и плотностей эталонных растворов для создания поля, характеризующего свойства оптико-электронной системы и растворенного вещества и длины волны (для конкретного образца для разных растворов эти значения представлены на кривых фиг.5, где ось Х - плотность раствора, а ось Y - интенсивность светопоглощения). Здесь каждой точке, имеющей измеренные значения плотности раствора и интенсивности светопоглощения, соответствуют значения концентраций спирта и сахара.When solving equations in an implicit form, in advance measurement, the measured values of light absorption intensities and densities of standard solutions are stored in the memory of the computing device to create a field characterizing the properties of the optoelectronic system and dissolved substance and wavelength (for a specific sample for different solutions, these values are shown on the
После просвечивания исследуемого раствора и измерений интенсивности светопоглощения и плотности раствора с помощью интерполяции определяют концентрации спирта и сахара.After transmission of the test solution and measurements of light absorption and density of the solution, the concentration of alcohol and sugar is determined by interpolation.
На фиг.4 представлена блок-схема устройства по варианту 2 с использованием плотномера.Figure 4 presents the block diagram of the device according to
Устройство включает вычислительное устройство 1, устройство сопряжения 2, оптически связанные излучатель 5, кювету для раствора 4, измерительное фотоприемное устройство 7, выход которого связан через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1, плотномер 9, соединенный с кюветой 4 с помощью трубопровода, при этом выход плотномера 9 через устройство сопряжения 2 соединен с вычислительным устройством 1, а излучатель 5 имеет длину волны излучения в диапазоне 1250-1350 нм.The device includes a
Плотномер 9 может быть выполнен, например, в виде калиброванного по объему резервуара 10, размещенного на электронных весах 11, сопряженных через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1, и соединенным с трубопроводом слива. Входной трубопровод ответвляется от основного сливного трубопровода, на его входе может быть размещен электроклапан 3. Через устройство сопряжения 2 фотоприемное устройство 7, электроклапан 3 соединены с вычислительным устройством 1.The
Как и для варианта 1, для фиксации изменения мощности излучения до кюветы 4 размещены дополнительная светоделительная пластина 6 и опорное фотоприемное устройство 8, причем опорное фотоприемное устройство 8 через дополнительную светоделительную пластину 6 оптически связано с излучателем 5, а его выход соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1.As for
Измеритель температуры исследуемого раствора 12 установлен непосредственно в кювете 4 и соединен через устройство сопряжения 2 с вычислительным устройством 1.The temperature meter of the
Работа предлагаемого устройства.The work of the proposed device.
На этапе настройки заполняют кювету 4 и калиброванный по объему резервуар 10 дистиллированной водой и запоминают в памяти вычислительного устройства 1 сигнал, снимаемый с измерительного фотоприемного устройства 7, соответствующий нулевым концентрациям спирта и сахара, а с электронных весов 11 снимают сигнал, соответствующий плотности воды. Затем повторяют данную операцию с водно-спиртовыми растворами с заранее измеренными концентрациями спирта и сахара, например, с помощью ареометра, термометра и прибора для отгонки спирта из раствора по методике ГОСТ Р 51135.At the setup stage, fill the
Нажатием клавиши с клавиатуры (пульта) вычислительного устройства 1 (или по заданной программе) открывают электроклапан 3, раствор заполняет кювету 4, меняя светопоглощение при ее заполнении, после стабилизации значение сигнала, снимаемого с измерительного фотоприемного устройства 7, соответствует измеряемым концентрациям спирта и сахара раствора. После кюветы 4 раствор поступает в калиброванный по объему резервуар 10, по мере заполнения которого изменяются показания электронных весов 11. Стабилизация этих показаний означает, что резервуар 10 заполнен полностью, и можно снимать отсчет, который поступает в вычислительное устройство 1 для расчета плотности раствора. Из резервуара 10 раствор поступает в основной трубопровод. В вычислительном устройстве 1 получают значения с фотоприемного устройства 7 и значения плотности, характеризующие исследуемый раствор, т.е. получают все данные, необходимые для расчета концентраций спирта и сахара.By pressing a key from the keyboard (remote control) of computing device 1 (or according to a predetermined program), the
Устройство было изготовлено на базе непрерывного полупроводникового лазера длиной волны 1300 нм со средней мощностью лазерного излучения 5 мВт, фотоприемных устройств на фотодиодах типа ФД9Э111А и электронных весов типа ПВ-6.The device was manufactured on the basis of a 1300 nm cw semiconductor laser with an average laser radiation power of 5 mW, photodetector devices based on PD9E111A photodiodes and PV-6 electronic scales.
На фиг.5 представлено поле данных для определения концентраций спирта и сахара в растворах по измеренным значениям интенсивности светопоглощения и плотности раствора. Здесь по оси Х отложены значения плотности, а по оси Y - соответственно значения интенсивности светопоглощения. На полученном поле данных каждой точке соответствует раствор, характеризуемый парой значений концентраций спирт-сахар. Кривые, снабженные надписями «концентрация 0», «концентрация 9,5%»,...... «концентрация 33%», представляют собой изолинии концентрации спирта, а кривые, снабженные надписями «сахар 0», «сахар 10%»,......, «сахар 40%», представляют собой изолинии концентрации сахара.Figure 5 presents the data field for determining the concentrations of alcohol and sugar in solutions from the measured values of light absorption and density of the solution. Here, the X-axis shows the density values, and the Y-axis shows the values of light absorption intensity, respectively. In the data field obtained, each point corresponds to a solution characterized by a pair of alcohol-sugar concentrations. The curves labeled “
Для нормализации мощности источника излучения введено опорное фотоприемное устройство 8 также на базе фотодиода ФД9Э111 с дополнительной светоделительной пластиной 6.To normalize the power of the radiation source, a
Приведением результатов измерения к принятой по ГОСТ температуре 20°С производили по «Таблицам для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах», М., ИПК Издательство стандартов, 1999 г. и по «Инструкции по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства», М., Агропромиздат, 1986 г.Bringing the measurement results to a temperature accepted at GOST of 20 ° C was carried out according to the “Tables for determining the content of ethyl alcohol in water-alcohol solutions”, Moscow, IPK Standards Publishing House, 1999 and according to the “Instructions for the technological and microbiological control of alcohol production”, M., Agropromizdat, 1986
В качестве измерителя температуры использовали термометр платиновый технический ТПТ-2, госреестр №15420-96, выпускаемый ЗАО «Термико».As a temperature meter, a platinum technical thermometer TPT-2, state register No. 15420-96, manufactured by Termiko CJSC, was used.
Экспериментальные исследования показали, что реально достижимыми являются следующие характеристики:Experimental studies have shown that the following characteristics are feasible:
абсолютная погрешность измерений концентрации винного, ликероводочного и водно-спиртового растворов - не более 0,5% об. (независимо от процентного содержания сахара);the absolute error in measuring the concentration of wine, alcoholic and water-alcohol solutions is not more than 0.5% vol. (regardless of the percentage of sugar);
абсолютная погрешность измерений концентрации сахара в растворе - не более 0,3%.the absolute error in measuring the concentration of sugar in solution is not more than 0.3%.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131870/13A RU2267785C2 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131870/13A RU2267785C2 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001131870A RU2001131870A (en) | 2003-07-27 |
| RU2267785C2 true RU2267785C2 (en) | 2006-01-10 |
Family
ID=35872692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001131870/13A RU2267785C2 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267785C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790063C1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-02-14 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for calibration of acousto-optic alcohol meter |
-
2001
- 2001-11-27 RU RU2001131870/13A patent/RU2267785C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Технология организации промышленного производства спиртоводочной и коньячной продукции. М., "Машиностроение", 1957, с.126. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790063C1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-02-14 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for calibration of acousto-optic alcohol meter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2437719C2 (en) | Apparatus and method for spectrophotometric analysis | |
| US8106361B2 (en) | Method and device for determining an alcohol content of liquids | |
| JP2517858B2 (en) | Nondestructive measurement method of fruit sugar content by near infrared transmission spectrum | |
| US6748251B2 (en) | Method and apparatus for detecting mastitis by using visual light and/or near infrared lights | |
| CN106596436B (en) | Multi-parameter water quality real-time online monitoring device based on spectrum method | |
| Bidin et al. | Sugar detection in adulterated honey via fiber optic displacement sensor for food industrial applications | |
| RU2007148634A (en) | METHOD FOR ASSESSING THE PURITY OF VEGETABLE OILS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| CN109211842B (en) | Terahertz frequency band material reflection coefficient calibration measuring device and method | |
| US5679955A (en) | Spectroscopic method | |
| JPH04297854A (en) | Correction method of photoabsorption spectrum and spectroscopic measuring apparatus of photodiffusive substance using the same | |
| CN101446548A (en) | Device for realizing measurement of milk ingredient based on response conversion and method thereof | |
| Johnston et al. | Performance comparison between high and low resolution spectrophotometers used in a white light surface plasmon resonance sensor | |
| Räty et al. | Reflectance study of milk in the UV-visible range | |
| CN109001182B (en) | Raman spectrum nondestructive testing method for alcohol content in closed container | |
| Ahmed et al. | Separation of fluorescence and elastic scattering from algae in seawater using polarization discrimination | |
| US20180266939A1 (en) | Method and device for determining a substance concentration or a substance in a liquid medium | |
| RU2267785C2 (en) | Method of determination of an alcohol concentration in solutions (versions) and a device for its realization (versions) | |
| CN109211843B (en) | Method and device for determining incident angle of terahertz wave reflection measurement system | |
| Niskanen et al. | A multifunction spectrophotometer for measurement of optical properties of transparent and turbid liquids | |
| JP3352848B2 (en) | Pseudo-object for calibration of internal property measuring device and calibration method of internal property measuring device | |
| CN112014341B (en) | Method for measuring ultralow transmittance of liquid by spectrometer | |
| CN103398966A (en) | Method for detecting TMC concentration in organic solution by using spectrometer | |
| Tsuchikawa et al. | Application of time-of-flight near-infrared spectroscopy to detect sugar and acid content in Satsuma mandarin | |
| JPH07318564A (en) | Blood analyzer | |
| RU2138042C1 (en) | Process determining content of gluten in wheat and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061128 |