RU2463572C1 - Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers - Google Patents
Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463572C1 RU2463572C1 RU2011112463/28A RU2011112463A RU2463572C1 RU 2463572 C1 RU2463572 C1 RU 2463572C1 RU 2011112463/28 A RU2011112463/28 A RU 2011112463/28A RU 2011112463 A RU2011112463 A RU 2011112463A RU 2463572 C1 RU2463572 C1 RU 2463572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- glass
- air
- measuring
- thermoelectric
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к лабораторной измерительной технике, более конкретно - к приборам и методам контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, и может использоваться в пищевой промышленности.The invention relates to laboratory measuring equipment, and more specifically to devices and methods for monitoring the environment, substances, materials and products, and can be used in the food industry.
С помощью типового лабораторного оборудования осуществляется классический, единственный прямой, при совершенном техническом исполнении арбитражный, не требующий калибровки измерительных устройств и при этом самый простой метод определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах - вакуумный манометрический метод, он же метод W.J. Scott. Он также называется "Vapor Pressure Method" (сокращенно - VPM). Метод основан на прямом измерении (непосредственное измерение) парциального давления водяного пара над поверхностью исследуемого образца пищевого продукта с помощью манометра. Наибольшее распространение получили приборы и установки, оснащенные жидкостными дифференциальными манометрами. В качестве рабочей жидкости применяются некоторые марки вакуумных масел, имеющих наименьшее давление собственных паров и не окисляющихся при длительном контакте с водяными парами. Давление водяного пара внутри вакуумной измерительной системы определяют по разности высоты столба жидкости в левой и правой частях U-образной стеклянной трубки с помощью оптической измерительной системы [Рогов И.А. Активность воды в многокомпонентных пищевых системах / И.А.Рогов, Л.Ф.Митасева, Н.С.Николаев, С.Г.Юзов. Учебно-методическое пособие. - М.: МГУПБ, 2009. - 67 с.], [Фатьянов Е.В. Содержание и состояние влаги в мясе и мясопродуктах: Учебное пособие для студентов и метод, указ. - Саратов: Саратовская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии, 1995. - 36 с.].Using standard laboratory equipment, a classic, the only direct arbitration method is performed, with perfect technical performance, that does not require calibration of measuring devices, and the simplest method for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products is the vacuum gauge method, also known as W.J. Scott. It is also called the "Vapor Pressure Method" (abbreviated as VPM). The method is based on direct measurement (direct measurement) of the partial pressure of water vapor above the surface of the test sample of a food product using a manometer. The most widely used instruments and installations equipped with liquid differential pressure gauges. As a working fluid, some brands of vacuum oils are used that have the lowest pressure of their own vapor and do not oxidize during prolonged contact with water vapor. The water vapor pressure inside the vacuum measuring system is determined by the difference in the height of the liquid column in the left and right parts of the U-shaped glass tube using an optical measuring system [Rogov I.A. Water activity in multicomponent food systems / I.A. Rogov, L.F. Mitaseva, N.S. Nikolayev, S.G. Yuzov. Teaching aid. - M .: MGUPB, 2009. - 67 p.], [Fatyanov E.V. The content and state of moisture in meat and meat products: a textbook for students and the method, decree. - Saratov: Saratov State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology, 1995. - 36 p.].
Впоследствии этот известный метод и измерительное устройство были модифицированы в МТИММП в лаборатории ПНИЛЭФМОПП и на кафедре «Технология мяса и мясных продуктов» путем оснащения жидкостного дифференциального манометра второй измерительной вакуумной емкостью, заполняемой дегазированной дистиллированной или бидистиллированной водой, в качестве стабилизатора давления воздуха/водяного пара внутри объема сравнения [Чоманов У.Ч. Исследование гигроскопических характеристик и разработка методов и установок для определения активности воды, влажности мяса и мясопродуктов: Дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - М.: МТИММП, 1979, 173 с.], [Рогов И.А. Методы определения активности воды в пищевых продуктах: Метод, указ. / И.А.Рогов, В.Н.Кулагин, Е.В.Фатьянов. - М.: МТИММП, 1986. - 38 с.], [Рогов И.А. Определение активности воды мяса и мясопродуктов / И.А.Рогов, Г.П.Казюлин, И.М.Тюгай, У.Ч.Чоманов, Д.А.Кузнецов. Метод, указ. к лаб. раб. для студ. спец. 1009 и 1718. - М.: МТИММП, 1987. - 7 с.]. Именно этот прибор/установка является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.Subsequently, this well-known method and measuring device was modified at MTIMMP in the PNILEFMOPP laboratory and at the Department of Technology of Meat and Meat Products by equipping a liquid differential pressure gauge with a second measuring vacuum tank filled with degassed distilled or bidistilled water as an air / water vapor pressure stabilizer inside volume of comparison [Chomanov U.Ch. The study of hygroscopic characteristics and the development of methods and installations for determining the activity of water, humidity of meat and meat products: Dis. for the competition degrees of cand. tech. sciences. - M.: MTIMMP, 1979, 173 pp.], [Rogov I.A. Methods for determining the activity of water in food: Method, decree. / I.A. Rogov, V.N. Kulagin, E.V. Fatyanov. - M .: MTIMMP, 1986. - 38 p.], [Rogov I.A. Determination of water activity of meat and meat products / I.A. Rogov, G.P. Kazyulin, I.M. Tyugay, U.Ch. Chomanov, D.A. Kuznetsov. Method, decree to the lab. slave. for stud. specialist. 1009 and 1718. - M .: MTIMMP, 1987. - 7 p.]. This device / installation is the closest in technical essence and the achieved result.
Во всех перечисленных работах содержится крайне скупая информация о способах термостатирования вакуумных измерительных емкостей и технических средств для его осуществления в манометрических приборах и установках. Известно только, что температура внутри вакуумных измерительных емкостей должна быть не выше температуры дифференциального жидкостного манометра из стекла во избежание выпадения водного конденсата, то есть запотевания внутренних поверхностей его трубок, в результате чего может снизиться точность считывания показаний жидкостного манометра и даже попадание водного конденсата в его рабочую жидкость. Также известно, что для вакуумных измерительных емкостей применяются суховоздушные или жидкостные (водяные) ультратермостаты. Про их устройство и режим работы ничего не известно, кроме того, что они работают по принципу нагрева и стабилизации температуры греющей среды и находящегося в рабочем объеме устройства контролируемого объекта или системы.All of these works contain extremely scanty information about the methods of thermostating of vacuum measuring tanks and technical means for its implementation in manometric devices and installations. It is only known that the temperature inside the vacuum measuring vessels should not be higher than the temperature of the differential liquid manometer from the glass in order to prevent water condensation from falling out, that is, fogging of the inner surfaces of its tubes, as a result of which the accuracy of reading the liquid manometer readings and even the ingress of water condensate into it may decrease working fluid. It is also known that dry-air or liquid (water) ultra-thermostats are used for vacuum measuring vessels. Nothing is known about their device and operating mode, except that they work on the principle of heating and stabilizing the temperature of the heating medium and the controlled object or system located in the working volume of the device.
Допускается производить измерительные работы на вакуумных манометрических приборах и установках без применения ультратермостатов. В этом случае в процессе вакуумной откачки воздуха внутри измерительных емкостей сначала понижается температура вследствие испарения воды в условиях пониженного давления, а после откачки воздуха осуществляется выдержка измерительных емкостей при обеспечении теплового контакта с воздушной окружающей средой. Это делается для повышения температуры внутри измерительных емкостей до температуры воздушной окружающей среды с целью стабилизации их термодинамического состояния и обеспечения необходимой точности проведения замеров показаний у жидкостного дифференциального манометра и термометров, которыми оснащены измерительные емкости. Термометры применяются для температурной коррекции результатов измерения на вакуумном манометрическом приборе или установке.It is allowed to carry out measuring work on vacuum gauge devices and installations without the use of ultra-thermostats. In this case, during the vacuum pumping out of the air inside the measuring tanks, the temperature first decreases due to the evaporation of water under reduced pressure, and after the pumping out of the air, the measuring tanks are aged while providing thermal contact with the air environment. This is done to increase the temperature inside the measuring tanks to the temperature of the air environment in order to stabilize their thermodynamic state and ensure the necessary accuracy of measuring readings of the liquid differential pressure gauge and thermometers with which the measuring tanks are equipped. Thermometers are used for temperature correction of measurement results on a vacuum gauge device or installation.
Основным недостатком описанной методики проведения измерений и технического средства для ее осуществления является необходимость применения длительной выдержки вакуумных измерительных емкостей после откачки воздуха с целью достижения их теплового равновесия с воздушной окружающей средой. Как правило, это время составляет от 20-30 минут до 1,5 часа при исследовании одной пробы пищевого продукта, что снижает эффективность и повышает трудоемкость измерительных работ. Применение нагревающих ультратермостатов способствует значительному снижению продолжительности тепловой выдержки вакуумных измерительных емкостей после откачки воздуха, но эти приспособления обязательно должны быть оснащены качественной, хорошо проработанной и отлаженной системой управления, чтобы обеспечить максимально возможную скорость прогрева и при этом предотвращать перегрев измерительных емкостей выше температуры окружающей воздушной среды. Это обстоятельство в свою очередь приводит к усложнению конструкции и увеличению стоимости прибора/установки.The main disadvantage of the described measurement procedure and the technical means for its implementation is the need to use a long exposure of vacuum measuring vessels after air evacuation in order to achieve their thermal equilibrium with the air environment. As a rule, this time is from 20-30 minutes to 1.5 hours when examining one sample of a food product, which reduces the efficiency and increases the complexity of the measurement work. The use of heating ultra-thermostats contributes to a significant reduction in the duration of thermal exposure of vacuum measuring tanks after air evacuation, but these devices must be equipped with a high-quality, well-developed and debugged control system to ensure the maximum possible heating rate and at the same time prevent overheating of the measuring tanks above ambient air temperature . This circumstance, in turn, leads to a complication of the design and an increase in the cost of the device / installation.
Вторая причина повышения трудоемкости в осуществлении манометрического метода является следствием проведения ручных, требующих достаточно высокой точности, аккуратности и осторожности операций в управлении работой прибора/установки посредством вакуумных кранов, а также при снятии показаний жидкостного дифференциального манометра из стекла с помощью линейного микроскопа (катетометр).The second reason for increasing the laboriousness in the implementation of the manometric method is the result of manual operations requiring sufficiently high accuracy, accuracy and caution in controlling the operation of the device / installation by means of vacuum taps, as well as when taking the readings of a liquid differential pressure gauge from glass using a linear microscope (catheter).
В совокупности все вышеперечисленные аспекты приводят к увеличению суммарного уровня погрешности измерений за счет человеческого фактора и большой общей продолжительности процедуры определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах.Together, all of the above aspects lead to an increase in the total level of measurement error due to the human factor and the long overall duration of the procedure for determining the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products.
Задача направлена на разработку полуавтоматического измерительного устройства, в котором осуществляется стабилизация температуры внутри вакуумных измерительных емкостей после откачки воздуха без осуществления процесса подогрева последних за счет применения специальных ультратермостатов, нейтрализующих теплопритоки от окружающей воздушной среды. Также задача направлена на создание точного электромеханического привода для вакуумных кранов прибора. Предусматривается поиск новой, более оперативной и компактной схемы оптической измерительной системы для дифференциального жидкостного манометра из стекла.The task is aimed at the development of a semi-automatic measuring device in which the temperature is stabilized inside the vacuum measuring tanks after air is evacuated without the process of heating the latter through the use of special ultra-thermostats that neutralize heat influx from the surrounding air. The task is also aimed at creating an accurate electromechanical drive for the device’s vacuum taps. It is planned to search for a new, more operational and compact design of an optical measuring system for a differential liquid glass manometer.
Поставленная техническая задача решается исходя из того, что в холодильной технике известен компактный термоэлектрический модуль плоской формы, он же элемент Пельтье, способный создавать температурный градиент на его противоположных сторонах (плоскостях) под воздействием разности электрического потенциала на рабочих клеммах, а при потреблении электрического тока - вырабатывать холод и/или тепло [Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. - Л.: Изд-во «Наука», 1967. - 267 с.], [Кошкин Н.Н., Ткачев А.Г. и др. Холодильные машины. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 512 с.], [Рогов И.А., Жаринов А.И., Фатьянов Е.В., Алейников А.К., Юзов С.Г. Определение активности воды в пищевых системах и продуктах криоскопическим методом: Метод, указ. - М.: МГУПБ, 2003. - 27 с.], [Миллиосмометр-криоскоп термоэлектрический МТ-5. Руководство по эксплуатации Яб1.540.026 РЭ, - Санкт-Петербург: Научно-производственное предприятие «Буревестник», ОАО, 2004 г.]. При этом элемент Пельтье отличается высокой оперативностью и точностью соблюдения режима работы.The stated technical problem is solved on the basis that a compact thermoelectric module of a flat shape is known in refrigeration technology, it is also a Peltier element capable of creating a temperature gradient on its opposite sides (planes) under the influence of the electric potential difference at the working terminals, and when using electric current - generate cold and / or heat [Kolenko EA Thermoelectric cooling devices. - L .: Publishing House "Science", 1967. - 267 p.], [Koshkin N.N., Tkachev A.G. and other refrigerators. - M .: Food industry, 1973. - 512 p.], [Rogov I.A., Zharinov A.I., Fatyanov E.V., Aleinikov A.K., Yuzov S.G. Determination of water activity in food systems and products by the cryoscopic method: Method, decree. - M .: MGUPB, 2003. - 27 p.], [Milliosmometer-cryoscope thermoelectric MT-5. Operation manual Yab1.540.026 RE, - St. Petersburg: Research and Production Enterprise "Burevestnik", OJSC, 2004]. At the same time, the Peltier element is characterized by high efficiency and accuracy of compliance with the operating mode.
Таким образом, является возможным создать ультратермостат на основе термоэлектрического элемента, который будет способен стабильно поддерживать температуру вакуумной измерительной емкости на практически любом уровне, равном или меньшем температуры воздушной окружающей среды. Наиболее рациональным является установление режима работы термоэлектрического холодильника с помощью регулируемого источника постоянного электрического тока на стабилизированное значение температуры, равное температуре внутри измерительной емкости после откачки воздуха, которая в свою очередь понизилась вследствие испарения воды из объекта измерения или объекта сравнения в условиях вакуума. В таком режиме работы ультратермостат на основе термоэлектрического холодильника в кратчайшее время создает тепловое равновесие между вакуумной измерительной емкостью и воздушной окружающей средой и тем самым повышает оперативность действия технического средства до максимально возможного значения.Thus, it is possible to create an ultra-thermostat based on a thermoelectric element that will be able to stably maintain the temperature of the vacuum measuring capacitance at almost any level equal to or lower than the temperature of the air environment. The most rational is to establish the operating mode of a thermoelectric refrigerator using a regulated source of constant electric current to a stabilized temperature value equal to the temperature inside the measuring container after air evacuation, which in turn decreased due to evaporation of water from the measurement object or the comparison object in vacuum. In this mode of operation, an ultra-thermostat based on a thermoelectric refrigerator in the shortest time creates a thermal equilibrium between the vacuum measuring capacity and the air environment and thereby increases the efficiency of the technical means to the maximum possible value.
Известно явление обратимости термоэлектрического эффекта у элемента Пельтье, при котором создание температурного градиента на противоположных сторонах (плоскостях) способствует возникновению разности электрического потенциала на его рабочих клеммах, а при подводе тепловой энергии к одной плоскости и отводе тепловой энергии от противоположной плоскости вырабатывается постоянный электрический ток [пат. 2412437 С1 Российская Федерация, МПК7 G01N 33/02 (2006.01). Измерительное устройство портативной конструкции для определения криоскопической температуры и активности воды в высоковлажных пищевых продуктах. / Юзов С.Г. (RU); заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии». - №2009140021/13(056825); заявл. 30.10.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. №5. - 12 с.: 1 ил.]. Причем прямое и обратное действие термоэлектрического эффекта у элемента Пельтье численно совпадают по значению температурного градиента на противоположных сторонах (плоскостях) и разности электрического потенциала на его рабочих клеммах.The phenomenon of reversibility of the thermoelectric effect of a Peltier element is known, in which the creation of a temperature gradient on opposite sides (planes) contributes to the difference in electric potential at its working terminals, and when thermal energy is applied to one plane and heat is removed from the opposite plane, a constant electric current is generated [ US Pat. 2412437 C1 Russian Federation, IPC 7 G01N 33/02 (2006.01). Portable design measuring device for determining cryoscopic temperature and water activity in high-moisture food products. / Yuzov S.G. (RU); applicant and patent holder GOU VPO “Moscow State University of Applied Biotechnology”. - No. 2009140021/13 (056825); declared 10/30/2009; publ. 02/20/2011, Bull. No. 5. - 12 p.: 1 ill.]. Moreover, the direct and reverse effects of the thermoelectric effect of the Peltier element numerically coincide in the value of the temperature gradient on opposite sides (planes) and the difference in electric potential at its working terminals.
Использование явления обратимости термоэлектрического эффекта позволяет создать систему управления работой ультратермостата для вакуумной измерительной емкости прибора намного проще, несколько эффективнее, и возможно более оперативную по сравнению с аналогичными системами управления, при создании которых не учитывалось указанное явление.The use of the reversibility phenomenon of the thermoelectric effect makes it possible to create a control system for the operation of an ultra-thermostat for a vacuum measuring capacitance of a device much simpler, somewhat more efficient, and possibly more efficient compared to similar control systems that did not take into account this phenomenon.
Сущность функционирования системы управления работой охлаждающего ультратермостата для вакуумной измерительной емкости заключается в следующем. В процессе откачки воздуха из измерительной емкости и после нее за счет испарения воды в условиях вакуума охлаждается контактирующая с емкостью первая сторона элемента Пельтье, вторая сторона элемента Пельтье находится в тепловом контакте с воздушной окружающей средой. Возникший температурный градиент на плоскостях термоэлектрического модуля создает разность электрического потенциала на его рабочих клеммах, которую измеряют вольтметром. Затем с помощью регулируемого стабилизированного источника питания устанавливают такое же напряжение электрического постоянного тока. После чего от клемм термоэлектрического модуля отключают вольтметр и подключают их к источнику питания. Таким образом, ультратермостат на основе термоэлектрического холодильника настроен на практически полную нейтрализацию теплопритока к вакуумной измерительной емкости от воздушной окружающей среды и тем самым на стабилизацию температуры внутри емкости с целью качественного надежного проведения измерения парциального давления водяного пара и активности воды в исследуемом образце пищевого продукта.The essence of the functioning of the control system of the operation of the cooling ultra-thermostat for a vacuum measuring tank is as follows. In the process of pumping air out of the measuring vessel and after it due to evaporation of water under vacuum, the first side of the Peltier element in contact with the vessel is cooled, the second side of the Peltier element is in thermal contact with the air environment. The resulting temperature gradient on the planes of the thermoelectric module creates a difference in electric potential at its working terminals, which is measured with a voltmeter. Then, using the regulated stabilized power source, the same voltage of the electric direct current is set. Then, a voltmeter is disconnected from the terminals of the thermoelectric module and connected to a power source. Thus, an ultra-thermostat based on a thermoelectric cooler is configured to almost completely neutralize the heat influx to the vacuum measuring vessel from the air environment and thereby to stabilize the temperature inside the vessel in order to reliably measure the partial pressure of water vapor and the activity of water in the food sample under study.
Создание точного электромеханического привода для вакуумных кранов прибора осуществляется путем оснащения электродвигателя с понижающим редуктором электрическими контактами для управления его работой от блока питания посредством пульта управления. Контакты приводятся в движение с помощью кулачка или кулачков, вращаемых осью редуктора. Является эффективным применение герметичных магнитных контактов - герконов, а вместо кулачков в этом случае используются подвижные постоянные магниты. Показание рабочего состояния электромеханического привода вакуумных кранов в текущий момент времени является целесообразным и недорогим способом отображать с помощью индикаторного диска вместе со стрелкой-указателем, изготовленных из пластических материалов.The creation of an accurate electromechanical drive for vacuum taps of the device is carried out by equipping an electric motor with a reduction gear with electrical contacts to control its operation from the power supply through the control panel. The contacts are driven by a cam or cams rotated by the gearbox axis. The use of sealed magnetic contacts - reed switches is effective, and instead of cams in this case, movable permanent magnets are used. An indication of the operating state of the electromechanical drive of vacuum cranes at the current time is a reasonable and inexpensive way to display using an indicator disk along with an arrow pointer made of plastic materials.
Является возможным создание альтернативной катетометру более оперативной и компактной схемы оптической измерительной системы для дифференциального жидкостного манометра из стекла путем его оснащения измерительной микрометрической шкалой при совместном использовании оптического увеличителя, например на основе плоских дифракционных линз (линза Френеля).It is possible to create an alternative to the catheter with a more operational and compact scheme of an optical measuring system for a differential liquid glass manometer by equipping it with a measuring micrometer scale when sharing an optical magnifier, for example, based on plane diffraction lenses (Fresnel lens).
Указанные три направления по усовершенствованию манометрического метода и технического средства для его осуществления позволяют значительно упростить конструкцию прибора и сделать его работу более надежной, а также сделать более точной, ускорить и упростить процедуру измерения парциального давления водяного пара и активности воды в исследуемом образце пищевого продукта.These three areas for improving the manometric method and technical means for its implementation can significantly simplify the design of the device and make its operation more reliable, as well as make it more accurate, speed up and simplify the procedure for measuring the partial pressure of water vapor and water activity in the studied sample of the food product.
Положительным свойством разрабатываемого вакуумного манометрического прибора также является то, что в основу его конструкции взяты отдельные устройства, узлы и детали, применяющиеся в качестве комплектующих компонентов в лабораторной технике, в том числе выполненные из стекла [Лабораторные работы по органической химии. Под ред. О.Ф.Гинзбурга и А.А.Петрова. Учеб. пособие для химико-технологических специальностей вузов. Изд. 3-е. М.: «Высшая школа», 1974. - 287 с.]. Этот технический прием дополнительно позволяет снизить себестоимость измерительного устройства.A positive feature of the developed vacuum gauge device is also that its design is based on individual devices, components and parts used as components in laboratory equipment, including those made of glass [Laboratory work on organic chemistry. Ed. O.F. Ginzburg and A.A. Petrov. Textbook allowance for chemical and technological specialties of universities. Ed. 3rd M .: "Higher School", 1974. - 287 p.]. This technique further reduces the cost of the measuring device.
Поставленная задача решается предлагаемым вакуумным манометрическим прибором для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников, включающим: вакуумные колбы из стекла со шлифами для исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды соответственно, у каждой из которых нижняя половина размещена внутри контактной охлаждающей чаши из теплопроводящего материала вместе с теплоизоляционным покрытием, выложенной слоем теплопроводящей пасты со стороны контакта с вакуумной колбой, а с внешней стороны у основания связанной с термоэлектрическим холодильником, состоящим из термоэлектрического элемента, он же элемент Пельтье, воздушного охлаждающего радиатора и компактного вентилятора для радиатора, в совокупности составляющих два независимо функционирующих охлаждающих ультратермостата для вакуумных колб; в свою очередь каждая вакуумная колба закреплена на полой стеклянной пробке со шлифом с воздухоприемником и с гнездом из стекла вместе с амортизирующей прокладкой, внутри которого размещается электронный термометр; воздухоприемники в свою очередь связаны с левым и правым входом жидкостного дифференциального манометра из стекла, частично заполненного вакуумным маслом, и все вместе связаны соответственно с вакуумными кранами из стекла со шлифами для левой и правой вакуумных измерительных частей прибора, в свою очередь связанных между собой уравнителем давления воздуха для процесса откачки и уравнителем давления воздуха для процесса впуска, а последний из них связан с патрубками впуска атмосферного воздуха для левой и правой вакуумных измерительных частей прибора, и независимо от уравнителей давления воздуха связанных соответственно с левой и правой трубками для отвода воздуха из вакуумной измерительной части прибора, которые в свою очередь связаны с центральной трубкой, сообщающейся с газовым манометром и с вакуумной ловушкой из стекла с пробкой и шлифами, снабженной патрубком откачки воздуха, соединенным с вакуум-насосом с электрическим/электромеханическим приводом посредством гибкого вакуумного шланга; уровни вакуумного масла в жидкостном дифференциальном манометре из стекла контролируются и измеряются с помощью микрометрической измерительной шкалы, считываемой оптической измерительной системой; защитный кожух вместе с люками, изготовленный из прозрачного ударопрочного материала, герметично закрывающий все конструктивные элементы и узлы прибора из стекла, находящиеся под вакуумным давлением, от окружающей среды; в свою очередь в каждом охлаждающем ультратермостате термоэлектрический элемент и компактный вентилятор связаны с сетевым стабилизированным блоком электропитания посредством пульта управления, а первый из них - дополнительно посредством устройства управления напряжением электрического тока и амперметра, и оснащен сигнальной лампой работы термоэлектрического холодильника; также термоэлектрический элемент и устройство управления напряжением электрического тока посредством пульта управления соединены с блоком сравнения значений напряжения электрического тока; в свою очередь вакуумные краны подсоединены к механическому синхронизированному приводу, подключенному к электродвигателю и автоматическому коммутатору, посредством которого и пульта управления раздельно электродвигатель и компактный вентилятор термоэлектрического холодильника связаны с сетевым стабилизированным блоком электропитания, а также снабженного диском индикации вместе со стрелкой-указателем.The problem is solved by the proposed vacuum gauge device for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators, including: vacuum glass flasks with sections for the test sample of the product and distilled water, respectively, each of which has a lower half placed inside the contact cooling bowl of a heat-conducting material together with a heat-insulating coating lined with a layer of t conductive paste on the contact side with the vacuum bulb, and on the outside, at the base, connected to a thermoelectric refrigerator consisting of a thermoelectric element, it is also a Peltier element, an air cooling radiator and a compact fan for the radiator, in the aggregate comprising two independently functioning cooling ultra-thermostats for vacuum flasks ; in turn, each vacuum flask is mounted on a hollow glass cork with a thin section with an air inlet and with a socket made of glass together with a shock-absorbing pad, inside which an electronic thermometer is placed; the air inlets are in turn connected to the left and right inlets of a liquid differential pressure gauge made of glass partially filled with vacuum oil, and all together are connected respectively to glass vacuum taps with sections for the left and right vacuum measuring parts of the device, which in turn are interconnected by a pressure equalizer air for the pumping process and an air pressure equalizer for the inlet process, and the last of them is connected to the air inlet pipes for left and right vacuum measuring x parts of the device, and independently of the air pressure equalizers connected respectively to the left and right tubes for venting air from the vacuum measuring part of the device, which in turn are connected to the central tube communicating with the gas manometer and with a vacuum trap made of glass with a stopper and thin sections, equipped with an air evacuation pipe connected to a vacuum pump with an electric / electromechanical drive by means of a flexible vacuum hose; the levels of vacuum oil in a liquid differential glass manometer are monitored and measured using a micrometer measuring scale read by an optical measuring system; a protective casing together with hatches, made of transparent impact-resistant material, hermetically closing all structural elements and components of the device made of glass under vacuum pressure from the environment; in turn, in each cooling ultra-thermostat, a thermoelectric element and a compact fan are connected to a stabilized network power supply unit via a control panel, and the first one is additionally equipped with an electric current voltage control device and an ammeter, and is equipped with a signal lamp for operating a thermoelectric refrigerator; also, the thermoelectric element and the electric current voltage control device are connected to the unit for comparing the electric current voltage values by the control panel; in turn, the vacuum taps are connected to a synchronized mechanical drive connected to an electric motor and an automatic switch, by means of which both the electric motor and the compact thermoelectric cooler fan are connected separately to the stabilized power supply unit, as well as equipped with an indication disk along with an arrow pointer.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа следующими признаками:The proposed device differs from the prototype in the following features:
- установка защитного кожуха из прозрачного ударопрочного материала вместе с люками, закрывающего стеклянную часть прибора, находящуюся под вакуумным давлением, для обеспечения безопасности работы оператора;- installation of a protective casing of transparent high-impact material together with hatches, covering the glass part of the device under vacuum pressure, to ensure the safety of the operator;
- использование в вакуумной системе прибора электромеханического синхронизированного привода для вращения вакуумных кранов управления распределением воздуха, автоматизированного с помощью коммутатора на основе электрических контактов с механическими толкателями или герметичных магнитных контактов (геркон) с подвижными постоянными магнитами;- the use in the vacuum system of an electromechanical synchronized drive device for rotating vacuum valves for controlling the distribution of air, automated using a switch based on electrical contacts with mechanical pushers or sealed magnetic contacts (reed switch) with movable permanent magnets;
- показана возможность применения в приборе для снятия показаний с дифференциального жидкостного манометра из стекла компактной оптической измерительной системы, созданной на основе микрометрической шкалы и оптического увеличителя из плоских дифракционных линз (линза Френеля), вместо катетометра;- the possibility of using a compact optical measuring system created on the basis of a micrometer scale and an optical magnifier from flat diffraction lenses (Fresnel lens) instead of a catheter in the instrument for taking readings from a differential liquid manometer made of glass;
- упрощена конструкция и улучшена функциональность системы управления распределением воздуха в вакуумной измерительной части прибора за счет применения всего двух вакуумных двухходовых кранов, подвижные части которых синхронно вращаются от общего электромеханического привода, а также за счет дополнительного введения между вакуумными кранами уравнителя давления воздуха для процесса откачки и уравнителя давления воздуха для процесса впуска с целью надежного выравнивания давления воздуха/водяного пара между левой и правой вакуумными измерительными частями прибора при его эксплуатации;- the design is simplified and the functionality of the air distribution control system in the vacuum measuring part of the device is improved due to the use of only two vacuum two-way valves, the moving parts of which synchronously rotate from a common electromechanical drive, and also due to the additional introduction of an air pressure equalizer between the vacuum valves for the pumping process and air pressure equalizer for the intake process in order to reliably equalize the air / water vapor pressure between the left and right vacuum measuring appliance parts during its operation;
- применение управляемых охлаждающих ультратермостатов с термоэлектрическими холодильниками на основе элементов Пельтье с использованием контактных чаш из теплопроводящего материала и теплопроводящей пасты для измерительных вакуумных емкостей/колб под исследуемую пробу продукта и дистиллированную воду;- the use of controlled cooling ultra-thermostats with thermoelectric refrigerators based on Peltier elements using contact cups of heat-conducting material and heat-conducting paste for measuring vacuum containers / flasks for the test sample of the product and distilled water;
- создана система управления работой охлаждающих ультратермостатов упрощенной конструкции и улучшенной функциональности, в том числе точного и оперативного управления, за счет использования явления обратимости термоэлектрического эффекта у элемента Пельтье в компактных холодильниках для оптимальной настройки источника электрического питания с целью создания и стабилизации теплового равновесия между измерительными вакуумными емкостями/колбами манометрического прибора и воздушной окружающей средой;- a control system for the operation of cooling ultra-thermostats of a simplified design and improved functionality, including precise and operational control, was created by using the reversibility of the thermoelectric effect of the Peltier element in compact refrigerators to optimally configure the electric power source in order to create and stabilize thermal equilibrium between measuring vacuum tanks / flasks of the gauge device and air environment;
- показана возможность определения расчетным методом по таблице и формуле парциального давления водяного пара над поверхностью пищевого продукта при различных температурах по значению универсального показателя термодинамической активности воды в образце продукта, определенной манометрическим прибором при фиксированном значении температуры измерения исследуемого объекта.- the possibility of determining by calculation according to the table and the formula the partial pressure of water vapor above the surface of the food product at various temperatures by the value of the universal indicator of the thermodynamic activity of water in the product sample, determined by a manometer at a fixed value of the measurement temperature of the studied object, is shown.
На фиг.1 приведена механическая схема предлагаемого вакуумного манометрического прибора для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников. Измерительное устройство состоит из следующих компонентов:Figure 1 shows the mechanical diagram of the proposed vacuum gauge device for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators. The measuring device consists of the following components:
защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала вместе с люками для механической изоляции стеклянной части прибора от окружающей среды;a protective casing 1 of transparent impact resistant material together with hatches for mechanical isolation of the glass part of the device from the environment;
вакуумной колбы из стекла со шлифом 2 для исследуемой пробы продукта и вакуумной колбы из стекла со шлифом 3 для дистиллированной воды со встроенными внутри них вдоль центральной вертикальной оси и вблизи дна соответственно гнездами из стекла вместе с амортизирующими прокладками 4 и 5 под электронные термометры 6 и 7, закрепленных соответственно на полых стеклянных пробках со шлифами и воздухоприемниками 8 и 9; каждый воздухоприемник сообщается соответственно с левым и правым входом жидкостного дифференциального манометра из стекла 10, частично заполненного вакуумным маслом и оснащенного микрометрической измерительной шкалой 11, которая считывается оптической измерительной системой 12, и все вместе связаны с вакуумными кранами из стекла со шлифами двухходовыми 13 и 14 соответственно для левой и правой измерительных частей прибора, в свою очередь связанных между собой уравнителем давления воздуха 15 для процесса откачки и уравнителем давления воздуха 16 для процесса впуска, связанным соответственно с патрубками впуска атмосферного воздуха 17 и 18 для левой и правой вакуумных измерительных частей прибора, и независимо от последних связанные соответственно с левой и правой трубками для отвода воздуха 19 из вакуумной измерительной части прибора, которые сходятся к центральной трубке для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, она в свою очередь сообщается с газовым манометром 21, вакуумной ловушкой из стекла с пробкой и шлифами 22, а она в свою очередь связана с патрубком откачки воздуха 23, соединенным с вакуум-насосом 24 с электрическим/ электромеханическим приводом посредством гибкого вакуумного шланга из резины или силикона (вакуумный шланг на схеме условно не показан);a glass vacuum flask with a thin section 2 for the product sample under study and a glass vacuum flask with a thin section 3 for distilled water with glass sockets embedded inside them along the central vertical axis and near the bottom, together with shock absorbing gaskets 4 and 5 for electronic thermometers 6 and 7 mounted respectively on hollow glass plugs with sections and air inlets 8 and 9; each air inlet communicates with the left and right inlets of a liquid differential pressure gauge made of glass 10, partially filled with vacuum oil and equipped with a micrometer measuring scale 11, which is read by an optical measuring system 12, and all together are connected to glass vacuum taps with two-way sections 13 and 14, respectively for the left and right measuring parts of the device, which in turn are interconnected by an air pressure equalizer 15 for the pumping process and a pressure equalizer in air 16 for the inlet process, connected respectively to the inlet pipes of atmospheric air 17 and 18 for the left and right vacuum measuring parts of the device, and independently of the latter, connected respectively to the left and right tubes for air exhaust 19 from the vacuum measuring part of the device, which converge to the central tube for venting air 20 from the vacuum measuring part of the device, it, in turn, communicates with a gas pressure gauge 21, a vacuum trap made of glass with a stopper and sections 22, and it, in turn, is connected to the pipe a lump of air evacuation 23 connected to a vacuum pump 24 with an electric / electromechanical drive by means of a flexible vacuum hose made of rubber or silicone (the vacuum hose is not shown conventionally in the diagram);
независимо функционирующих охлаждающих ультратермостатов на основе термоэлектрических холодильников (ТЭХ), которыми оснащены вакуумная колба для исследуемой пробы продукта и вакуумная колба для дистиллированной воды и которые включают в себя контактную охлаждающую чашу из теплопроводящего материала 25 вакуумной колбы для исследуемой пробы продукта вместе с теплоизоляционным покрытием 26, выложенную слоем теплопроводящей пасты 27 со стороны контакта с вакуумной колбой, а с противоположной стороны связанную с термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 28 ТЭХ для левой измерительной части прибора, находящимся в свою очередь в тепловом контакте с воздушным охлаждающим радиатором 29 вместе с компактным вентилятором 30 радиатора ТЭХ для левой измерительной части прибора, а также контактную охлаждающую чашу из теплопроводящего материала 31 вакуумной колбы для дистиллированной воды вместе с теплоизоляционным покрытием 32, выложенную слоем теплопроводящей пасты 33 со стороны контакта с вакуумной колбой, а с противоположной стороны связанную с термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 34 ТЭХ для правой измерительной части прибора, находящимся в свою очередь в тепловом контакте с воздушным охлаждающим радиатором 35 вместе с компактным вентилятором 36 радиатора ТЭХ для правой измерительной части прибора;independently functioning cooling thermostats based on thermoelectric refrigerators (TEH), which are equipped with a vacuum flask for the studied sample of the product and a vacuum flask for distilled water and which include a contact cooling bowl of heat-conducting material 25 of the vacuum flask for the studied sample of the product together with a heat-insulating coating 26, laid out with a layer of heat-conducting paste 27 from the side of contact with the vacuum bulb, and from the opposite side connected with a thermoelectric element volume (Peltier element) 28 TEH for the left measuring part of the device, which, in turn, is in thermal contact with the air cooling radiator 29 together with the compact fan 30 of the TEX radiator for the left measuring part of the device, as well as a contact cooling bowl of heat-conducting material 31 of the vacuum flask for distilled water together with a heat-insulating coating 32, laid out with a layer of heat-conducting paste 33 from the side of contact with the vacuum flask, and from the opposite side connected with a thermoelectric element (Peltier element) 34 TEH for the right measuring part of the device, which, in turn, is in thermal contact with the air cooling radiator 35 together with a compact fan 36 of the TEH radiator for the right measuring part of the device;
сетевого стабилизированного блока электропитания 37, пульта управления 38, для левой и для правой измерительных частей прибора соответственно устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ, оснащенных соответственно амперметрами 41 и 42 ТЭХ, сигнальными лампами 43 и 44 работы ТЭХ, а также из блоков сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46;stabilized
механического синхронизированного привода 47 для вакуумных кранов 13 и 14, подсоединенного к ним с помощью подвижных разъемных осей, подключенного к электродвигателю 48 для вращения вакуумных кранов и автоматическому коммутатору 49 работы электродвигателя, с помощью которого и пульта управления 38 осуществляется самостоятельное раздельное электропитание и управление работой электродвигателя и компактных вентиляторов 30 и 36 радиаторов ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора от сетевого стабилизированного блока электропитания 37, а также снабженного диском индикации вместе со стрелкой-указателем 50.mechanical
Несущая рама (шасси) измерительного устройства вместе с крепежными элементами, корпус электромеханического привода, а также шарнирные держатели и крепления охлаждающих ультратермостатов на схеме условно не показаны. Крепежные элементы и узлы между несущей рамой и стеклянной частью прибора выполняются таким образом, чтобы обеспечить быстрый и точный монтаж и демонтаж последнего компонента с целью оперативной замены при поломке и износе стеклянных шлифов технического средства.The supporting frame (chassis) of the measuring device together with the fasteners, the housing of the electromechanical drive, as well as the hinged holders and fastenings of the cooling ultra-thermostats are not conventionally shown in the diagram. Fasteners and assemblies between the supporting frame and the glass part of the device are made in such a way as to ensure quick and accurate installation and dismantling of the last component in order to quickly replace the glass sections of the technical equipment in case of breakage and wear.
Прибор может дополнительно оснащаться вакуумным краном впуска атмосферного воздуха вместе с впускным патрубком и вакуумным краном блокировки откачки воздуха, выполненными из металла (стекла) и соединенными непосредственно с вакуумным шлангом.The device can additionally be equipped with a vacuum valve for atmospheric air inlet together with an inlet pipe and a vacuum valve for blocking air pumping, made of metal (glass) and connected directly to the vacuum hose.
На фиг.2 дополнительно приведена схема электрических соединений узлов предлагаемого вакуумного манометрического прибора для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников, приведенных на фиг.1. Электрическая схема измерительного устройства состоит из следующих компонентов:Figure 2 additionally shows a diagram of the electrical connections of the nodes of the proposed vacuum gauge device for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators shown in figure 1. The electrical circuit of the measuring device consists of the following components:
вакуумной колбы из стекла со шлифом 2 для исследуемой пробы продукта и вакуумной колбы из стекла со шлифом 3 для дистиллированной воды, снабженных соответственно контактной охлаждающей чашей из теплопроводящего материала 25 вместе с теплоизоляционным покрытием 26 и слоем теплопроводящей пасты 27, оснащенной термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 28 ТЭХ для левой измерительной части прибора вместе с воздушным охлаждающим радиатором 29 и компактным вентилятором 30 радиатора ТЭХ для левой измерительной части прибора, и контактной охлаждающей чашей из теплопроводящего материала 31 вместе с теплоизоляционным покрытием 32 и слоем теплопроводящей пасты 33, оснащенной термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 34 ТЭХ для правой измерительной части прибора вместе с воздушным охлаждающим радиатором 35 и компактным вентилятором 36 радиатора ТЭХ для правой измерительной части прибора;a glass vacuum flask with a thin section 2 for the product sample under study and a glass vacuum flask with a
сетевого стабилизированного блока электропитания 37, с которым посредством пульта управления 38 связаны термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ и компактные вентиляторы 30 и 36 радиаторов ТЭХ левой и правой измерительных частей прибора, а первые из них - дополнительно посредством соответственно для левой и правой измерительных частей прибора устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ, оснащенных в свою очередь амперметрами 41 и 42 ТЭХ, сигнальными лампами 43 и 44 работы ТЭХ;stabilized
для левой и правой измерительных частей прибора соответственно блоков сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46, соединенных соответственно с термоэлектрическими элементами 28 и 34 ТЭХ и устройствами управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ посредством пульта управления 38;for the left and right measuring parts of the device, respectively, blocks comparing the voltage values of the electric current 45 and 46, respectively connected with
механического синхронизированного привода 47 для вакуумных кранов, подключенного к электродвигателю 48 для вращения вакуумных кранов и автоматическому коммутатору 49 работы электродвигателя, посредством которого и пульта управления 38 раздельно электродвигатель и компактные вентиляторы 30 и 36 радиаторов ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора связаны с сетевым стабилизированным блоком электропитания 37, при этом рабочее состояние привода оценивается с помощью диска индикации вместе со стрелкой-указателем 50.a mechanical
Также на фигурах 1 и 2 приняты следующие условные обозначения:Also in figures 1 and 2 adopted the following conventions:
tвозд - значение температуры окружающей воздушной среды, °C;t air - the value of the ambient temperature, ° C;
tп и tв - значения температуры, отображаемые электронными термометрами 6 и 7 вакуумных колб 2 и 3 для исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды соответственно, °C;t p and t in - temperature values displayed by electronic thermometers 6 and 7 of the
tпрод и tводы - реальные значения температуры исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды внутри вакуумных колб 2 и 3 вблизи от контактных охлаждающих чаш 25 и 31 ТЭХ соответственно, °C;t prod and t water - real values of the temperature of the test sample of the product and distilled water inside the
Pпрод и Pводы - реальные значения (механические) давления водяного пара над поверхностью исследуемого образца продукта и дистиллированной воды внутри вакуумных колб 2 и 3 соответственно, мм водного столба (мм водн. ст.);P prod and P water - real values (mechanical) of the pressure of water vapor above the surface of the test sample of the product and distilled water inside the
Нп и Нв - уровни жидкости в дифференциальном манометре 10 под давлением водяного пара над поверхностями исследуемого образца продукта и дистиллированной воды соответственно, мм водн. ст.;N p and N in - the liquid levels in the differential pressure gauge 10 under the pressure of water vapor above the surfaces of the investigated product sample and distilled water, respectively, mm aq. st .;
Н0=0 мм водн. ст. - начальная точка отсчета микрометрической измерительной шкалы 11 жидкостного дифференциального манометра 10 и/или оптической измерительной системы 12;H 0 = 0 mm aq. Art. - the starting point of the micrometer measuring scale 11 of the liquid differential pressure gauge 10 and / or optical measuring system 12;
Рвакуум≅минус 1 атм - значение избыточного давления воздуха при откачке вакуумной измерительной системы прибора;P vacuum ≅ minus 1 atm - the value of excess air pressure during pumping out of the vacuum measuring system of the device;
Рвозд=0 атм - значение избыточного давления воздуха при впуске в вакуумную измерительную систему прибора;P air = 0 ATM - the value of excess air pressure at the inlet into the vacuum measuring system of the device;
220 В - напряжение электрического тока питающей сети;220 V - voltage of the electric current of the supply network;
Uприв и UТЭХ - значение напряжения электрического тока на выходе сетевого блока питания 37 и пульта управления 38 для питания и управления электромеханического привода вакуумных кранов и ТЭХ в охлаждающих ультратермостатах вакуумных колб соответственно, В.U and U pref TECH - voltage value of the electric current at the output of the
Устройства электрического питания и управления вакуум-насосом и оптической измерительной системы для манометрического прибора на схеме условно не показаны.The electrical power supply and control of the vacuum pump and the optical measuring system for the gauge device are not conventionally shown in the diagram.
Вакуумный манометрический прибор для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников работает следующим образом.A vacuum gauge device for determining the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators works as follows.
На диаграмме (фиг.1, поле в правом нижнем углу) составлена последовательность операций (действий) и сопровождающихся процессов, происходящих в ходе всей процедуры измерения, при указанных положениях вакуумных кранов 13 и 14, и, таким образом, составлен алгоритм работы измерительного устройства.The diagram (figure 1, the field in the lower right corner) compiles the sequence of operations (actions) and the accompanying processes that occur during the entire measurement procedure, at the indicated positions of the vacuum valves 13 and 14, and thus, the algorithm of the measuring device.
А - вакуумные краны из стекла со шлифами 13 и 14 находятся в положении соединения патрубков впуска атмосферного воздуха 17 и 18 с левой и правой вакуумными измерительными частями прибора; съем вакуумной колбы из стекла со шлифом 2 с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 8 и загрузка/замена/выгрузка исследуемой пробы продукта; установка вакуумной колбы из стекла со шлифом 2 на полую стеклянную пробку со шлифом и воздухоприемником 8;A - glass vacuum taps with thin sections 13 and 14 are in the position of connecting the inlet pipes of atmospheric air 17 and 18 with the left and right vacuum measuring parts of the device; removal of a vacuum flask made of glass with a thin section 2 with a hollow glass stopper with a thin section and an air inlet 8 and loading / replacing / unloading the test sample of the product; installation of a glass vacuum flask with a thin section 2 on a hollow glass stopper with a thin section and an air inlet 8;
I - поворот вакуумных кранов из стекла со шлифами 13 и 14 на 45° для закрытия подачи давления атмосферного воздуха и подготовки к включению вакуум-насоса 24 для общей откачки воздуха из вакуумной измерительной системы;I - rotation of glass vacuum taps with sections 13 and 14 by 45 ° to close the supply of atmospheric air pressure and prepare to turn on the vacuum pump 24 for general pumping of air from the vacuum measuring system;
В - включение вакуум-насоса 24;In - the inclusion of a vacuum pump 24;
II - поворот вакуумных кранов из стекла со шлифами 13 и 14 на 45° и осуществление общей откачки воздуха из вакуумной измерительной системы;II - the rotation of the vacuum taps of glass with sections 13 and 14 by 45 ° and the implementation of the general pumping of air from the vacuum measuring system;
III - поворот вакуумных кранов из стекла со шлифами 13 и 14 на 45° и закрытие подачи вакуума в измерительную систему;III - rotation of vacuum taps from glass with sections 13 and 14 by 45 ° and closing the vacuum supply to the measuring system;
C - выключение вакуум-насоса 24, выдержка исследуемой пробы продукта в колбе 2 и дистиллированной воды в колбе 3 под вакуумом и настройка термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ в охлаждающих ультратермостатах;C - turning off the vacuum pump 24, holding the test sample of the product in the flask 2 and distilled water in the
D - включение электрического питания для термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ в охлаждающих ультратермостатах, выдержка исследуемой пробы продукта в колбе 2 и дистиллированной воды в колбе 3 при изотермических условиях, снятие показаний с электронных термометров 6 и 7 вакуумных колб и с жидкостного дифференциального манометра из стекла 10 с вакуумным маслом с помощью микрометрической измерительной шкалы 11 и оптической измерительной системы 12 (замер разности уровней столба жидкости), выключение электрического питания от термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ в охлаждающих ультратермостатах;D - inclusion of electric power for thermoelectric elements (Peltier elements) 28 and 34 TEH in cooling ultra-thermostats, holding the test sample of the product in flask 2 and distilled water in
IV - поворот вакуумных кранов из стекла со шлифами 13 и 14 на 45° для соединения патрубков впуска атмосферного воздуха 17 и 18 с левой и правой вакуумными измерительными частями прибора и осуществление общего впуска давления атмосферного воздуха в вакуумную измерительную систему.IV - rotation of vacuum glass taps with sections 13 and 14 by 45 ° to connect the inlet pipes of atmospheric air 17 and 18 with the left and right vacuum measuring parts of the device and the implementation of a common inlet of atmospheric air pressure into the vacuum measuring system.
Вакуумные краны 13 и 14 приводятся во вращательное движение с помощью электромеханического привода, а именно электродвигателем 48 посредством механического синхронизированного привода 47. Работой электродвигателя управляет пульт управления 38 вместе с автоматическим коммутатором 49. Последний узел данного прибора управляется, в свою очередь, механическим синхронизированным приводом 47. Текущее рабочее состояние измерительного устройства оценивается по положению механического синхронизированного привода 47 с помощью диска индикации вместе со стрелкой-указателем 50. Электрический ток для питания электромеханического привода, в том числе электродвигателя, подается от сетевого стабилизированного блока электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 В до рабочего напряжения постоянного тока Uприв.The vacuum valves 13 and 14 are rotationally driven by an electromechanical drive, namely, an
Прибор в состоянии «А»The device is in state “A”
Вакуумные краны из стекла со шлифами 13 и 14 должны находиться в положении, обеспечивающем сообщение патрубков впуска атмосферного воздуха 17 и 18 с левой и правой вакуумными измерительными частями прибора.Glass vacuum taps with sections 13 and 14 must be in a position that ensures that the atmospheric air inlet pipes 17 and 18 communicate with the left and right vacuum measuring parts of the device.
Оператором прибора через люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 8 снимается вакуумная колба из стекла со шлифом 2. В ее рабочем объеме размещается исследуемая проба продукта, а в рабочем объеме вакуумной колбы из стекла со шлифом 3 должна быть предварительно налита и дегазирована дистиллированная вода в массе/объеме, необходимом для обеспечения теплового контакта с гнездами из стекла вместе с амортизирующими прокладками 4 и 5, в которых размещаются электронные термометры 6 и 7. Также на этой стадии рабочего цикла прибора осуществляется замена/выгрузка исследуемой пробы продукта и, при необходимости, замена/удаление дистиллированной воды. После этого вакуумная колба из стекла со шлифом 2 герметично закрепляется на полой стеклянной пробке со шлифом и воздухоприемником 8, а вакуумная колба из стекла со шлифом 3 должна быть герметично закреплена на полой стеклянной пробке со шлифом и воздухоприемником 9.The operator of the device through the hatches of the protective casing 1 from a transparent impact-resistant material with a hollow glass cork with a thin section and an air inlet 8 removes the vacuum flask from the glass with thin section 2. The test sample of the product is placed in its working volume, and in the working volume of the vacuum flask made of glass with a
После проделанных манипуляций оператором прибора люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала обязательно должны быть закрыты.After the manipulations by the operator of the device, the hatches of the protective casing 1 made of transparent impact-resistant material must be closed.
Прибор в состоянии IThe device is in state I
Вакуумный кран из стекла со шлифами 13 поворачивается на 45° по часовой стрелке, а вакуумный кран из стекла со шлифами 14 - на 45° против часовой стрелки, и тем самым перекрывают подачу давления атмосферного воздуха (избыточное давление воздуха Pвозд=0 атм) в левую и правую вакуумные измерительные части прибора и подготавливают последние для включения вакуум-насоса 24 с целью последующей откачки воздуха из системы.The glass vacuum valve with sections 13 rotates 45 ° clockwise, and the glass vacuum valve with sections 14 - 45 ° rotates counterclockwise, and thereby shut off the supply of atmospheric air pressure (excess air pressure P air = 0 atm) in left and right vacuum measuring parts of the device and prepare the latter to turn on the vacuum pump 24 for the subsequent pumping of air from the system.
Прибор в состоянии «В»The device is in the state "B"
Включается вакуум-насос 24 с электрическим/электромеханическим приводом.The vacuum pump 24 is turned on with an electric / electromechanical drive.
Прибор в состоянии IIThe device is in state II
Вакуумный кран из стекла со шлифами 13 поворачивается на 45° по часовой стрелке, а вакуумный кран из стекла со шлифами 14 - на 45° против часовой стрелки, и тем самым открывают подачу вакуума.The glass vacuum valve with sections 13 is rotated 45 ° clockwise, and the glass vacuum valve with sections 14 is rotated 45 ° counterclockwise, thereby opening the vacuum supply.
С помощью вакуум-насоса 24 через патрубок откачки воздуха 23, левой и правой трубок для отвода воздуха 19 и центральной трубки для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора осуществляется откачка воздуха из внутренних полостей стеклянной вакуумной части прибора под избыточным давлением воздуха Pвакуум≅минус 1 атм и дегазация исследуемой пробы продукта снаружи и изнутри. Также с помощью вакуумных кранов 13 и 14 левая и правая части вакуумной измерительной системы дополнительно соединяются уравнителем давления воздуха 15 для процесса откачки с целью предупреждения перебрасывания вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб при случайной разгерметизации другой вакуумной колбы или в левую и правую трубки для отвода воздуха 19 и центральную трубку для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора при случайном загрязнении и закупорке одной из них или одного из вакуумных кранов. Процесс откачки воздуха из системы контролируется газовым манометром 21.Using a vacuum pump 24 through the air exhaust pipe 23, the left and right air exhaust pipes 19 and the central air exhaust pipe 20 from the vacuum measuring part of the device, air is pumped out of the internal cavities of the glass vacuum part of the device under excess air pressure P vacuum ≅ minus 1 atm and degassing of the test sample of the product from the outside and from the inside. Also, with the help of vacuum valves 13 and 14, the left and right parts of the vacuum measuring system are additionally connected by an air pressure equalizer 15 for the pumping process in order to prevent the transfer of vacuum oil from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the vacuum flasks in case of accidental depressurization of the other vacuum flask or to the left and the right tube for venting 19 and the central tube for venting 20 from the vacuum measuring part of the device in case of accidental contamination and clogging of one of them or one th of vacuum valves. The process of pumping air from the system is controlled by a gas pressure gauge 21.
Стеклянная часть прибора соединена с вакуум-насосом посредством вакуумной ловушки из стекла с пробкой и шлифами 22 для предотвращения попадания внутрь него частиц продукта и влаги.The glass part of the device is connected to a vacuum pump through a vacuum glass trap with a stopper and sections 22 to prevent product particles and moisture from entering it.
Прибор в состоянии IIIUnit III
Оператором прибора отмечается начало понижения температуры исследуемой пробы продукта tп в вакуумной колбе 2 и дистиллированной воды tв в вакуумной колбе 3 как результат испарения воды в условиях вакуума, текущие значения которых отображаются соответственно электронными термометрами 6 и 7. После этого вакуумный кран из стекла со шлифами 13 поворачивается на 45° по часовой стрелке, а вакуумный кран из стекла со шлифами 14 - на 45° против часовой стрелки, и тем самым перекрывают подачу вакуума в измерительную систему.The operator of the device marks the beginning of lowering the temperature of the test sample of product t p in a vacuum flask 2 and distilled water t in a
Также на этой стадии работы прибора осуществляется с помощью автоматического коммутатора 49, являющегося частью электропривода вакуумных кранов, подключение компактных вентиляторов 30 и 36 радиаторов ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора в охлаждающих ультратермостатах для вакуумных колб в режиме настройки параметров работы к сетевому стабилизированному блоку электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 В до рабочего напряжения постоянного тока UТЭХ.Also at this stage of the device’s operation, using the
Прибор в состоянии «С»The device is in the state "C"
Выключается вакуум-насос 24, в вакуумной колбе 2 и в вакуумной колбе 3 выдерживаются под вакуумом исследуемая проба продукта и дистиллированная вода соответственно с целью стабилизации температуры внутри них tпрод и tводы соответственно и уравновешивания давления водяного пара между исследуемой пробой продукта и внутренним объемом вакуумной колбы 2 (Рпрод) и между дистиллированной водой и внутренним объемом вакуумной колбы 3 (Рводы).The vacuum pump 24 is turned off, in the vacuum flask 2 and in the
От вакуумной колбы 2 в свою очередь охлаждается термоэлектрический элемент (элемент Пельтье) 28 ТЭХ для левой измерительной части прибора с помощью контактной охлаждающей чаши из теплопроводящего материала 25, окруженной теплоизоляционным покрытием 26, посредством слоя теплопроводящей пасты 27.From the vacuum flask 2, in turn, the thermoelectric element (Peltier element) 28 TEC is cooled for the left measuring part of the device using a contact cooling bowl of heat-conducting
От вакуумной колбы 3 в свою очередь охлаждается термоэлектрический элемент (элемент Пельтье) 34 ТЭХ для правой измерительной части прибора с помощью контактной охлаждающей чаши из теплопроводящего материала 31, окруженной теплоизоляционным покрытием 32, посредством слоя теплопроводящей пасты 33.From the
Далее оператором прибора осуществляется настройка охлаждающих ультратермостатов вакуумных колб, в которых подбирается режим работы термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ с помощью устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей, подаваемого от сетевого стабилизированного блока электропитания 37, по показаниям блоков сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46 соответственно для левой и правой измерительных частей прибора с целью последующей нейтрализации теплопритоков от окружающей воздушной среды с температурой tвозд.Next, the instrument operator adjusts the cooling ultra-thermostats of vacuum flasks in which the operating mode of thermoelectric elements (Peltier elements) 28 and 34 TEH is selected using
Прибор в состоянии «D»The device is in the “D” state
Включаются охлаждающие ультратермостаты в активный режим работы путем подключения термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ к сетевому стабилизированному блоку электропитания 37 посредством устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ с их установленными настройками соответственно для левой и правой измерительных частей прибора с помощью пульта управления 38. При этом функционирование охлаждающих ультратермостатов в активном режиме отображается сигнальными лампами 43 и 44 работы ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора.Cooling ultra-thermostats are switched on in an active mode of operation by connecting thermoelectric elements (Peltier elements) 28 and 34 TEH to a stabilized network
Оператором отмечается стабилизация температуры, отображаемой электронными термометрами 6 и 7, и стабилизация значения силы потребляемого электрического тока охлаждающими ультратермостатами, отображаемого амперметрами 41 и 42 ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора. Только после этого оператором прибора осуществляется снятие показаний с электронных термометров 6 и 7 вакуумных колб (tп и tв) и с жидкостного дифференциального манометра из стекла 10 с вакуумным маслом, отображающего высоту столба рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью исследуемой пробы продукта Нп и высоту столба рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью дистиллированной воды Нв, с помощью микрометрической измерительной шкалы 11 и оптической измерительной системы 12 с начальной точкой отсчета Н0=0 мм водн. ст. В процессе измерения также контролируется надежность стабилизации разности уровней (разности высот) столба жидкости внутри дифференциального манометра во времени.The operator notes the stabilization of the temperature displayed by electronic thermometers 6 and 7, and the stabilization of the value of the strength of the consumed electric current by the cooling ultra-thermostats, displayed by
После проведения замеров выключается активный режим работы охлаждающих ультратермостатов путем отключения термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ от сетевого стабилизированного блока электропитания 37 вместе с устройствами управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора с помощью пульта управления 38.After taking measurements, the active operation mode of the cooling ultra-thermostats is turned off by disconnecting thermoelectric elements (Peltier elements) 28 and 34 TEH from the stabilized
Прибор в состоянии IVThe device is in state IV
Вакуумный кран из стекла со шлифами 13 поворачивается на 45° по часовой стрелке, а вакуумный кран из стекла со шлифами 14 - на 45° против часовой стрелки, и тем самым открывают подачу давления воздуха через патрубки впуска атмосферного воздуха 17 и 18 (избыточное давление воздуха Рвозд=0 атм) в левую и правую вакуумные измерительные части прибора. Также с помощью вакуумных кранов 13 и 14 левая и правая части вакуумной измерительной системы дополнительно соединяются уравнителем давления воздуха 16 для процесса впуска с целью предупреждения перебрасывания вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб при случайной разгерметизации другой вакуумной колбы или при загрязнении и закупорке одной из полых стеклянных пробок со шлифами и воздухоприемников вакуумных колб, а также при случайном загрязнении и закупорке одного из вакуумных кранов или патрубков впуска атмосферного воздуха. Левая и правая трубки для отвода воздуха 19 и центральная трубка для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, а также газовый манометр 21 и вакуумная ловушка 22 продолжают находиться под вакуумным давлением. Процесс впуска атмосферного воздуха в систему отмечается оператором по характерному шипящему звуку и продолжается в течение нескольких секунд, после чего становится возможным вращение вакуумных колб 2 и 3 вокруг их оси под небольшим усилием.The glass vacuum valve with sections 13 is rotated 45 ° clockwise, and the glass vacuum valve with sections 14 is rotated 45 ° counterclockwise, and thereby open the air pressure through atmospheric air inlets 17 and 18 (excess air pressure P air = 0 atm) to the left and right vacuum measuring parts of the device. Also, with the help of vacuum taps 13 and 14, the left and right parts of the vacuum measuring system are additionally connected by an air pressure equalizer 16 for the intake process in order to prevent the transfer of vacuum oil from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the vacuum flasks in case of accidental depressurization of another vacuum flask or if it is dirty and clogging of one of the hollow glass plugs with sections and air inlets of vacuum flasks, as well as in the event of accidental contamination and clogging of one of the vacuum taps or air inlet tube. The left and right air exhaust pipes 19 and the central air exhaust pipe 20 from the vacuum measuring part of the device, as well as the gas pressure gauge 21 and the vacuum trap 22, continue to be under vacuum pressure. The process of intake of atmospheric air into the system is marked by the operator by a characteristic hissing sound and continues for several seconds, after which it becomes possible to rotate the
Таким образом вакуумная измерительная система прибора подготавливается для последующего съема оператором прибора через люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала вакуумной колбы из стекла со шлифом 2 с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 8 с целью замены/выгрузки исследуемой пробы продукта из рабочего объема (состояние «А»), а при необходимости для последующего съема оператором прибора через люки защитного кожуха 1 вакуумной колбы из стекла со шлифом 3 с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 9 с целью замены/удаления дистиллированной воды из рабочего объема (состояние «А»).Thus, the vacuum measuring system of the device is prepared for subsequent removal by the operator of the device through the hatches of the protective casing 1 from a transparent impact-resistant material of a vacuum glass flask with a thin section 2 with a hollow glass stopper with a thin section and an air inlet 8 in order to replace / unload the test sample of the product from the working volume (condition “A”), and, if necessary, for subsequent removal by the operator of the device through the hatches of the protective casing 1 of a vacuum glass flask with a
Также на этой стадии работы прибора с помощью автоматического коммутатора 49, являющегося частью электропривода вакуумных кранов, отключаются компактные вентиляторы 30 и 36 радиаторов ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора в охлаждающих ультратермостатах для вакуумных колб от сетевого стабилизированного блока электропитания 37, и тем самым осуществляется вывод ультратермостатов из режима настройки параметров работы.Also, at this stage of operation of the device, using the
Измерение завершено. Устройство готово к исследованию нового образца пищевого продукта.Measurement completed. The device is ready to study a new sample of food product.
Примечание. От одного вакуум-насоса (вакуумной установки) может работать одновременно несколько вакуумных манометрических приборов для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников. При этом общими узлами будут вакуумная ловушка, газовый манометр, а в отдельных случаях - электромеханический привод для вакуумных кранов.Note. Several vacuum gauges can be operated simultaneously from one vacuum pump (vacuum unit) to determine the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators. In this case, the common nodes will be a vacuum trap, a gas manometer, and in some cases an electromechanical drive for vacuum cranes.
В качестве вакуум-насоса 24 могут применяться устройства различных типов и марок, способные обеспечить степень откачки воздуха до его остаточного давления в системе не выше 1-5 Па (максимум 20-100 Па).As a vacuum pump 24, devices of various types and brands can be used, capable of ensuring the degree of pumping of air to its residual pressure in the system not higher than 1-5 Pa (maximum 20-100 Pa).
Возможен вариант управления работой вакуум-насоса 24 с помощью автоматического коммутатора 49 вместо ручного режима управления.A variant of controlling the operation of the vacuum pump 24 using the
В качестве оптической измерительной системы в предлагаемой схеме используется катетометр (линейный микроскоп). Является возможным создание специально к данному прибору компактной оптической измерительной системы, например, на основе плоских дифракционных линз (линза Френеля).As an optical measuring system in the proposed scheme, a catheter (linear microscope) is used. It is possible to create specifically for this device a compact optical measuring system, for example, based on plane diffraction lenses (Fresnel lens).
Электрическая схема вакуумного манометрического прибора для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников работает следующим образом.The electrical circuit of a vacuum gauge device for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators works as follows.
На чертеже (фиг.2) представлена взаимосвязь электрических и электронных компонентов прибора. Связи, показанные сплошными линиями и стрелками, отображают функционирование схемы в активном режиме работы электромеханического привода вакуумных кранов вместе с автоматическим коммутатором работы электродвигателя и термоэлектрических холодильников в охлаждающих ультратермостатах для вакуумных измерительных емкостей/колб. Связи, показанные штриховыми линиями и стрелками, отображают функционирование схемы в режиме настройки работы термоэлектрических холодильников в охлаждающих ультратермостатах для вакуумных измерительных емкостей/колб.The drawing (figure 2) shows the relationship of electrical and electronic components of the device. The connections shown by solid lines and arrows show the operation of the circuit in the active mode of operation of the electromechanical drive of vacuum valves with the automatic commutator of the electric motor and thermoelectric coolers in cooling ultra-thermostats for vacuum measuring containers / flasks. The connections shown by dashed lines and arrows indicate the operation of the circuit in the setting mode of the operation of thermoelectric refrigerators in cooling ultra-thermostats for vacuum measuring vessels / flasks.
Оператором с помощью пульта управления 38 осуществляется подключение к сетевому стабилизированному блоку электропитания 37 остальных узлов электрической схемы прибора.The operator using the
Далее работой прибора управляет оператор с помощью пульта управления 38 и автоматический коммутатор 49. Он приводится в движение механическим синхронизированным приводом 47 для вакуумных кранов, снабженным диском индикации вместе со стрелкой-указателем 50 и работающим от электродвигателя 48. Электрическое питание и точное управление электродвигателя 48 осуществляется от сетевого стабилизированного блока электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 B до рабочего напряжения постоянного тока Uприв, посредством пульта управления 38 и дополнительно самого автоматического коммутатора 49.Further, the operation of the device is controlled by the operator using the
Во время нахождения прибора в состоянии II (согласно диаграмме на фиг.1, поле в правом нижнем углу) в процессе откачки воздуха из вакуумной измерительной системы по причине испарения воды в условиях вакуума понижается температура исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды, размещенных соответственно в вакуумной колбе из стекла со шлифом 2 и в вакуумной колбе из стекла со шлифом 3.While the device is in state II (according to the diagram in figure 1, the field in the lower right corner) during the pumping of air from the vacuum measuring system due to evaporation of water under vacuum, the temperature of the test sample of the product and distilled water placed respectively in the vacuum flask decreases from glass with a thin section 2 and in a vacuum flask from glass with a
Во время перехода прибора в состояние III происходит подключение в охлаждающих ультратермостатах компактных вентиляторов 30 и 36 радиаторов ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора к выходу сетевого стабилизированного блока электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 B до рабочего напряжения постоянного тока UТЭХ, с помощью автоматического коммутатора 49. Последний узел схемы приводится в движение механическим синхронизированным приводом 47 для вакуумных кранов, работающим от электродвигателя 48.During the transition of the device to state III,
Во время нахождения прибора в состоянии «С» в вакуумной колбе 2 и в вакуумной колбе 3 выдерживаются под вакуумом исследуемая проба продукта и дистиллированная вода соответственно с целью стабилизации температуры внутри них tпрод и tводы соответственно и уравновешивания давления водяного пара между исследуемой пробой продукта и внутренним объемом вакуумной колбы 2 (Pпрод) и между дистиллированной водой и внутренним объемом вакуумной колбы 3 (Pводы).While the device is in the “C” state, in the vacuum flask 2 and in the
Оператором с помощью пульта управления 38 схема прибора переключается (или должна быть выставлена) на настройку режима работы термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ в охлаждающих ультратермостатах.Using the
От вакуумной колбы 2 в свою очередь охлаждается сторона с холодными спаями у термоэлектрического элемента (элемент Пельтье) 28 ТЭХ для левой измерительной части прибора с помощью контактной охлаждающей чаши из теплопроводящего материала 25, окруженной теплоизоляционным покрытием 26, посредством слоя теплопроводящей пасты 27, а от окружающей воздушной среды с температурой tвозд нагревается сторона с теплыми спаями у термоэлектрического элемента (элемент Пельтье) 28 ТЭХ с помощью воздушного охлаждающего радиатора 29, активные поверхности которого обдуваются воздухом окружающей среды компактным вентилятором 30 радиатора ТЭХ для левой измерительной части прибора.In turn, the side with cold junctions at the thermoelectric element (Peltier element) 28 TEH for the left measuring part of the device is cooled from the vacuum flask 2 by means of a contact cooling bowl of heat-conducting
От вакуумной колбы 3 в свою очередь охлаждается сторона с холодными спаями у термоэлектрического элемента (элемент Пельтье) 34 ТЭХ для правой измерительной части прибора с помощью контактной охлаждающей чаши из теплопроводящего материала 31, окруженной теплоизоляционным покрытием 32, посредством слоя теплопроводящей пасты 33, а от окружающей воздушной среды с температурой tвозд нагревается сторона с теплыми спаями у термоэлектрического элемента (элемент Пельтье) 34 ТЭХ с помощью воздушного охлаждающего радиатора 35, активные поверхности которого обдуваются воздухом окружающей среды компактным вентилятором 36 радиатора ТЭХ для правой измерительной части прибора.From the
В результате термоэлектрический элемент (элемент Пельтье) 28 ТЭХ под действием разности температур (tвозд-tпрод) и термоэлектрический элемент (элемент Пельтье) 34 ТЭХ под действием разности температур (tвозд-tводы) создают на своих рабочих клеммах разность электрических потенциалов и начинают работать в режиме генерирования электрического тока. Посредством пульта управления 38 соответственно для левой и правой измерительных частей прибора термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ попарно соединяются с блоками сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46, в которых в свою очередь попарно сопоставляются значения электрического напряжения со значениями напряжения электрического тока от устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ, также попарно соединенных с блоками сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46. К устройствам управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ в свою очередь подается электрический ток от выхода сетевого стабилизированного блока электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 В до рабочего напряжения постоянного тока UТЭХ, посредством пульта управления 38.As a result, a thermoelectric element (a Peltier element) 28 TECH under the action of the temperature difference (t -t Sports cont) and a thermoelectric element (a Peltier element) 34 TECH under the action of the temperature difference (t -t Sports water) create in their working terminals of the electrical potential difference and begin to work in the mode of generating electric current. By means of the
Оператором прибора осуществляется настройка охлаждающих ультратермостатов вакуумных колб, в которых соответственно для левой и правой измерительных частей прибора подбирается режим работы термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ с помощью раздельного регулирования вручную устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ по показаниям блоков сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46, добиваясь разности электрических напряжений (электрических потенциалов) попарно между ними и термоэлектрическими элементами 28 и 34 ТЭХ, строго равной нулю.The instrument operator adjusts the cooling ultra-thermostats of vacuum flasks, in which, for the left and right measuring parts of the device, the operating mode of
Таким образом подбирается оптимальное значение напряжения электрического тока для самостоятельного питания термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ, подаваемого от сетевого стабилизированного блока электропитания 37 посредством пульта управления 38 и устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ после точной настройки последних, в охлаждающих ультратермостатах соответственно для левой и правой измерительных частей с целью последующей нейтрализации теплопритоков от окружающей воздушной среды с температурой tвозд к вакуумным колбам 2 и 3 с температурой объектов внутри них tпрод и tводы соответственно.Thus, the optimal value of the electric current voltage is selected for independent supply of
Во время нахождения прибора в состоянии «D» оператором с помощью пульта управления 38 включаются охлаждающие ультратермостаты в активный режим работы соответственно для левой и правой измерительных частей прибора путем подключения термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ к сетевому стабилизированному блоку электропитания 37 посредством устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ с их установленными настройками. Функционирование термоэлектрических элементов в активном режиме (охлаждение) отображается сигнальными лампами 43 и 44 работы ТЭХ. Сила электрического тока, потребляемого термоэлектрическими элементами 28 и 34 ТЭХ, контролируется амперметрами 41 и 42 ТЭХ.While the device is in the “D” state, the operator, using the
При достижении полного теплового равновесия между вакуумными колбами 2 и 3, содержащими исследуемую пробу продукта и дистиллированную воду с температурой tпрод и tводы соответственно, и окружающей средой с температурой воздуха tвозд стабилизируются показания амперметров 41 и 42 ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора во времени. Это свидетельствует о стабилизации давления водяного пара внутри вакуумных колб 2 и 3 над поверхностью исследуемого образца продукта и дистиллированной воды Pпрод и Pводы, что в свою очередь приводит к стабилизации высоты столба (уровня) рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью исследуемой пробы продукта и высоты столба (уровня) рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью дистиллированной воды внутри жидкостного дифференциального манометра из стекла с вакуумным маслом.When full thermal equilibrium is reached between the
Только после этого оператором фиксируются показания с электронных термометров в вакуумных колбах 2 и 3 и с жидкостного дифференциального манометра с помощью микрометрической измерительной шкалы и оптической измерительной системы.Only after this, the operator records the readings from electronic thermometers in
По окончании проведения замеров оператором выключается активный режим работы охлаждающих ультратермостатов путем отключения термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ от сетевого стабилизированного блока электропитания 37 вместе с устройствами управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора с помощью пульта управления 38.At the end of the measurements, the operator turns off the active mode of operation of the cooling ultra-thermostats by disconnecting
Во время перехода прибора в состояние IV происходит отключение в охлаждающих ультратермостатах компактных вентиляторов 30 и 36 радиаторов ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора от выхода сетевого стабилизированного блока электропитания 37, понижающего напряжение переменного электрического тока с 220 B до рабочего напряжения постоянного тока UТЭХ, с помощью автоматического коммутатора 49. На данной стадии он также приводится в движение механическим синхронизированным приводом 47 для вакуумных кранов, работающим от электродвигателя 48.During the transition of the device to state IV, the
Рабочий цикл электрической схемы прибора завершен.The operating cycle of the electrical circuit of the device is completed.
Оператором с помощью пульта управления 38 осуществляется отключение от сетевого стабилизированного блока электропитания 37 остальных узлов электрической схемы прибора.The operator using the
Взаимосвязи устройств электрического питания и управления вакуум-насосом и оптической измерительной системы для манометрического прибора на схеме условно не показаны.The interconnections of electric power supply and vacuum pump control devices and an optical measuring system for a gauge device are not conventionally shown in the diagram.
На практике предлагаемое устройство работает следующим образом.In practice, the proposed device operates as follows.
Последовательность действий при работе с техническим средством излагается применительно к механической схеме прибора, представленной на фигуре 1, и ее описанию.The sequence of actions when working with a technical tool is described in relation to the mechanical circuit of the device shown in figure 1, and its description.
ВНИМАНИЕ! При эксплуатации вакуумных установок и приборов (в том числе манометрических), выполненных из стекла и работающих под избыточным давлением Pрабоч≅минус 1 атм, требуется соблюдать следующие основные ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:ATTENTION! When operating vacuum installations and devices (including manometric) made of glass and operating under excess pressure P working ≅ minus 1 atm, the following basic SAFETY PRECAUTIONS must be observed:
1) работать на вакуумном приборе (установке) следует только под руководством специально подготовленного лабораторного персонала, без присутствия которого работать на данном оборудовании ЗАПРЕЩЕНО;1) work on a vacuum device (installation) should only be under the direction of specially trained laboratory personnel, without whose presence it is FORBIDDEN to work on this equipment;
2) к эксплуатации вакуумных приборов (установок), выполненных из стекла и работающих под избыточным давлением Ррабоч≅минус 1 атм, допускается только подготовленный персонал, прошедший инструктаж по СПЕЦИАЛЬНЫМ ПРАВИЛАМ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ;2) for the operation of vacuum devices (installations) made of glass and operating under excess pressure Р working ≅ minus 1 atm, only trained personnel who have been instructed in SPECIAL SAFETY INSTRUCTIONS are allowed;
3) в лаборатории должно быть хорошее освещение;3) the laboratory should have good lighting;
4) работать следует только в защитной маске (защитных очках);4) work should only be in a protective mask (goggles);
5) при нахождении вакуумного прибора (установки) из стекла, в том числе манометрического, под вакуумом нужно избегать даже малейших соударений и сотрясений стеклянных деталей устройства во избежание взрыва (НЕ ОТКРЫВАТЬ ЗАЩИТНЫЙ КОЖУХ!!!);5) when a vacuum device (installation) is made of glass, including manometric, under a vacuum, even the smallest collisions and shakes of the glass parts of the device must be avoided to avoid explosion (DO NOT OPEN THE PROTECTIVE CASE !!!);
6) запрещается использовать в вакуумном приборе плоскодонные колбы и вакуумные ловушки с плоским дном. Допускаются к применению круглодонные колбы (сферической или каплевидной формы) и вакуумные ловушки с дном арочного (сферического) профиля.6) it is forbidden to use flat-bottomed flasks and vacuum traps with a flat bottom in a vacuum device. Round-bottom flasks (spherical or drop-shaped) and vacuum traps with the bottom of the arched (spherical) profile are allowed to be used.
Перед сборкой стеклянной части измерительного устройства и его первым пуском на рабочие поверхности всех стеклянных шлифов узлов прибора для обеспечения герметичности подвижных и неподвижных соединений следует нанести вакуумную смазку, предварительно протерев их тампоном или салфеткой из мягкой ткани, смоченной 96%-ным этиловым спиртом или ацетоном. Шлифы промазываются таким образом, чтобы количество наносимой смазки не было избыточным, и в то же время она должна покрывать шлифы тонким равномерным слоем. После нанесения вакуумной смазки следует несколько раз аккуратно повернуть каждый шлиф вокруг оси, равномерно растирая смазку по поверхности. Смазку рекомендуется менять один раз в 1-2 месяца. При этом старая смазка удаляется тампоном или салфеткой из мягкой ткани, смоченной 96%-ным этиловым спиртом или ацетоном.Before assembling the glass part of the measuring device and its first start-up, vacuum grease should be applied to the working surfaces of all glass sections of the device nodes to ensure the tightness of the movable and fixed joints, having first wiped them with a swab or a soft cloth moistened with 96% ethyl alcohol or acetone. Sections are smeared so that the amount of grease applied is not excessive, and at the same time it must cover the sections with a thin uniform layer. After applying vacuum grease, gently rotate each section several times around the axis, evenly rubbing the grease on the surface. It is recommended to change the grease once every 1-2 months. In this case, the old grease is removed with a swab or cloth made of a soft cloth moistened with 96% ethyl alcohol or acetone.
ВНИМАНИЕ! Тампон и салфетка должны быть изготовлены из ткани или другого материала, не содержащего в своей структуре ворс. Категорически запрещается использовать вату! Оставшийся на шлифах ворс нарушит герметичность вакуумного прибора (установки).ATTENTION! The tampon and napkin should be made of fabric or other material that does not contain pile in its structure. Never use cotton wool! The pile remaining on the thin sections will violate the tightness of the vacuum device (installation).
Также перед сборкой стеклянной части измерительного устройства и его первым пуском нужно заполнить жидкостной дифференциальный манометр из стекла 10 вакуумным маслом (кремнийорганическая жидкость марки ПФМС - 2/5 л).Also, before assembling the glass part of the measuring device and its first start-up, it is necessary to fill the liquid differential pressure gauge made of glass 10 with vacuum oil (PFMS silicone fluid - 2/5 L).
Вакуум-насос 24 с помощью гибкого вакуумного шланга из резины или силикона подсоединяется к патрубку откачки воздуха 23, контактируемые поверхности которых предварительно смазываются вакуумной смазкой и после соединения сверху обжимаются хомутом из металла или пластика.The vacuum pump 24 is connected using a flexible vacuum hose made of rubber or silicone to the air exhaust pipe 23, the contact surfaces of which are pre-lubricated with vacuum grease and, after connecting from above, are crimped with a metal or plastic clamp.
Установить и закрепить защитный кожух 1 из прозрачного ударопрочного материала на раме/шасси измерительного устройства.Install and secure the protective cover 1 of transparent impact-resistant material on the frame / chassis of the measuring device.
Подключить к однофазной электросети (U=220 В) сетевой стабилизированный блок электропитания 37 с помощью пульта управления 38 к остальным узлам прибора.Connect to a single-phase power supply network (U = 220 V) a stabilized network
Дальнейший доступ к узлам стеклянной части прибора обеспечивается через люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала.Further access to the nodes of the glass part of the device is provided through the hatches of the protective casing 1 of transparent impact-resistant material.
Электромеханическим приводом для вакуумных кранов пользуются следующим образом. Нажимают кнопку «Пуск» на пульте управления 38 и удерживают до тех пор, пока диск индикации 50 не тронется с места и не сместится относительно стрелки-указателя. Кнопку «Пуск» незамедлительно отпускают, и электродвигатель 48, управляемый автоматическим коммутатором 49, посредством механического синхронизированного привода 47 самостоятельно доводит вакуумные краны 13 и 14 до заданного положения с высокой точностью. При этом диск индикации вместе со стрелкой-указателем 50 обозначит соответствующее приобретенное рабочее состояние прибора. Оператору технического средства не нужно следить за точным совпадением ходов в подвижной и неподвижной части вакуумных кранов измерительной системы при их вращении.Electromechanical actuator for vacuum valves are used as follows. Press the "Start" button on the
При эксплуатации вакуумного манометрического прибора на всех стадиях рабочего цикла необходим непрерывный контроль состояния жидкостного дифференциального манометра из стекла 10. Главным является исключение перебрасывания рабочей жидкости дифференциального манометра в вакуумные колбы 2 и 3 с исследуемой пробой продукта и дистиллированной водой, а также в вакуумную ловушку из стекла с пробкой и шлифами 22. Причины возникновения данного сбоя в работе технического средства будут указаны ниже.When operating a vacuum gauge at all stages of the working cycle, continuous monitoring of the state of the liquid differential pressure gauge from glass 10 is necessary. The main thing is to prevent the transfer of the working fluid of the differential pressure gauge to
Обязательно следует проверить, чтобы уравнитель давления воздуха 15 для процесса откачки и уравнитель давления воздуха 16 для процесса впуска не были закупорены вакуумной смазкой и не были загрязнены различными примесями.Be sure to check that the air pressure equalizer 15 for the pumping process and the air pressure equalizer 16 for the intake process are not clogged with vacuum grease and are not contaminated with various impurities.
В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра 10 необходимо без промедления нажать на кнопку «Пуск» в пульте управления 38 и удерживать ее в течение периода вращения вакуумных кранов 13 и 14 до нескольких оборотов, пока уровни рабочей жидкости в обеих частях дифференциального манометра не уравняются. Затем следует найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one part of the differential pressure gauge 10, it is necessary to immediately press the "Start" button in the
Прежде чем приступать к измерительным работам, сначала следует подготовить дистиллированную воду в вакуумной колбе 3 и вакуумное масло в жидкостном дифференциальном манометре 10 методом вакуумной дегазации для последующих нескольких серий измерительных работ.Before starting the measurement work, first you need to prepare distilled water in a
ВНИМАНИЕ! Предварительную вакуумную откачку для дегазации дистиллированной воды в измерительной емкости/колбе и рабочей жидкости в дифференциальном манометре из стекла с целью последующего снижения погрешности измерений необходимо проводить один раз в неделю!ATTENTION! Preliminary vacuum pumping for the degassing of distilled water in the measuring vessel / flask and the working fluid in a differential pressure gauge made of glass in order to further reduce the measurement error must be carried out once a week!
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 установить вакуумные краны 13 и 14 по показаниям диска индикации вместе со стрелкой-указателем 50 в положение «А», если они были установлены в другое положение (смотрите диаграмму на фигуре 1).Using the “Start” button on the
Открыв соответствующие люки защитного кожуха 1 (прибор в состоянии «А»), снять с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемника 9 вакуумную колбу из стекла со шлифом 3, предварительно отведя в сторону охлаждающий ультратермостат, закрепленный на шарнирных держателях (на схеме условно не показаны). Налить в нее дистиллированную/бидистиллированную воду в объеме (около 50 мл), необходимом для нормального теплового контакта с гнездом из стекла вместе с амортизирующей прокладкой 5 с установленным в нем электронным термометром 7, на стеклянные шлифы нанести вакуумную смазку тонким слоем и обратно установить колбу, соблюдая герметичность соединения.Having opened the corresponding hatches of the protective casing 1 (the device is in the “A” state), remove the vacuum flask made of glass with a
Установить под вакуумную колбу 3 охлаждающий ультратермостат с помощью шарнирных держателей. Предварительно на внутреннюю поверхность контактной охлаждающей чаши 31 из теплопроводящего материала, окруженной теплоизоляционным покрытием 32, равномерно нанести слой теплопроводящей пасты 33. С помощью шарнирных держателей завести контактную охлаждающую чашу 31 вместе с термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 34 ТЭХ для правой измерительной части прибора точно под вакуумную колбу 3 для дистиллированной воды и привести в плотное соприкосновение с целью обеспечения теплового контакта.Install a cooling ultra-thermostat under the
Вакуумную колбу из стекла со шлифом 2 для исследуемой пробы продукта оставить пустой, но герметично закрепленной с помощью вакуумной смазки на полой стеклянной пробке со шлифом и воздухоприемником 8.Leave the vacuum flask made of glass with a thin section 2 for the test sample of the product empty, but tightly fixed with vacuum grease on a hollow glass stopper with a thin section and an air inlet 8.
После проделанных манипуляций оператором прибора люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала обязательно должны быть закрыты.After the manipulations by the operator of the device, the hatches of the protective casing 1 made of transparent impact-resistant material must be closed.
С помощью пульта управления 38, руководствуясь показаниями диска индикации вместе со стрелкой-указателем 50, осуществить стадии работы прибора I, «В» (вручную включить вакуум-насос 24), II, III, «С» (вручную отключить вакуум-насос 24, тепловую выдержку вакуумной колбы 3 не проводить), («D» - пропустить), IV.Using the
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние I и тем самым перекрыть подачу давления атмосферного воздуха в левую и правую вакуумные измерительные части прибора и подготовить последние для включения вакуум-насоса с целью последующей откачки воздуха из системы.Using the "Start" button on the
Включить вакуум-насос 24 вручную с помощью его индивидуального пульта управления (прибор в состоянии «В»).Turn on the vacuum pump 24 manually using its individual control panel (device in state “B”).
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние II и тем самым осуществить вакуумную дегазацию дистиллированной воды в вакуумной колбе 3 и вакуумного масла в жидкостном дифференциальном манометре 10 до полного прекращения выделения пузырьков воздуха во время его откачки из измерительной системы вакуум-насосом. Продолжительность вакуумной откачки должна составлять не менее 20-30 минут. При этом газовый манометр 21 отобразит снижение избыточного давления воздуха внутри вакуумной измерительной части прибора до значения Ррабоч≅минус 1 атм.Using the “Start” button of the
При откачке воздуха нужно следить, чтобы не происходило перебрасывание вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб 2 и 3 или в левую и правую трубки для отвода воздуха 19 и центральную трубку для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, а также в вакуумную ловушку из стекла с пробкой и шлифами 22. Неисправность может быть результатом случайной разгерметизации одной из вакуумных колб 2 и 3, или загрязнения и закупорки одной из полых стеклянных пробок со шлифами и воздухоприемниками 8 и 9 вакуумных колб, или случайного загрязнения и закупорки одной из трубок для отвода воздуха 19, центральной трубки для отвода воздуха 20 или одного из вакуумных кранов 13 и 14.When pumping air, you must ensure that there is no transfer of vacuum oil from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the
В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра 10 необходимо без промедления выключить вакуум-насос 24 с помощью его индивидуального пульта управления и также без промедления выполнить действия, описанные выше, затем найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one of the parts of the differential pressure gauge 10, it is necessary to immediately turn off the vacuum pump 24 using its individual control panel and also immediately carry out the steps described above, then find the cause of the device malfunction, eliminate it and only after that resume measuring work.
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние III и тем самым перекрыть подачу вакуума в измерительную систему.Using the "Start" button on the
Выключить вакуум-насос 24 вручную с помощью его индивидуального пульта управления (прибор в состоянии «С»).Turn off the vacuum pump 24 manually using its individual control panel (device in state “C”).
Охлаждающие ультратермостаты и оптическая измерительная система в данной процедуре не участвуют (исключено состояние прибора «D»).Cooling thermostats and an optical measuring system are not involved in this procedure (the “D” state is excluded).
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние IV и тем самым открыть подачу давления воздуха через патрубки впуска атмосферного воздуха 17 и 18 в левую и правую вакуумные измерительные части прибора. При этом будет отмечаться характерный шипящий звук в течение нескольких секунд, после чего станет возможным вращение вакуумных колб 2 и 3 вокруг их оси под небольшим усилием. Левая и правая трубки для отвода воздуха 19 и центральная трубка для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, а также вакуумная ловушка из стекла с пробкой и шлифами 22 остаются находиться под вакуумным давлением. Газовый манометр 21 будет отображать значение избыточного давления воздуха внутри вакуумной системы прибора Рвозд≈минус 1 aтм.Using the "Start" button on the
При впуске воздуха нужно следить, чтобы не происходило перебрасывание вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб 2 и 3. Неисправность может быть результатом случайной разгерметизации одной из вакуумных колб 2 и 3, или загрязнения и закупорки одной из полых стеклянных пробок со шлифами и воздухоприемниками 8 и 9 вакуумных колб, или случайного загрязнения и закупорки одного из вакуумных кранов 13 и 14. Также нужно следить за чистотой патрубков впуска атмосферного воздуха 17 и 18. Возможные неисправности были указаны выше при описании стадии вакуумной откачки воздуха из измерительной системы.At the air inlet, care must be taken not to transfer the vacuum oil from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the
В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра необходимо без промедления выполнить действия, описанные выше, затем найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one of the parts of the differential pressure gauge, it is necessary to immediately carry out the steps described above, then find the cause of the device malfunction, eliminate it, and only then resume measuring work.
По окончании впуска давления атмосферного воздуха в вакуумную измерительную систему прибор приобретает состояние «А».At the end of the inlet pressure of atmospheric air into the vacuum measuring system, the device acquires state “A”.
Во время состояния «А» в приборе, открыв соответствующие люки защитного кожуха 1, снять с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 8 вакуумную колбу из стекла со шлифом 2. Разместить в ней исследуемую пробу продукта жидкой или пастообразной консистенции плотным слоем, или исследуемую пробу продукта твердой консистенции, предварительно измельченную острым кухонным ножом на кусочки размером 5-6 мм, также плотным слоем. Сухие порошкообразные пылеобразующие (сыпучие) продукты следует предварительно упаковывать в герметичные пакетики из тонкого паропроницаемого материала (промокательная бумага) во избежание загрязнения пылью внутренних полостей вакуумной манометрической установки. Исследуемая проба продукта размещается в колбе с помощью ложечки, лопаточки или палочки из пластика или дерева (инструменты из стекла и металла применять не следует), обязательно с плотным герметичным соприкосновением с внутренними стенками, в объеме (массой до 30-50 г), необходимом для нормального теплового контакта с гнездом из стекла вместе с амортизирующей прокладкой 4 с установленным в нем электронным термометром 6, на стеклянные шлифы нанести вакуумную смазку тонким слоем и обратно установить колбу, соблюдая герметичность соединения.During state “A” in the device, having opened the corresponding hatches of the protective casing 1, remove the vacuum flask from the glass with a thin section 2 from the hollow glass stopper with a thin section and an air inlet 2. Place a test sample of the product in a liquid or paste-like consistency in a dense layer, or the test sample product of solid consistency, previously crushed with a sharp kitchen knife into pieces of 5-6 mm in size, also with a dense layer. Dry powdery dust-forming (loose) products should be pre-packaged in sealed bags of thin vapor-permeable material (blotting paper) to avoid dust contamination of the internal cavities of the vacuum gauge installation. The test sample of the product is placed in a flask using a spoon, spatula or stick made of plastic or wood (glass and metal tools should not be used), be sure to have tight tight contact with the inner walls, in a volume (weighing up to 30-50 g) required normal thermal contact with the glass socket together with the shock-absorbing pad 4 with the electronic thermometer 6 installed in it, apply thin layer of vacuum grease to the glass sections and reinstall the flask, observing the tightness of the connection.
Установить под вакуумную колбу 2 охлаждающий ультратермостат с помощью шарнирных держателей. Предварительно на внутреннюю поверхность контактной охлаждающей чаши 25 из теплопроводящего материала, окруженной теплоизоляционным покрытием 26, равномерно нанести слой теплопроводящей пасты 27. С помощью шарнирных держателей завести контактную охлаждающую чашу вместе с термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 28 ТЭХ для левой измерительной части прибора точно под вакуумную колбу 2 для исследуемой пробы продукта и привести в плотное соприкосновение с целью обеспечения теплового контакта.Install a cooling ultra-thermostat under the vacuum flask 2 using the hinged holders. First, evenly apply a layer of heat-conducting
После проделанных манипуляций оператором прибора люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала обязательно должны быть закрыты.After the manipulations by the operator of the device, the hatches of the protective casing 1 made of transparent impact-resistant material must be closed.
С помощью пульта управления 38, руководствуясь показаниями диска индикации вместе со стрелкой-указателем 50, осуществить стадии работы прибора I, «В» (вручную включить вакуум-насос 24), II, III, «С» (вручную отключить вакуум-насос 24, провести тепловую выдержку вакуумных колб 2 и 3, включить в охлаждающих ультратермостатах термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ в режиме настройки и вручную осуществить настройку), «D» (включить в охлаждающих ультратермостатах термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ в активном режиме работы, провести тепловую выдержку вакуумных колб 2 и 3 и произвести замеры), IV.Using the
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние I и тем самым перекрыть подачу давления атмосферного воздуха в левую и правую вакуумные измерительные части прибора и подготовить последние для включения вакуум-насоса с целью последующей откачки воздуха из системы.Using the "Start" button on the
Включить вакуум-насос 24 вручную с помощью его индивидуального пульта управления (прибор в состоянии «В»).Turn on the vacuum pump 24 manually using its individual control panel (device in state “B”).
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние II и тем самым осуществить откачку воздуха вакуум-насосом 24 из вакуумной системы и дегазацию объекта измерения и объекта сравнения до тех пор, пока газовый манометр 21 не отобразит снижение избыточного давления воздуха внутри вакуумной измерительной части прибора до значения Ррабоч≅минус 1 атм и пока температура исследуемой пробы продукта внутри вакуумной колбы 2 и дистиллированной воды внутри вакуумной колбы 3, отображаемая электронными термометрами 6 и 7 (tп и tв) соответственно, не начнет снижаться.Using the “Start” button of the
При откачке воздуха нужно следить, чтобы не происходило перебрасывание вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб 2 и 3 или в левую и правую трубки для отвода воздуха 19 и центральную трубку для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, а также в вакуумную ловушку из стекла с пробкой и шлифами 22. Возможные неисправности были указаны выше при описании стадии вакуумной откачки воздуха из измерительной системы в процессе дегазации дистиллированной воды и вакуумного масла.When pumping air, you must ensure that there is no transfer of vacuum oil from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the
В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра 10 необходимо без промедления выключить вакуум-насос 24 с помощью его индивидуального пульта управления и также без промедления выполнить действия, описанные выше, затем найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one of the parts of the differential pressure gauge 10, it is necessary to immediately turn off the vacuum pump 24 using its individual control panel and also immediately carry out the steps described above, then find the cause of the device malfunction, eliminate it and only after that resume measuring work.
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние III и тем самым перекрыть подачу вакуума в измерительную систему.Using the "Start" button on the
Выключить вакуум-насос 24 с помощью его индивидуального пульта управления (прибор в состоянии «С»).Turn off the vacuum pump 24 using its individual control panel (device in state “C”).
На стадии работы прибора «С» после выключения вакуум-насоса осуществить тепловую выдержку вакуумных колб 2 и 3 до тех пор, пока температура исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды, отображаемая электронными термометрами 6 и 7 (tп и tв) соответственно, не стабилизируется. Включить с помощью пульта управления 38 в охлаждающих ультратермостатах термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ в режиме настройки. Вручную осуществить настройку устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ, руководствуясь показаниями с блоков сравнения значений напряжения электрического тока 45 и 46 и добиваясь строго нулевого значения разности электрических напряжений (потенциалов), отображаемого их вольтметрами, соответственно для левой и правой измерительных частей прибора.At the stage of operation of the device "C" after turning off the vacuum pump, heat the
На стадии работы прибора «D» включить с помощью пульта управления 38 в охлаждающих ультратермостатах соответственно для левой и правой измерительных частей прибора термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ в активный режим работы, который отображается сигнальными лампами 43 и 44 работы ТЭХ, после чего осуществить тепловую выдержку вакуумной колбы 2 вместе с исследуемой пробой продукта и вакуумной колбы 3 вместе с дистиллированной водой до тех пор, пока не стабилизируются показания амперметров 41 и 42 ТЭХ.At the stage of operation of the device "D", using the
Затем производятся замеры путем снятия показаний с электронных термометров 6 и 7, отображающих температуру исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды tп и tв соответственно, и с жидкостного дифференциального манометра из стекла 10 с вакуумным маслом, отображающего высоту столба рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью исследуемой пробы продукта Нп и высоту столба рабочей жидкости под давлением водяного пара над поверхностью дистиллированной воды Нв, с помощью микрометрической измерительной шкалы 11 и оптической измерительной системы 12 с начальной точкой отсчета Н0=0 мм водн. ст. Высота столба/уровня рабочей жидкости в трубках манометра измеряется строго вдоль вертикальной оси по нижней точке мениска и с точностью до ±0,01 мм или ±0,001 мм. При проведении замеров с помощью линейного микроскопа, то есть катетометра (марка КМ-8 или В-630), он должен быть установлен в строго вертикальном положении по уровням (в соответствии с инструкцией по эксплуатации). В процессе измерения также контролируется надежность стабилизации разности уровней (разности высот) столба рабочей жидкости внутри дифференциального манометра во времени. Точность измерения температуры пробы продукта и дистиллированной воды должна составлять от ±(0,1-0,3) до ±(0,01-0,05)°C.Then measurements are made by taking readings from electronic thermometers 6 and 7, which display the temperature of the test sample of the product and distilled water t p and t in, respectively, and from a liquid differential pressure gauge made of glass 10 with vacuum oil, which displays the height of the working fluid column under water vapor pressure above the surface of the test sample of the product N p and the height of the column of the working fluid under the pressure of water vapor above the surface of distilled water N in , using a micrometer measuring scale 11 and optical measuring system 12 with an initial reference point H 0 = 0 mm aq. Art. The height of the column / level of the working fluid in the pressure gauge tubes is measured strictly along the vertical axis at the lower point of the meniscus and with an accuracy of ± 0.01 mm or ± 0.001 mm. When conducting measurements using a linear microscope, that is, a cathetometer (grade KM-8 or B-630), it should be installed in a strictly vertical position in levels (in accordance with the instruction manual). The measurement process also controls the reliability of stabilization of the difference in levels (height difference) of the working fluid column inside the differential pressure gauge in time. The accuracy of measuring the temperature of the sample product and distilled water should be from ± (0.1-0.3) to ± (0.01-0.05) ° C.
При работе на вакуумном манометрическом приборе необходим непрерывный контроль хода процесса измерения. При этом главным является исключение перебрасывания рабочей жидкости дифференциального манометра 10 в колбы с исследуемой пробой продукта и дистиллированной водой. Перебрасывание рабочей жидкости в дифференциальном манометре возможно вследствие недостаточной откачки вакуумной измерительной системы или нарушения ее герметичности. В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра необходимо без промедления выполнить действия, описанные выше, затем найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.When working on a vacuum gauge, continuous monitoring of the measurement process is necessary. In this case, the main thing is to prevent the transfer of the working fluid of the differential pressure gauge 10 into flasks with the studied sample of the product and distilled water. The transfer of the working fluid in the differential pressure gauge is possible due to insufficient pumping of the vacuum measuring system or a violation of its tightness. In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one of the parts of the differential pressure gauge, it is necessary to immediately carry out the steps described above, then find the cause of the device malfunction, eliminate it, and only then resume measuring work.
После проведения замеров выключить с помощью пульта управления 38 в охлаждающих ультратермостатах термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ из активного режима работы. При этом сигнальные лампы 43 и 44 работы ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора погаснут.After taking measurements, turn off the
С помощью кнопки «Пуск» пульта управления 38 перевести прибор в состояние IV и тем самым открыть подачу давления воздуха через патрубки впуска атмосферного воздуха 17 и 18 в левую и правую вакуумные измерительные части прибора соответственно. При этом будет отмечаться характерный шипящий звук в течение нескольких секунд, после чего станет возможным вращение вакуумных колб 2 и 3 вокруг их оси под небольшим усилием. Левая и правая трубки для отвода воздуха 19 и центральная трубка для отвода воздуха 20 из вакуумной измерительной части прибора, а также вакуумная ловушка из стекла с пробкой и шлифами 22 остаются находиться под вакуумным давлением. Газовый манометр 21 будет отображать значение избыточного давления воздуха внутри вакуумной системы прибора Рвозд≈минус 1 Атм.Using the “Start” button on the
На стадии впуска давления атмосферного воздуха в вакуумную систему прибора нужно следить, чтобы не происходило перебрасывание вакуумного масла из жидкостного дифференциального манометра 10 в одну из вакуумных колб 2 и 3. Возможные неисправности были указаны выше при описании стадии общего впуска давления атмосферного воздуха в вакуумную измерительную систему прибора при осуществлении процесса дегазации дистиллированной воды в вакуумной колбе 3 и вакуумного масла в дифференциальном манометре 10 методом вакуумной откачки воздуха.At the stage of atmospheric air pressure inlet into the vacuum system of the device, it is necessary to ensure that the vacuum oil does not transfer from the liquid differential pressure gauge 10 to one of the
В случае непрерывного повышения уровня рабочей жидкости в одной из частей дифференциального манометра 10 необходимо без промедления выполнить действия, описанные выше, затем найти причину неисправности прибора, устранить ее и только после этого возобновить измерительные работы.In the case of a continuous increase in the level of the working fluid in one of the parts of the differential pressure gauge 10, it is necessary to immediately carry out the steps described above, then find the cause of the malfunction of the device, eliminate it, and only then resume measuring work.
По окончании впуска давления атмосферного воздуха в вакуумную измерительную систему прибор приобретает состояние «А».At the end of the inlet pressure of atmospheric air into the vacuum measuring system, the device acquires state “A”.
Измерение завершено. Устройство готово к исследованию нового образца пищевого продукта или окончанию цикла экспериментальных работ.Measurement completed. The device is ready for the study of a new sample of food product or the end of the cycle of experimental work.
Во время состояния «А» в приборе, открыв соответствующие люки защитного кожуха 1, отвести из под вакуумной колбы 2 охлаждающий ультратермостат для левой измерительной части прибора с помощью шарнирных держателей. После этого незамедлительно снять (и протереть начисто салфеткой) с внешней поверхности колбы теплопроводящую пасту, переместить ее на внутреннюю поверхность контактной охлаждающей чаши 25 из теплопроводящего материала и равномерно распределить слой теплопроводящей пасты 27.During state “A” in the device, having opened the corresponding hatches of the protective casing 1, remove the cooling ultra-thermostat for the left measuring part of the device from under the vacuum flask 2 using hinged holders. After that, immediately remove (and wipe clean with a napkin) the heat-conducting paste from the outer surface of the flask, move it to the inner surface of the
Затем снять с полой стеклянной пробки со шлифом и воздухоприемником 8 вакуумную колбу из стекла со шлифом 2. Удалить из нее исследуемую пробу продукта с помощью ложечки, лопаточки или палочки из пластика или дерева (инструменты из стекла и металла применять не следует) и внутреннюю поверхность колбы тщательно насухо протереть сухой тканевой или бумажной салфеткой (вату и шерсть использовать запрещено). При необходимости (трудноудаляемые, в том числе жировые, загрязнения) колбу следует вымыть водой с использованием моющих (неабразивных) средств, тщательно ополоснуть чистой водой и просушить сухой тканевой или бумажной салфеткой. В этом случае необходимо полностью поменять вакуумную смазку на поверхности шлифа колбы.Then remove from the hollow glass cork with a thin section and air inlet 8 a vacuum flask made of glass with a thin section 2. Remove the test sample of the product from it using a spoon, spatula or stick made of plastic or wood (glass and metal tools should not be used) and the inner surface of the flask Wipe thoroughly with a dry cloth or paper towel (do not use cotton wool or wool). If necessary (difficult to remove, including grease, contaminants), the flask should be washed with water using detergents (non-abrasive), thoroughly rinsed with clean water and dried with a dry cloth or paper towel. In this case, it is necessary to completely change the vacuum lubricant on the surface of the bulb flange.
Только после этого можно разместить в колбе исследуемую пробу продукта точно таким же образом, как и в предыдущем случае, или оставить колбу пустой по окончании цикла экспериментальных работ.Only after this can the test sample of the product be placed in the flask in exactly the same way as in the previous case, or the flask can be left empty at the end of the experimental work cycle.
На шлифы вакуумной колбы из стекла и полой стеклянной пробки с воздухоприемником нанести вакуумную смазку равномерным тонким слоем и обратно установить колбу, соблюдая герметичность соединения.On thin sections of a vacuum flask made of glass and a hollow glass cork with an air receiver, apply vacuum grease with an even thin layer and reinstall the flask, observing the tightness of the connection.
С помощью шарнирных держателей установить под вакуумную колбу 2 для исследуемой пробы продукта охлаждающий ультратермостат, завести контактную охлаждающую чашу 25 из теплопроводящего материала вместе с термоэлектрическим элементом (элемент Пельтье) 28 ТЭХ точно под вакуумную колбу и привести в плотное соприкосновение с целью обеспечения теплового контакта.Using hinged holders, install a cooling ultra-thermostat under a vacuum flask 2 for the product sample under investigation, insert a
После проделанных манипуляций оператором прибора люки защитного кожуха 1 из прозрачного ударопрочного материала обязательно должны быть закрыты.After the manipulations by the operator of the device, the hatches of the protective casing 1 made of transparent impact-resistant material must be closed.
Подобным образом осуществляется замена/удаление дистиллированной воды в вакуумной колбе из стекла со шлифом 3. Воду можно удалять и вносить соответственно методом прямого слива и налива из химического стакана, но после этого необходимо полностью поменять вакуумную смазку на поверхности шлифа колбы. Для удаления и внесения воды в колбу удобнее применять пластиковый сифон, пипетку или медицинский шприц, оснащенный пластиковой трубкой вместо иглы. Металлические и стеклянные трубки, сифоны, пипетки, бюретки, иглы на шприцах использовать запрещено.In a similar way, the distilled water is replaced / removed in a vacuum flask made of glass with a
Далее весь вышеописанный цикл проведения измерения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевом продукте повторяется для нового исследуемого образца.Further, the entire cycle described above for measuring the partial pressure of water vapor and the activity of water in the food product is repeated for a new test sample.
Во время эксплуатации вакуумного манометрического прибора необходимо принимать меры по предотвращению загрязнения рабочего тела (вакуумное масло) внутри вакуум-насоса (вакуумной установки) водным конденсатом. При использовании роторного масляного двухступенчатого вакуум-насоса марки "RV 5" (объемная производительность 5 м3/час или приблизительно 1,389 л/сек, достигаемая глубина вакуума 10-3 мм рт.ст., производство компании 
Внимание! Перед выключением вакуум-насоса необходимо закрыть продувной (продувочный) игольчатый вентиль во избежание вытекания через него вакуумного масла.Attention! Before turning off the vacuum pump, it is necessary to close the purge (purge) needle valve to prevent leakage of vacuum oil through it.
При необходимости вакуум-насос (вакуумная установка) оснащается азотной ловушкой (осушитель воздуха с жидким кипящим азотом) вместе с краном для периодического слива водного конденсата.If necessary, the vacuum pump (vacuum unit) is equipped with a nitrogen trap (air dryer with boiling liquid nitrogen) together with a tap for periodic drainage of water condensate.
После проведения необходимых замеров для исследуемых образцов пищевых продуктов по формулам 1 - 4 и таблице вычисляются значения определяемых параметров.After carrying out the necessary measurements for the studied food samples, the values of the determined parameters are calculated according to formulas 1 - 4 and the table.
Значение парциального давления водяного пара над поверхностью исследуемого образца пищевого продукта при установившейся температуре (tп, °C) во время его выдержки в изотермических условиях (прибор в состоянии «D») равно:The value of the partial pressure of water vapor above the surface of the studied sample of the food product at a steady temperature (t p , ° C) during its exposure to isothermal conditions (device in the state "D") is equal to:
давление в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.)TABLE OF DRY SATURATED WATER VAPOR BY TEMPERATURES,
pressure in millimeters of water (mm aq)
давление в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.) (продолжение)TABLE OF DRY SATURATED WATER VAPOR BY TEMPERATURES,
pressure in millimeters of water (mm aq) (continued)
где Pп - парциальное давление водяного пара над поверхностью пищевого продукта при значении температуры tп, мм водного столба (мм водн. ст.);where P p is the partial pressure of water vapor above the surface of the food product at a temperature t p , mm of water column (mm aq.);
P(tв) - табличное значение давления насыщенного водяного пара при значении температуры tв, мм водн. ст. (см. таблицу);P (t in ) is the tabular value of the pressure of saturated water vapor at a temperature value of t in , mm aq. Art. (see table);
tп и tв - установившиеся значения температуры, отображаемые электронным термометром 6 вакуумной колбы 2 для исследуемой пробы продукта и электронным термометром 7 вакуумной колбы 3 для дистиллированной воды соответственно, °C;t p and t in - steady-state temperature values displayed by the electronic thermometer 6 of the vacuum flask 2 for the test sample of the product and the electronic thermometer 7 of the
Нп и Нв - установившиеся уровни рабочей жидкости в дифференциальном манометре 10 под давлением водяного пара над поверхностями исследуемого образца продукта и дистиллированной воды соответственно, мм водн. ст.N p and N in - steady-state levels of the working fluid in the differential pressure gauge 10 under the pressure of water vapor over the surfaces of the test sample of the product and distilled water, respectively, mm aq. Art.
Значение термодинамической активности воды в исследуемом образце пищевого продукта при установившейся температуре (tп, °C) во время его выдержки в изотермических условиях (прибор в состоянии «D») равно:The value of the thermodynamic activity of water in the test sample of a food product at a steady temperature (t p , ° C) during its exposure to isothermal conditions (device in the state "D") is equal to:
или or
где P(tп) - табличное значение давления насыщенного водяного пара при значении температуры tп, мм водн. ст. (см. таблицу).where P (t p ) is the tabular value of the pressure of saturated water vapor at a temperature value of t p , mm aq. Art. (see table).
Универсальный термодинамический показатель активности воды, найденный при установившейся температуре исследуемой пробы продукта (tп, °C), имеет практически такое же значение в диапазоне от криоскопической температуры до температуры кипения влаги в продукте (при различном значении барометрического давления) или температуры начала денатурации белковых веществ. Поэтому данный показатель можно использовать для определения парциального давления водяного пара над поверхностью пищевого продукта при различных значениях температуры с помощью таблицы сухого насыщенного водяного пара по температурам (см. таблицу) расчетным методом при инженерных и технологических вычислениях:The universal thermodynamic indicator of water activity, found at the steady-state temperature of the studied sample of the product (t p , ° C), has practically the same value in the range from cryoscopic temperature to the boiling point of moisture in the product (at different values of barometric pressure) or the temperature of the onset of denaturation of protein substances . Therefore, this indicator can be used to determine the partial pressure of water vapor above the surface of the food product at various temperatures using the table of dry saturated water vapor by temperature (see table) by the calculation method in engineering and technological calculations:
где Рп1 - искомое значение парциального давления водяного пара над поверхностью пищевого продукта при заданном значении температуры tп1, мм водн. ст.;where P n1 - the desired value of the partial pressure of water vapor above the surface of the food product at a given temperature value t n1 mm aq. st .;
P(tп1) - табличное значение давления насыщенного водяного пара при заданном значении температуры tп1, мм водн. ст. (см. таблицу);P (t n1) - tabulated value of pressure of saturated water vapor at a predetermined temperature value t n1 mm aq. Art. (see table);
aw - экспериментально определенное значение термодинамической активности воды в исследуемой пробе продукта при значении температуры tп, ед. aw;a w is the experimentally determined value of the thermodynamic activity of water in the studied sample of the product at a temperature t p , unit a w ;
tп - установившееся значение температуры, отображаемое электронным термометром 6 вакуумной колбы 2 для исследуемой пробы продукта, °C;t p - the steady-state temperature value displayed by the electronic thermometer 6 of the vacuum flask 2 for the studied sample of the product, ° C;
tп1 - заданное значение температуры для нахождения парциального давления водяного пара над поверхностью пищевого продукта, °C.t p1 - setpoint temperature to find the partial pressure of water vapor above the surface of the food product, ° C.
Для удобства измерений уровней рабочей жидкости в дифференциальном манометре из стекла и вычислений значений давления водяного пара они выражены в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.). Один миллиметр ртутного столба равен 13,58 миллиметрам водного столба (1 мм рт.ст.=13,58 мм водн. ст.) или 133,322 Н/м2, то есть паскаль (Па). Один миллиметр водного столба равен 9,81 Н/м2 {1 мм водн. ст.=9,81 Н/м2 (Па)}.For the convenience of measuring the levels of the working fluid in a differential pressure gauge made of glass and calculating the values of water vapor pressure, they are expressed in millimeters of water column (mm water column). One millimeter of mercury is 13.58 millimeters of water (1 mmHg = 13.58 mmHg) or 133.322 N / m 2 , i.e. Pascal (Pa). One millimeter of water is 9.81 N / m 2 {1 mm aq. St. = 9.81 N / m 2 (Pa)}.
Для удобства применения формул 1-4 при определении (вычислении) парциального давления водяного пара и активности воды в исследуемых пищевых продуктах на основе таблицы, представленной в работе [Рогов И.А. Определение активности воды мяса и мясопродуктов / И.А.Рогов, Г.П.Казюлин, И.М.Тюгай, У.Ч.Чоманов, Д.А.Кузнецов. Метод, указ. к лаб. раб. для студ. спец. 1009 и 1718. - М.: МТИММП, 1987. - 7 с.], автором настоящего изобретения составлена подробная таблица сухого насыщенного водяного пара в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.) по температурам (см. таблицу). Она рассчитана методом интерполяции с шагом изменения значения температуры +0,1°C, соответствующего разрешающей способности (или дискретности значений) электронных термометров 6 и 7, применяющихся в вакуумном манометрическом приборе.For the convenience of applying formulas 1-4 in determining (calculating) the partial pressure of water vapor and water activity in the studied food products based on the table presented in the work [Rogov I.A. Determination of water activity of meat and meat products / I.A. Rogov, G.P. Kazyulin, I.M. Tyugay, U.Ch. Chomanov, D.A. Kuznetsov. Method, decree to the lab. slave for stud. specialist. 1009 and 1718. - M .: MTIMMP, 1987. - 7 pp.], The author of the present invention has compiled a detailed table of dry saturated water vapor in millimeters of water column (mm water column) by temperature (see table). It is calculated by interpolation with a step of changing the temperature value + 0.1 ° C, corresponding to the resolution (or discreteness of values) of electronic thermometers 6 and 7, used in a vacuum gauge.
По окончании серии измерительных работ вакуумные краны 13 и 14 рекомендуется оставлять в положении I - закрытие подачи давления атмосферного воздуха в вакуумную измерительную систему и подготовка к включению вакуум-насоса. В вакуумную ловушку 22 и в трубки для отвода воздуха 19 и 20 из вакуумной измерительной части прибора, находящиеся под вакуумным давлением, поступает атмосферный воздух за счет его свободного подсоса через неработающий вакуум-насос 24 посредством вакуумного шланга и патрубка откачки воздуха 23. При этом газовый манометр 21 отобразит повышение избыточного давления воздуха внутри вакуумной системы прибора до значения Рвозд≅0 атм.At the end of a series of measurements, it is recommended that the vacuum valves 13 and 14 be left in position I - closing the supply of atmospheric air pressure to the vacuum measuring system and preparing to turn on the vacuum pump. Under vacuum pressure, atmospheric air enters into the vacuum trap 22 and into the exhaust pipes 19 and 20 from the vacuum measuring part of the device under vacuum pressure due to its free suction through the idle vacuum pump 24 by means of a vacuum hose and an air evacuation pipe 23. In this case, the gas the manometer 21 will display the increase in excess air pressure inside the vacuum system of the device to a value of P air ≅ 0 atm.
После проведения серии экспериментов снимается или откидывается защитный кожух 1 устройства, от стеклянной части прибора отсоединяют механический синхронизированный привод 47. Стеклянные детали и узлы, в том числе вакуумная ловушка из стекла с пробкой и шлифами 22, очищаются от остатков исследуемой пробы продукта и жидкости, выделенной из пищевого продукта в процессе измерений, или от вакуумного масла. Затем их отмывают водой с моющим средством, промывают чистой водой и просушивают либо в сушильном шкафу, либо сухой тканевой или бумажной салфеткой, также можно на открытом воздухе.After a series of experiments, the protective casing 1 of the device is removed or tilted, the mechanical
При необходимости, например с целью консервации прибора и транспортировки, жидкостной дифференциальный манометр из стекла 10 освобождают от вакуумного масла и его внутреннюю полость промывают 96%-ным этиловым спиртом или ацетоном и просушивают на открытом воздухе.If necessary, for example, for the purpose of preserving the device and transportation, a liquid differential pressure gauge made of glass 10 is freed from vacuum oil and its internal cavity is washed with 96% ethyl alcohol or acetone and dried in the open air.
Во время разборки прибора с рабочих поверхностей всех стеклянных шлифов удаляется вакуумная смазка тампоном или салфеткой из мягкой ткани, смоченной 96%-ным этиловым спиртом или ацетоном.During disassembly of the device, vacuum grease is removed from the working surfaces of all glass sections with a swab or a soft tissue towel moistened with 96% ethanol or acetone.
После просушивания узлов и деталей стеклянной части прибора на рабочие поверхности всех стеклянных шлифов наносится вакуумная смазка тонким равномерным слоем. При консервации прибора, в том числе для последующей транспортировки, на стеклянные шлифы вакуумная смазка не наносится. Осуществляется сборка стеклянной части прибора, присоединяют механический синхронизированный привод 47 и закрывают эту часть конструкции защитным кожухом 1. Вакуумные краны 13 и 14 рекомендуется оставлять в положении IV - общий впуск давления атмосферного воздуха в систему.After drying the nodes and parts of the glass part of the device, vacuum grease is applied to the working surfaces of all glass sections with a thin uniform layer. When preserving the device, including for subsequent transportation, vacuum grease is not applied to glass sections. The glass part of the device is assembled, the mechanical
При консервации прибора, в том числе для последующей транспортировки, следует извлечь электронные термометры 6 и 7 из гнезд из стекла вместе с амортизирующими прокладками 4 и 5 вакуумных колб 2 и 3 соответственно. Также следует освободить внешние поверхности вакуумных колб 2 и 3 и внутренние поверхности контактных охлаждающих чаш из теплопроводящего материала 25 и 31 от слоя теплопроводящей пасты 27 и 33 в левой и правой измерительных частях прибора соответственно. Затем контактные поверхности протереть сухой мягкой тканевой салфеткой, при необходимости отмыть и просушить.When preserving the device, including for subsequent transportation, it is necessary to remove the electronic thermometers 6 and 7 from the glass sockets along with the shock-absorbing gaskets 4 and 5 of the
Является возможным с помощью описанного измерительного устройства определение парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах в замороженном состоянии, то есть при заданных оператором прибора значениях температуры, равной и меньшей криоскопической температуры. При использовании мощных термоэлектрических холодильников для вакуумных измерительных емкостей можно достичь снижения температуры исследуемой пробы продукта вплоть до криогидратного значения (tп≥-80 C°). Соответственно и дистиллированная вода в виде чешуйчатого льда или снега, размещенного внутри вакуумной колбы из стекла 3 плотным слоем, должна быть заморожена до такого же значения температуры (tв≥-80 C°). Размещать исследуемую пробу продукта внутри вакуумной колбы из стекла 2 во избежание ее растрескивания обязательно нужно в предварительно подмороженном состоянии после измельчения острым кухонным ножом на кусочки размером 5-6 мм также плотным слоем.It is possible using the described measuring device to determine the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products in a frozen state, that is, when the temperature set by the operator of the device is equal to or lower than the cryoscopic temperature. When using powerful thermoelectric refrigerators for vacuum measuring vessels, it is possible to achieve a decrease in the temperature of the product sample under investigation up to a cryohydrate value (t p ≥ -80 C °). Accordingly, distilled water in the form of flake ice or snow, placed inside a vacuum flask made of
Процедура проведения замеров в этом случае отличается только порядком работы на охлаждающих ультратермостатах для вакуумных колб. Термоэлектрические элементы 28 и 34 ТЭХ для вакуумных колб 2 и 3 следует включать с помощью пульта управления 38 сразу в активный режим работы (состояние прибора «D»), без применения предварительной настройки (состояние прибора «С»). Установка режима работы термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ на требуемое фиксированное значение температуры во время этой стадии работы прибора осуществляется оператором вручную (плавно) с помощью устройств управления напряжением электрического тока 39 и 40 ТЭХ самостоятельно для левой и правой измерительных частей прибора по показаниям электронных термометров 6 и 7, отображающих текущее значение температуры tп и tв внутри вакуумных колб 2 и 3 соответственно исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды.The measurement procedure in this case differs only in the operating procedure on cooling ultra-thermostats for vacuum flasks.
Также перед осуществлением процесса впуска атмосферного воздуха в вакуумную измерительную часть прибора необходимо разморозить исследуемую пробу продукта и, при необходимости, дистиллированную воду по причине возможного смерзания их частиц, руководствуясь показаниями электронных термометров 6 и 7 для определения момента завершения процесса оттаивания самостоятельно для каждого объекта. В эти моменты времени на их дисплеях должно быть отображено значение температуры исследуемой пробы продукта и дистиллированной воды, равное t≥tкр+1,0, °C, где tкр - криоскопическая температура исследуемой пробы продукта, °C, и t≥+1,0°C соответственно.Also, before carrying out the process of atmospheric air inlet into the vacuum measuring part of the device, it is necessary to thaw the test sample of the product and, if necessary, distilled water due to the possible freezing of their particles, being guided by the readings of electronic thermometers 6 and 7 to determine the moment of completion of the defrosting process independently for each object. At these times, their displays should show the temperature of the test sample of the product and distilled water equal to t≥t cr +1.0, ° C, where t cr is the cryoscopic temperature of the test sample of the product, ° C, and t≥ + 1 , 0 ° C, respectively.
Оснащение прибора функцией размораживания объектов внутри вакуумных измерительных емкостей потребует небольших изменений в электрической схеме измерительного устройства (фиг.2). В ней должно быть предусмотрено осуществление пультом управления 38 короткого замыкания рабочих клемм термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ. При этом компактные вентиляторы 30 и 36 воздушных охлаждающих радиаторов 29 и 35 ТЭХ соответственно для левой и правой измерительных частей прибора должны работать в нормальном режиме. Таким образом включается в работу система электрического оттаивания (СЭО) для вакуумных колб 2 и 3, действующая на основе явления обратимости термоэлектрического эффекта и внутреннего сопротивления элемента Пельтье термоэлектрического холодильника.Equipping the device with the function of defrosting objects inside the vacuum measuring vessels will require small changes in the electrical circuit of the measuring device (figure 2). It should provide for the implementation of the
В измерительном устройстве осуществляется оттаивание исследуемой пробы продукта в вакуумной колбе 2 и дистиллированной воды в вакуумной колбе 3 после проведения замеров в замороженном состоянии соответственно для левой и правой измерительных частей прибора с помощью самих же термоэлектрических элементов 28 и 34 ТЭХ посредством контактных охлаждающих чаш из теплопроводящего материала 25 и 31, окруженных теплоизоляционным покрытием 26 и 32, и слоя теплопроводящей пасты 27 и 33, которые в режиме размораживания работают как СЭО. Пуск СЭО производится путем короткого замыкания рабочих клемм термоэлектрических элементов (элементы Пельтье) 28 и 34 ТЭХ с помощью тумблера пульта управления 38. Функционирует СЭО под воздействием разности температур контактных охлаждающих чаш из теплопроводящего материала 25 и 31, соприкасающихся с вакуумными колбами 2 и 3 вместе с замороженными исследуемой пробой продукта и дистиллированной водой соответственно, и на воздушных охлаждающих радиаторах 29 и 35, обдуваемых воздухом окружающей среды компактными вентиляторами 30 и 36 радиаторов ТЭХ для левой и правой измерительных частей прибора соответственно. Элементы Пельтье работают в режиме термоэлектрического генератора и за счет своего же внутреннего сопротивления выделяют тепловую энергию, передаваемую контактным охлаждающим чашам и вакуумным колбам с замороженными объектами внутри.In the measuring device, the test sample of the product in the vacuum flask 2 and distilled water in the
По окончании процесса размораживания на пульте управления тумблер управления работой термоэлектрических элементов переводится в нейтральное положение, тем самым подготавливая техническое средство к очередному замеру. Осуществляется замена или удаление исследуемой пробы продукта из вакуумной колбы 2 и, при необходимости, дистиллированной воды из вакуумной колбы 3.At the end of the defrosting process on the control panel, the toggle switch for controlling the operation of thermoelectric elements is switched to the neutral position, thereby preparing the technical tool for the next measurement. The test sample of the product is replaced or removed from the vacuum flask 2 and, if necessary, distilled water from the
Возможен вариант автоматического включения и выключения СЭО, сопровождающихся соответствующими сигналами устройств индикации [пат. RU 2412437 С1, МПК7 G01N 33/02 (2006.01). Измерительное устройство портативной конструкции для определения криоскопической температуры и активности воды в высоковлажных пищевых продуктах. / Юзов С.Г. (RU); заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии». - №2009140021/13(056825); заявл. 30.10.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. №5. - 12 с.: 1 ил.].The option of automatically turning on and off the SEA, accompanied by the corresponding signals of the indicating devices [US Pat. RU 2412437 C1, IPC 7 G01N 33/02 (2006.01). Portable design measuring device for determining cryoscopic temperature and water activity in high-moisture food products. / Yuzov S.G. (RU); applicant and patent holder GOU VPO “Moscow State University of Applied Biotechnology”. - No. 2009140021/13 (056825); declared 10/30/2009; publ. 02/20/2011, Bull. No. 5. - 12 p.: 1 ill.].
Преимущество манометрического метода определения активности воды в пищевых продуктах заключается в его действии в широком диапазоне - от 0,0000 до 1,0000 ед. aw, без предварительного проведения калибровки технического средства. Оснащение вакуумного манометрического прибора охлаждающими ультратермостатами на основе элементов Пельтье с точной оперативной системой управления позволяет значительно сократить продолжительность процесса измерения при высокой точности определения активности воды и парциального давления водяного пара в пищевом продукте.The advantage of the manometric method for determining the activity of water in food products is its effect in a wide range - from 0.0000 to 1.0000 units. a w , without first calibrating the hardware. Equipping a vacuum gauge with cooling ultra-thermostats based on Peltier elements with an accurate operational control system can significantly reduce the duration of the measurement process with high accuracy in determining the activity of water and the partial pressure of water vapor in the food product.
Возможна также автоматизация операций настройки охлаждающих ультратермостатов вакуумных измерительных емкостей/колб, включение и выключение их активного режима работы при проведении замеров на приборе.It is also possible to automate tuning operations of cooling ultra-thermostats of vacuum measuring vessels / flasks, turning their active mode on and off during measurements on the device.
Описанное в настоящем изобретении измерительное устройство содержит весьма несложную программу (алгоритм) управления работой прибором, которая заложена в автоматическом коммутаторе электромеханического привода, состоящем из электрических контактов и бегунка или из герконов и подвижного постоянного магнита. За счет применения электромеханического привода вместе с автоматическим коммутатором для вращения вакуумных кранов прибора повышается надежность и безопасность устройства, удобство в его обслуживании, а также оперативность работы его вакуумной измерительной части, что позволяет дополнительно сократить продолжительность и трудоемкость процесса измерения. Конструкция прибора средней сложности, что позволяет обслуживающему персоналу обучиться методике работы за относительно короткое время. Кроме того, проведение анализа не требует специальных сложных вычислений значения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах, применяются лишь элементарные вычисления с помощью формул и таблицы.The measuring device described in the present invention contains a very simple program (algorithm) for controlling the operation of the device, which is embedded in the automatic switch of an electromechanical drive, consisting of electrical contacts and a slider, or of reed switches and a movable permanent magnet. Due to the use of an electromechanical drive together with an automatic switch to rotate the vacuum valves of the device, the reliability and safety of the device, the convenience of its maintenance, as well as the efficiency of its vacuum measuring part are increased, which further reduces the duration and complexity of the measurement process. The design of the device is of medium complexity, which allows maintenance personnel to learn how to work in a relatively short time. In addition, the analysis does not require special complex calculations of the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products, only elementary calculations using formulas and tables are used.
В данном изобретении возможна автоматизация вычислений по результатам замеров при оснащении измерительного устройства блоком обработки информации (стабилизированных показаний с электронных термометров в вакуумных измерительных емкостях/колбах) на основе микропроцессора при наличии ручной компактной клавиатуры, с помощью которой оператор прибора будет осуществлять ввод зафиксированных им показаний с жидкостного дифференциального манометра из стекла посредством микрометрической измерительной шкалы и оптической измерительной системы.In this invention, it is possible to automate calculations based on the results of measurements when the measuring device is equipped with an information processing unit (stabilized readings from electronic thermometers in vacuum measuring containers / flasks) based on a microprocessor with a compact handheld keyboard, with which the device operator will enter the readings recorded by him with glass differential pressure gauge with a micrometer measuring scale and an optical measuring system theme.
Прибор на основе вакуумных измерительных емкостей/колб, жидкостного дифференциального манометра и вакуумных кранов из стекла предлагается для проведения научно-исследовательских работ и учебного процесса, но также применим для проектирования режимов технологической обработки (но не для их регулирования непосредственно в цехе!) и контроля качества пищевых продуктов при промышленном производстве в лабораторных условиях.A device based on vacuum measuring containers / flasks, a liquid differential pressure gauge and vacuum glass cranes is proposed for scientific research and the educational process, but is also applicable for the design of technological processing modes (but not for their regulation directly in the workshop!) And quality control food products in industrial production in the laboratory.
Технический результатTechnical result
Вакуумный манометрический прибор для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах разработан с учетом результатов, полученных в Проблемной научно-исследовательской лаборатории электрофизических методов обработки пищевых продуктов (ПНИЛЭФМОПП) МГУ прикладной биотехнологии. Измерительное устройство предназначено для научных исследований, инновационных технологических разработок, производственно-контрольных работ в лабораторных условиях и учебных занятий со студентами.The vacuum gauge for determining the partial pressure of water vapor and water activity in food products was developed taking into account the results obtained at the Problem Research Laboratory of Electrophysical Methods of Food Processing (PNIEFMOPP) of Moscow State University of Applied Biotechnology. The measuring device is intended for scientific research, innovative technological developments, production and control work in the laboratory and training sessions with students.
С помощью экспериментального лабораторного измерительного устройства для определения парциального давления водяного пара и активности воды в продуктах манометрическим методом, в конструкции которого использовались электронные цифровые термометры на основе платинового датчика электрического сопротивления (марка "Checktemp 1", фирма "Hanna instruments", Германия), со значением допустимой погрешности измерения до ±0,2°C, была показана возможность определять значение активности воды пищевых продуктов с погрешностью измерения до ±0,005 ед. aw при термостатировании вакуумных измерительных емкостей/колб с исследуемой пробой продукта и дистиллированной водой с помощью холодной водопроводной воды.Using an experimental laboratory measuring device to determine the partial pressure of water vapor and water activity in products using a manometric method, the design of which was used electronic digital thermometers based on a platinum resistance sensor (brand "Checktemp 1", company "Hanna instruments", Germany), with the value of the permissible measurement error to ± 0.2 ° C, the ability to determine the value of the activity of water of food products with a measurement error of up to ± 0.005 units was shown. a w for thermostating of vacuum measuring containers / flasks with the sample of the product under study and distilled water using cold tap water.
При проведении лабораторных испытаний была показана надежность и сравнительная дешевизна технического, в том числе конструктивного, исполнения применяемого вакуумного манометрического измерительного устройства для исследования пищевых продуктов и сырья. Получены результаты экспериментального определения активности воды высокой точности в образцах, отобранных во время опытных выработок экспериментальной продукции. В ходе определения активности воды в образцах мясной и молочной продукции было показано, что точность используемого метода в лабораторной версии предлагаемого устройства составляет в среднем ±(0,01-0,005) ед. aw, что сопоставимо со значением допустимой погрешности измерения для современных анализаторов активности воды пищевых продуктов импортного производства, применяющихся в производственном технологическом контроле. Для увеличения точности измерения до ±(0,001-0,0005) ед. aw следует использовать электронные цифровые термометры со значением допустимой погрешности измерения до ±(0,01-0,05)°C, например, на основе платинового датчика электрического сопротивления совместно с его узкополосной калибровкой в области рабочих значений температур.During laboratory tests, reliability and comparative cheapness of the technical, including structural, performance of the used vacuum gauge measuring device for the study of food products and raw materials was shown. The results of the experimental determination of the activity of high-precision water in samples taken during the experimental workings of experimental products are obtained. In the process of determining the activity of water in samples of meat and dairy products, it was shown that the accuracy of the method used in the laboratory version of the proposed device is on average ± (0.01-0.005) units. a w , which is comparable with the value of the permissible measurement error for modern analyzers of water activity of imported food products used in industrial technological control. To increase the measurement accuracy to ± (0.001-0.0005) units. a w electronic digital thermometers should be used with a permissible measurement error of up to ± (0.01-0.05) ° C, for example, based on a platinum resistance sensor together with its narrow-band calibration in the range of operating temperature values.
Точное и оперативное определение значения активности воды продукта (или равновесной относительной влажности над поверхностью продукта) является нужным в пищевых технологиях по причине возможности более обоснованного и точного выбора рационального режима термообработки и хранения сырья и продукции. Например, для разработки рационального режима сушки пищевых продуктов и ингредиентов получают экспериментальным методом изотерму десорбции (сорбции) водяного пара (воды), которая характеризует зависимость влагосодержания (U, кг воды/ кг сухого вещества) объекта сушки от значения равновесной относительной влажности воздуха (сокр. РОВ) над поверхностью продукта (φр, %). Для удобства проведения экспериментальных работ φр можно заменить значением активности воды (согласно практически достоверной зависимости: φp≅aw×100%). Также показатель активности воды имеет значение для расчета энергетических затрат на проведение процесса сушки продукта или пищевого ингредиента [Рогов И.А. Активность воды в многокомпонентных пищевых системах / И.А.Рогов, Л.Ф.Митасева, Н.С.Николаев, С.Г.Юзов. Учебно-методическое пособие. - М.: МГУПБ, 2009. - 67 с.].Accurate and prompt determination of the product water activity value (or equilibrium relative humidity above the product surface) is necessary in food technologies due to the possibility of a more reasonable and accurate choice of a rational regime of heat treatment and storage of raw materials and products. For example, to develop a rational drying regime for food products and ingredients, the isotherm of desorption (sorption) of water vapor (water) is obtained experimentally, which characterizes the dependence of the moisture content (U, kg of water / kg of dry matter) of the drying object on the value of the equilibrium relative air humidity (abbr. DOM) above the surface of the product (φ p ,%). For the convenience of experimental work, φ p can be replaced by the value of water activity (according to a practically reliable dependence: φ p ≅a w × 100%). Also, the indicator of water activity is important for calculating energy costs for the process of drying a product or food ingredient [Rogov I.A. Water activity in multicomponent food systems / I.A. Rogov, L.F. Mitaseva, N.S. Nikolayev, S.G. Yuzov. Teaching aid. - M .: MGUPB, 2009. - 67 p.].
Предлагаемое модернизированное измерительное устройство, в котором реализуется модифицированный манометрический метод определения активности воды, позволяет установить оптимальное значение относительной влажности воздуха при хранении пищевых продуктов для каждого их вида и ассортиментной принадлежности в отдельности, например колбасных и других мясных изделий, рыбных и молочных продуктов. Это позволит значительно снизить потери влаги по причине усушки продукта и одновременно увеличить его срок годности. В итоге разработан полуавтоматический вакуумный манометрический прибор для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических элементов, реализующий модифицированный манометрический метод с использованием точной настройки режима работы компактных термоэлектрических холодильников. По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемое измерительное устройство отличается большей безопасностью при эксплуатации, точностью и оперативностью измерения, а также надежностью и удобством в работе. Все детали, рабочие органы и другие узлы прибора, в том числе выполненные из стекла, а также расходные материалы являются типовыми - массового или мелкосерийного производства в лабораторной, электрической, электронной и радиоприборной технике. Дополнительным достоинством этой схемы является возможность работы от одного вакуум-насоса (вакуумной установки) одновременно нескольких вакуумных манометрических приборов для определения парциального давления водяного пара и активности воды в пищевых продуктах с охлаждающими ультратермостатами на основе термоэлектрических холодильников. При этом общими узлами будут вакуумная ловушка, газовый манометр, а в отдельных случаях - электромеханический привод для вакуумных кранов. Это техническое решение является особенно удобным при организации производственно-контрольных лабораторий на пищевых предприятиях.The proposed modernized measuring device, which implements a modified gauge method for determining water activity, allows you to set the optimal value of the relative humidity during storage of food products for each type and assortment separately, for example, sausage and other meat products, fish and dairy products. This will significantly reduce moisture loss due to drying of the product and at the same time increase its shelf life. As a result, a semi-automatic vacuum gauge device was developed to determine the partial pressure of water vapor and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric elements, which implements a modified gauge method using fine-tuning the operating mode of compact thermoelectric refrigerators. Compared with the closest analogue, the proposed measuring device is more safe during operation, accuracy and speed of measurement, as well as reliability and ease of use. All parts, working bodies and other components of the device, including those made of glass, as well as consumables are typical - mass or small-scale production in laboratory, electrical, electronic and radio equipment. An additional advantage of this scheme is the possibility of operating several vacuum gauges from one vacuum pump (vacuum unit) at the same time to determine the partial pressure of water vapor and the activity of water in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric refrigerators. In this case, the common nodes will be a vacuum trap, a gas manometer, and in some cases an electromechanical drive for vacuum cranes. This technical solution is especially convenient when organizing production and control laboratories at food enterprises.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112463/28A RU2463572C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112463/28A RU2463572C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2463572C1 true RU2463572C1 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=47079645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011112463/28A RU2463572C1 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463572C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607825C2 (en) * | 2014-09-29 | 2017-01-20 | Павел Евгеньевич Александров | Solid-state electrochemical sensor for determining water vapors partial pressures in randomly selected gas mixture |
| RU200951U1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING THE QUALITY OF MILK, VEGETABLE OIL AND OLIVE OIL |
| RU200950U1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING THE QUALITY OF MILK, VEGETABLE OIL AND OLIVE OIL |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1142778A1 (en) * | 1983-09-01 | 1985-02-28 | Северо-Кавказский Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургический Институт | Method of determination of residual gases in welded seams |
| RU2306551C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Method for measuring changes of partial gas pressures in a powerful electro-vacuum device |
| RU2412437C1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет прикладной биотехнологии" | Portable instrument for determining cryoscopic temperature and water activity in high moisture content food products |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011112463/28A patent/RU2463572C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1142778A1 (en) * | 1983-09-01 | 1985-02-28 | Северо-Кавказский Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургический Институт | Method of determination of residual gases in welded seams |
| RU2306551C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Method for measuring changes of partial gas pressures in a powerful electro-vacuum device |
| RU2412437C1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет прикладной биотехнологии" | Portable instrument for determining cryoscopic temperature and water activity in high moisture content food products |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607825C2 (en) * | 2014-09-29 | 2017-01-20 | Павел Евгеньевич Александров | Solid-state electrochemical sensor for determining water vapors partial pressures in randomly selected gas mixture |
| RU200951U1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING THE QUALITY OF MILK, VEGETABLE OIL AND OLIVE OIL |
| RU200950U1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-11-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING THE QUALITY OF MILK, VEGETABLE OIL AND OLIVE OIL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gatlin et al. | Freeze drying: a practical overview | |
| Gillespie et al. | The normal vapor pressure of crystalline iodine1 | |
| RU2463572C1 (en) | Vacuum manometric device for determining partial pressure of water vapour and water activity in food products with cooling ultra-thermostats based on thermoelectric coolers | |
| Aim | Measurement of vapor-liquid equilibrium in systems with components of very different volatility by the total pressure static method | |
| US4304119A (en) | Method and device for measuring the freezing point lowering | |
| CN202024922U (en) | Sample environment measuring device for milk freezing-point tester | |
| Campbell et al. | (Vapor+ liquid) equilibrium behavior of (n-pentane+ ethanol) at 372.7, 397.7, and 422.6 K | |
| RU145755U1 (en) | CAMERA FOR TESTING CONCRETE AND OTHER SOLID FRAME RESISTANCE MATERIALS | |
| CN109342493A (en) | A kind of measuring method of diesel oil wax precipitation point | |
| EP3372984A1 (en) | Gas-borne fine particle measuring instrument and clean environmental device | |
| US1443537A (en) | Apparatus for determining the freezing point of milk | |
| Ali et al. | Interactions of phenylalanine, tyrosine and histidine in aqueous caffeine solutions at different temperatures | |
| CN101701900B (en) | Device and method for testing absorbance by electric quantity method | |
| CN206696720U (en) | A kind of nine hole cryogenic thermostat bath apparatus | |
| US2601272A (en) | Apparatus and procedure for the determination of helium in gases | |
| Ellis | Errors inherent in the use of piston activated pipettes | |
| CN111788295B (en) | Liquid level measuring equipment for laboratory cabinet equipment | |
| CN209553926U (en) | A kind of sample retention devices and sample testing apparatus | |
| Crawford et al. | A method for the determination of freezing point of small quantities of biological fluids | |
| CN107942082A (en) | Biochemical analyzer | |
| CN108445201B (en) | Blood routine specimen detection method | |
| JP2009222541A (en) | Osmotic pressure measuring method and instrument by freezing point depressing method | |
| EP3165881A1 (en) | Method, device and system for estimating a liquid volume and appropriate gas pressure in a membrane expansion vessel | |
| RU2449267C1 (en) | Vacuum capillary device for determining amount of weakly bound moisture in food products | |
| Herington et al. | 46. The automatic recording of freezing-point curves |