Файл: Общая технология отрасли Часть 1.doc

- кондуктометрические методы, основанные на измерении электрической проводимости или сопротивления в цепи постоянного тока;

- емкостные методы, основанные на измерении диэлектрической проницаемости (емкости) в цепи переменного тока.

Измерение электрических характеристик материалов осуществляют электровлагомерами, состоящими из двух основных узлов – датчика и измерительного устройства. В кондуктометрических влагомерах датчиками являются электроды, подводящие ток к анализируемой пробе материала. При прохождении тока через пробу его сила изменяется в зависимости от влажности материала. В емкостных влагомерах (диэлькомерах) датчиком служит конденсатор с воздушным пространством, заполняемым исследуемой пробой. Изменение влажности материала преобразуется в изменение электрической емкости конденсатора.

Измерительное устройство (измеритель) состоит из электрической схемы и показывающего прибора (стрелочный гальванометр, конденсатор переменной емкости), шкала которого градуирована в процентах влажности или в условных единицах, для перевода которых в процент влажности служат специальные таблицы.

Главное преимущество электрометрических методов перед другими заключается в их оперативности, возможности получать результаты анализа через 1-2 минуты. Поэтому они пригодны и для автоматического контроля и управления ряда технологических процессов (хранения зерна и солода, сушки солода, дрожжей и других продуктов).

Для определения влажности кондуктометрическим методом применяют влагомеры различных конструкций, такие как ВП-4, ВЭ-2, ВЭ-2м, ВЭ-2м-65 и другие.

Таблица 1 – Влажность различных зерновых культур

Вопросы для самопроверки

1 Что называется влажностью материала?

2 Как классифицируются методы определения влаги?

3 Какие методы определения влаги относятся к прямым?

4 Какие методы определения влаги относятся к косвенным?

5 Как определяется влажность зерна методом высушивания до постоянной мас- сы?

6 Как определяется влажность зерна методом ускоренного высушивания?

7 Как определяется влажность сырых материалов?

8 Что представляет собой прибор Чижовой и как определяется влажность по этому методу?

9 Расскажите об электрометрических методах определения влажности.

Лабораторная работа №2

Методы определения концентрации сухих веществ в растворах и их сравнительная оценка

Концентрацией сухих веществ в растворах называют количественное содержание сухих веществ в определенном количестве раствора.

Различают понятия: истинные и видимые сухие вещества.

Истинными сухими веществами называют количество сухих веществ, определенное путем высушивания, видимыми сухими веществами – сухие вещества, определенные косвенным путем, на основании показателя, изменяющегося пропорционально изменению содержания сухих веществ: по плотности раствора или по его показателю преломления. Определение содержания истинных сухих веществ проводят, как и определение влажности, методом высушивания. Однако высушивание растворов занимает много времени, поэтому в контроле бродильных производств обычно определяют видимые сухие вещества по плотности или по показателю преломления растворов.

Цель работы. Определить концентрацию сухих веществ в различных растворах несколькими способами и дать их сравнительную оценку.

Приборы и материалы. Пикнометры; аналитические весы; цилиндр; рефрактометр; водяная баня; ареометры.

Определение видимых сухих веществ по плотности раствора

С изменением содержания сухих веществ в растворе (концентрации раствора) изменяется его плотность, что дает возможность по плотности раствора определить содержание в нем сухих веществ. Для определения плотности раствора часто применяют ареометры и пикнометры, реже – гидростатические весы.

Плотностью вещества (p) называется величина, измеряемая отношением массы данного вещества (m) к его объему (V):

. (3)

Размерность плотности в системе СИ кг/м³. Часто определяют не абсолютную плотность вещества, а относительную, представляющую собой отношение плотности исследуемого вещества к плотности стандартного вещества. В качестве стандартного вещества для жидкостей принимают воду при температуре 4⁰С и давлении 1,013 10⁵ Па. Относительная плотность вещества является безразмерной величиной. Для определения относительной плотности исследуемой жидкости следует массу исследуемого вещества разделить на массу воды, находящейся в одном и том же объеме /3/:

, (4)

где d – относительная плотность исследуемого вещества по отношению к

плотности воды;

p – плотность исследуемого вещества, кг/м³;

p₁ – плотность воды, кг/м³;

m – масса исследуемого вещества, кг;

m₁ – масса воды, кг;

V – объем исследуемого вещества и воды, м³.

Относительная плотность вещества изменяется в зависимости от плотности исследуемого и стандартного вещества и обозначается обычно символом d с соответствующими индексами: ,

t₁ – температура исследуемого вещества;

t₂ – температура воды.

Для одного и того же раствора величина всегда будет больше, чем величина , так как плотность воды при 4⁰С больше, чем при 20⁰С. Для перевода плотности вещества, отнесенной к массе воды при 20⁰С, в плотность, отнесенную к массе воды при 4⁰С и обратно, пользуются следующими формулами:

= · 0,99823; (5)

= · 1,00177, (6)

где 0,99823 – плотность воды при 4⁰С, г/см³;

1,00177 – удельный объем, т.е. объем 1 г воды при 20⁰С, см³/г.

На основании экспериментальных исследований и расчетов составлены таблицы, в которых приведены концентрации растворов различных веществ в зависимости от плотности этих растворов.

В контроле бродильных производств пользуются таблицей зависимости концентрации сахарозы в растворе от плотности раствора.

Определение содержания сухих веществ ареометром

Принцип действия ареометра основан на законе Архимеда, согласно которому тело, погруженное в жидкость, теряет в массе столько, сколько весит объем вытесненной им жидкости. Ареометр, погруженный в жидкость, находится в состоянии равновесия тогда, когда его масса m и масса вытесненной им жидкости m₁ будут равны: m = m₁.

m₁ = V · d, (7)

где V – объем вытесненной жидкости;

d – относительная плотность вытесненной жидкости.

При одной и той же массе ареометра глубина погружения его в жидкость и, следовательно, вытесненный объем зависят только от плотности исследуемого раствора. Чем она больше, тем меньше погружается ареометр, и наоборот.

Ареометр представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд, запаянный с обоих концов. Нижняя утолщенная часть прибора заполнена дробью, чтобы ареометр плавал строго в вертикальном положении. В верхней части ареометра имеется шкала с делениями. Шкалы ареометров градуируются в зависимости от назначения приборов.

Ареометры общего назначения предназначены для измерения плотности жидкости при температуре 20⁰С в пределах от 700 до 2000 кг/м³ с точностью до  110³. Такие ареометры получили название денсиметров. В практике используют набор денсиметров, с помощью которых определяют плотность различных жидкостей тяжелее и легче воды (кислот, щелочей, растворов солей).

В бродильной промышленности применяются ареометры, шкалы которых градуированы при температуре 20⁰С по растворам чистой сахарозы. Такие ареометры называют сахаромерами. Сахаромеры градуированы так, что в чистых водных растворах они показывают массовый процент растворенного сахара, т.е. количество сахара в 100 г раствора. В нечистых сахарных растворах (например, в пивном сусле) они показывают видимое содержание сухих веществ в массовых процентах (рисунок 3).