Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do szyb¬ kiego i dokladnego automatycznego oznaczania czy¬ stosci zawierajacych elektrolity nieelektrolitów, glównie produktów powstajacych w toku wytwarza¬ nia cukru.Nieelektrolity pochodzenia naturalnego lub prze¬ myslowego, takie jak produkty zywnosciowe lub substancje pochodzace z przemyslu chemicznego za¬ wieraja z reguly w róznym stopniu substancje obce, zarówno nieelektrolity, jak i elektrolity. Takimi sub¬ stancjami sa np. weglowodany, jak glukoza, frukto¬ za, skrobia, stezone ich roztwory, cukier inwerto¬ wany, miód naturalny, miód sztuczny, soki owocowe i inne, koncentraty, w pierwszym rzedzie cukru, otrzymane z buraków lub trzciny cukrowej w posta¬ ci sacharozy i produkty posrednie przy wytwarza¬ niu cukru, jak rózne soki, ciecze, roztwory i pulpy z zawartoscia krysztalów itp. oraz inne nieelektroli¬ ty, w pierwszym rzedzie produkty chemiczne.Dla wszystkich handlowych produktów konsump¬ cyjnych lub poddawanych dalszej przeróbce do¬ niosla role ma znajomosc stezenia zanieczyszczen, równiez w nieelektrolitach. Stezenie to okresla czy¬ stosc produktu.W przypadku substancji wprowadzanych do handlu w stanie rozpuszczonym, które maja byc konsumowane lub przerabiane, charakterystyczne jest, ze te zanieczyszczenia badz same sa elektroli¬ tami, badz istnieje w nich w przyblizeniu stala proporcja zanieczyszczen elektrolitycznych i nie- lt 15 20 elektrolitycznych. W tej sytuacji oznaczenie czy¬ stosci produktu moze najczesciej nastepowac po¬ przez okreslenie zawartosci elektrolitów. Okreslenie tej zawartosci najdogodniej jest wykonywac za po-, moca oznaczania wspólczynnika przewodnosci elek¬ trycznej. Metoda ta ma jednak wady, z których glówna polega na koniecznosci uprzedniego wytwa¬ rzania roztworu o okreslonym stezeniu, lub ozna¬ czania aktualnego stezenia w drodze odrebnie pro¬ wadzonego pomiaru o odpowiedniej dokladnosci.Tylko wtedy bowiem moze nastapic prawidlowe oznaczenie przewodnosci elektrycznej. Znane urza¬ dzenia sluzace do pomiaru przewodnosci w oparciu o wymieniona metode, stanowily zestaw dwóch ze¬ spolów urzadzen, jednego do oznaczenia lub usta¬ wienia stezenia i drugiego, do wlasciwego pomiaru przewodnosci elektrycznej. Urzadzenia takie praco¬ waly w sposób nieciagly, pracochlonny i nie nadaja¬ cy sie do automatyzacji pomiarów.Celem wynalazku jest unikniecie wymienionej wa¬ dy, a zadaniem technicznym wiodacym do tego celu jest opracowanie urzadzenia zdolnego do ciaglego oznaczania czystosci nieelektrolitu zawierajacego elektrolit sposobem pomiaru przewodnosci ^ elek¬ trycznej w toku rozcienczania mierzonego roztworu.Urzadzenie wedlug wynalazku do oznaczania czys* tosci nieelektrolitu zawierajacego elektrolit, glównie do oznaczania czystosci produktów wytwarzania cukru jest zaopatrzone w urzadzenie sterujace i skla¬ da sie z naczynia pomiarowego ze zwezajaca sie ku 107 6173 górze szyjka, pojemnika dla rozpuszczalnika z dozo¬ wnikiem, elektrod pomiarowych i przyrzadu do po¬ miaru przewodnosci, mieszadla, wypustu, przewodu przelewowego, czujnika temperatury lub termostatu.Badanie czystosci urzadzeniem wedlug wynalazku przeprowadza sie tak, ze roztwór badanego materia¬ lu o stezeniu dowolnie wiekszym niz stezenie odpo¬ wiadajace maksimum przewodnosci rozciencza sie w sposób ciagly za pomoca czystego rozpuszczalnika, najczesciej wody destylowanej lub zdejonizowanej i w trakcie rozcienczania mierzy sie przewodnosc elektryczna w sposób ciagly lub w malych odstepach czasu. Poniewaz przewodnosc elektryczna jest funk¬ cja temperatury, badz utrzymuje sie jej stalosc w czasie pomiarowi badz dokonuje sie odpowiedniej temperaturowej kopekty pomiarów, w krótkich od¬ stepach czasu. Okreslana w ten sposób, odniesiona do stalej temperatury, przewodnosc elektryczna, ros¬ nie w trakcie rozcienczania, po czym po osiagnieciu maksimum, opada. Maksymalna wartosc wystepuja¬ cej w czasie rozcienczania przewodnosci wykazuje sie w odpowiedni sposób. Ta wartosc jest proporcjo¬ nalna do zawartosci elektrolitu w calym suchym materiale zbadanej próbki, a tym samym i do stopnia zanieczyszczenia.Urzadzenie wedlug wynalazku w przykladowym wykonaniu uwidoczniono na rysunku, w postaci schematu.Naczynie pomiarowe 1 o Szyjce zwezonej ku górze sluzy do wprowadzania badanej próbki roztworu.Z tym naczyniem pomiarowym 1 laczy sie rurka 2a pojemnik rozpuszczalnika z dozownikiem 2. W na¬ czyniu pomiarowym 1 zawierajacym w przyblizeniu stala objetosc cieczy o minimalnej powierzchni swo¬ bodnej jest umieszczona para elektrod 3 do pomiaru przewodnosci przylaczona do przyrzadu pomiarowe¬ go 4.Elektrody 3 stykaja sie bezposrednio z roztworem, lub sa od niego odizolowane. W tym ostatnim przy¬ padku przyrzad pomiarowy 4 do pomiaru przewod¬ nosci jest przewidziany do tego typu pomiarów.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera oprócz tego mieszadlo 5, lejek napelniajacy 6, wypust 7, prze¬ wód przelewowy 8, czujnik temperatury 9 i urza¬ dzenie sterujace 10, wykonane ze znanych elemen¬ tów.Jesli do urzadzenia wedlug wynalazku nie jest wbudowany czujnik temperatury 9, to stosuje sie termostat do utrzymywania naczynia pomiarowego 1 w stalej temperaturze. W uwidocznionym wykona¬ niu czujnik temperatury 9 i elektrody sa zanurzone w naczyniu pomiarowym 1. W innym wykonaniu czujnik temperatury 9 i elektrody 3 umieszcza sie w otworze spustowym roztworu, a w przypadku sto¬ sowania elektrod izolowanych umieszcza je sie na zewnatrz przewodu, korzystnie dopasowane do scia¬ ny naczynia.Przyrzad pomiarowy 4, w przypadku, gdy naczy¬ nie pomiarowe 1 nie jest zaopatrzone w termostat, korzystnie jest wykonany tak, ze odpowiednio do zmian temperatury, mierzonej czujnikiem 9, prze¬ wodnosc mierzona na elektrodach 3 zostaje przeli¬ czona odpowiednio na wartosc przewodnosci w wy¬ branej temperaturze podstawowej, np. 20°C lub 25°C. 617 4 Przyrzad pomiarowy 4 korzystnie stanowi przy¬ rzad elektroniczny na obwodach scalonych. Pomiar przewodnosci pomiedzy para elektrod 3 dokonuje sie za pomoca pradu przemiennego o okreslonym 5 przebiegu i malym natezeniu. Uzyskuje sie sygnal elektryczny proporcjonalny do przewodnosci, które¬ go maksymalna wartosc uwidacznia sie. W ko¬ rzystnej postaci wykonania przyrzadu pomiarowego 4 pomiaru dokonuje sie nie w sposób ciagly lecz 10 okresowy. Pomiaru dokonuje sie przez próbkowanie okresowe np. kilka razy na sekunde z dyskretnym przetwarzaniem skorygowanego sygnalu i cyfrowym uwidocznieniem wyniku.Uchwycenie maksimum i wykazanie go odbywa 15 sie w ten sposób, ze przyrzad pomiarowy 4 w pierw¬ szym okresie pomiarowym wprowadza wartosc, mie¬ rzona do pamieci cyfrowej, a w nastepnym okresie pomiarowym porównuje sie nowa wartosc pomie¬ rzona z wartoscia zapamietana. W przypadku, gdy 20 nowa wartosc jest wieksza od poprzedniej to zaste¬ puje ja w pamieci. Jesli nie jest wieksza, to zapis w pamieci pozostaje niezmieniony. Tym sposobem na koncu pomiaru w pamieci pozostaje wartosc ma¬ ksymalna, która moze byc wykazana przez przyrzad 25 pomiarowy 4.Przyrzad pomiarowy 4 ma nieuwidoczniony na rysunku reczny lub automatyczny wielozakresowy przelacznik zakresów, do ustawiania zakresu na wartosc odpowiadajaca zakresowi oczekiwanego za- 30 nieczyszczenia próbki. Oprócz tego jest on wyposa¬ zony w wykonane ze znanych elementów podzespoly do stwierdzania i wykazywania czy zakres zostal wybrany odpowiednio dla uzyskania odpowiedniej dokladnosci pomiaru i czy zmierzone maksimum 35 istotnie stanowi wierzcholek krzywej przewodnosci.Urzadzenie sterujace 10 korzystnie jest zaopatrzo¬ ne w podzespoly realizujace uruchamianie i prze¬ prowadzanie programów dodatkowych, dla wypluki¬ wania, równiez wielokrotnego naczynia pomiarowe- 40 go 1, sterowania przyrzadu pomiarowego 4 dla kon¬ troli przewodnosci rozcienczalnika,* uzywanego do pomiarów, oraz do pomiaru roztworu chlorku wap¬ nia o znanym stezeniu, sluzacego do kontroli stanu elektrod. 45 Urzadzenie wedlug wynalazku mozna uzupelnic przez automatyczne pobieranie próbek do badan za pomoca urzadzenia, wykonanego ze znanych ele¬ mentów, co znajduje szczególnie korzystne zastoso¬ wanie w procesach przemyslowej obróbki nie- 50 elektrolitów zawierajacych elektrolity jako zanie¬ czyszczenia, np. przy automatycznycznych badaniach czystosci zarówno gotowych jak i posrednich pro¬ duktów tych procesów.Urzadzenie wedlug wynalazku mozna korzystnie uzupelnic znanymi podzespolami do identyfikacji badanej próbki, przetwarzania danych pomiarowych maksymalnej przewodnosci w toku rozciencza¬ nia w sposób automatyczny i zapisywania ich w pa¬ mieci i/lub przetwarzania tych danych i/lub dopro¬ wadzenia do urzadzen sterujacych procesem.Urzadzenie wedlug wynalazku w przykladzie wy¬ konania dziala w nastepujacy sposób. Naczynie po¬ miarowe 1 napelnia sie do poziomu przelewu roz- 65 tworem badanej próbki i uruchamia urzadzenie ste-107 5 rujace 10, które wlacza dozownik i mieszadlo 5, co powoduje ciagle rozcienczanie roztworu i rozpocze¬ cie cyklu pomiarowego przyrzadu 4. Przyrzad po¬ miarowy 4 zapamietuje kolejne narastajace w toku wzrastajacego rozcienczania wartosci przewodnosci, skorygowania w stosunku do temperatury odniesie¬ nia. Zmierzona, skorygowana najwieksza wartosc przewodnosci zostaje zapamietana i uwidoczniona.Nastepnie przyrzad pomiarowy 4 bada, czy dobór zakresu pomiarowego umozliwil pomiar wartosci maksymalnej z odpowiednia dokladnoscia i czy nie wystepuje wartosc przewodnosci wieksza od po¬ przednio okreslonego maksimum. Przyrzad zapamie¬ tuje równiez ewentualny nowy wynik pomiaru.Po wyprowadzeniu odpowiedniej ilosci rozcien¬ czalnika urzadzenie sterujace 10 wysyla sygnal do przyrzadu pomiarowego 4 zakonczenia pomiarów, uwidocznienia wartosci maksymalnej i wyników ba¬ dan sprawdzajacych. Nastepnie uruchamia spust 7.Po zakonczeniu oprózniania urzadzenie sterujace 10 "wysyla sygnal do przeplukiwania rozcienczalni¬ kiem naczynia pomiarowego przez wlaczenie do¬ zownika 2 az do wypelnienia naczynia pomiarowe¬ go 1 do poziomu przelewowego. Nastepnie na syg¬ nal urzadzenia sterujacego 10 wlacza sie na krótko mieszadlo 5, po czym przez wylaczenie spustu 7 kon¬ czy sie przeplukiwanie naczynia pomiarowego 1.Wartosci pomierzonej przewodnosci widnieja w przy¬ rzadzie pomiarowym 4 az do rozpoczecia nastepnego cyklu pomiarowego.Sposób poslugiwania sie urzadzeniem wedlug wynalazku wyjasniono blizej w ponizszych przykla¬ dach jego stosowania.Przyklad I. Przy badaniu zageszczonego roz¬ tworu cukru próbke o objetosci 60 ml, wolna od piany, o temperaturze w przedziale 10—40°C roz¬ cienczano woda destylowana dobrej jakosci, majaca w temperaturze 25°C przewodnosc wynoszaca 8.103- mS/cm i temperature 25± 10°C, w warunkach ciag¬ lego mieszania. Predkosc dodawania wody korzystnie wynosi 60 ml/min. W toku rozcienczania mierzono przewodnosc elektryczna roztworu za pomoca przy¬ rzadu z automatyczna kompensacja temperaturowa.Kompensacja ta byla tak ustawiona, ze przyrzad wy¬ kazywal przewodnosc przeliczona dla temperatury 25°C. Wspólczynnik cieplny wynosi 2,2.10-2°C. W to¬ ku rozcienczania przyrzad pomiarowy wskazywal na poczatku rosnaca, a nastepnie malejaca wartosc przewodnosci. Rozcienczenie prowadzono tak dlugo, ze wartosc przewodnosci wyraznie zaczela opadac.W przytoczonych warunkach dodawania wody trwa¬ lo 2 minuty.Uwidoczniono pomierzone maksimum przewod¬ nosci, które przeliczone na temperature 25°C i po¬ dane w mS/cm stanowi liczbe pomiarowa badanego roztworu. Taknp. wartosc 6,0 mS/cm oznacza bardzo duze zanieczyszczenie, odpowiadajace 88% czystosci okreslonej dotychczasowymi metodami, wartosc 4,5 mS/cm oznacza srednia jakosc, odpowiadajaca czy¬ stosci okolo 91%, a wartosc 3,0—3,5 mS/cm oznacza dobra jakosc, odpowiadajaca czystosci 93—94%.Przyklad II. W przypadku badania czystosci stalego, krystalicznego cukru rozpuszczono próbke 30 g w destylowanej wodzie dobrej jakosci, o obje- 617 6 tosci 30—40 ml, bez pozostalosci, stosujac ogrzewa¬ nie. Roztwór poddano badaniu wedlug przykladu I.Liczby charakteryzujace czystosc badanego cukru, których miara sa pomierzone przewodnosci maksy- 5 malne sa nastepujace: cukier rafinowany 0,03—0,05 m S/cm normalny cukier krysztal 0,05—0,08 m S/cm cukier surowy 0,5 —5,0 m S/cm lo (w zaleznosci od jakosci) Urzadzenie wedlug wynalazku szczególnie ko¬ rzystnie stosuje sie do badania zanieczyszczen we¬ glowodanów, zwlaszcza produktów posrednich i kon¬ cowych w przemysle cukrowniczym. Do rozciencza- 15 nia sluzy zdejonizowana woda, która dodaje sie do próbki korzystnie z predkoscia okolo 1 ml/sek. Lacz¬ ny czas pomiaru (wprowadzenie próbki, pomiar w czasie rozcienczenia, opróznianie, plukanie i po¬ nowne opróznianie)^ trwa okolo 4 minuty, tak, iz 20 w czasie godziny mozna zbadac 15 próbek.Produkty posrednie przy wytwarzaniu cukru (soki, zageszczenia, roztwory cukru) zawierajace ponad 30% suchycH substancji mozna bez jakiejkolwiek 25 obróbki wstepnej po rozcienczeniu do zawartosci suchej substancji co najwyzej do 30% poddawac pomiarowi, dodajac zdejonizowana wode. Produkty stale lub czesciowo stale, np. cukier surowy, pulpa, cukier drobnoziarnisty, rafinowany cukier krysta¬ liczny, cukier w kostkach, cilkier-puder itp., ewen¬ tualnie ich próbki wprowadza sie do urzadzenia wedlug wynalazku po rozcienczeniu woda zdejoni¬ zowana w ilosci 100—150%.Pomiar po ustawieniu zakresu pomiarowego od- 35 bywa sie calkowicie samoczynnie, przez nacisniecie guzika. Powtarzalnosc wyników pomiaru jest zasad¬ niczo lepsza niz oznaczenie czystosci za pomoca re¬ fraktometru (polimetru) i daje taki sam rezultat od¬ nosnie maksymalnej przewodnosci, co pomiary 40 przewodnosci roztworów o ustawicznej gestosci.Wielka zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze unika sie ustawiania stezenia i wynikajacych stad bledów, nakladu pracy i zapotrzebowania miejsca, przy czym czas pomiaru stanowi jedynie ulamek 45 czasu zuzywanego w sposobach nalezacych do stanu techniki. Dlatego tez, szczególnie korzystne jest jego stosowanie do nadzoru technologicznego lub stero¬ wania procesem technologicznym produkcji cukru. 50 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do szybkiego oznaczania czystosci zawierajacych elektrolity nieelektrolitów, zwlaszcza 55 produktów wytwarzania-cukru, zawierajace urza¬ dzenie sterujace, znamienne tym, ze ma naczynie po¬ miarowe (1), pojemnik rozpuszczalnika z dozowni¬ kiem (2), elektrody (3) i przyrzad pomiarowy (4) do pomiaru przewodnosci, mieszadlo (5), spust (7), 60 przewód przelewowy (8) i czujnik temperatury (9) lub termostat 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elektrody (3) do pomiaru przewodnosci sa wprowa¬ dzone do naczynia pomiarowego (1) lub przewodu 65 spustowego z tego naczynia.107 617 3 r-L 4 y10 LDA — Zaklad 2 — zam. 610/80 — 105 szt.Cena 45 zl PL