Способ определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками и устройство для его осуществления

 

Использование в пищевой промышленности в качестве средства бесконтактного контроля в производстве газированных напитков и для определения соответствия их существующим нормативам во время хранения готовой продукции. Сущность изобретения: способ включает измерение равновесий концентрации диоксида углерода в газовой фазе с помощью инфракрасного анализатора. Измерение равновесной концентрации диоксида углерода в газовой фазе осуществляется непосредственно в бутылке при измерении оптического поглощения инфракрасного излучения при длине волны 1,97 мкм и 2,03 мкм. Устройство содержит источник инфракрасного излучения, интерференционный фильтр, приемник инфракрасного излучения и блок обработки сигнала. Приемник излучения представляет собой фоторезистор, а интерференционный фильтр выполнен клиновидным и снабжен электродвигателем для его вращения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерениям с использованием оптических средств и может быть использовано в пищевой промышленности в качестве средства бесконтактного технологического контроля в производстве газированных напитков и для определения соответствия их существующим нормативам во время хранения готовой продукции.

Известен способ определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, включающий измерение равновесной концентрации диоксида углерода в газовой фазе с помощью инфракрасного анализатора Известно устройство для определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, содержащее источник инфракрасного излучения, интерференционный фильтр, приемник инфракрасного излучения и блок обработки сигнала.

Недостаток способа и устройства заключается в том, что после измерения концентрации диоксида углерода бутылка становится непригодной для дальнейшего использования. Применяемый способ позволяет производить лишь выборочный контроль продукции и ведет к нерациональным затратам. Это объясняется тем, что определение концентрации диоксида углерода происходит в газовой кювете инфракрасного анализатора, куда диоксид углерода подают по трубке, соединенной с иглой с полым каналом после протыкания пробки бутылки с исследуемым напитком.

Техническим результатом изобретения является устранение нарушения герметичности бутылок и повреждения товарной продукции за счет безконтактного измерения давления диоксида углерода.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, включающем измерение равновесий концентрации диоксида углерода в газовой фазе с помощью инфракрасного анализатора предусмотрено согласно изобретению измерение равновесной концентрации диоксида углерода в газовой фазе осуществлять непосредственно в бутылке при измерении оптического поглощения при длине волны 1,97 мкм и 2,03 мкм.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, содержащем источник инфракрасного излучения, интерференционный фильтр, приемник инфракрасного излучения и блок обработки сигнала согласно изобретению интерференционный фильтр выполнен клиновидным и снабжен электродвигателем для его вращения.

На фиг. 1 изображена схема устройства для определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, на фиг. 2 вид со стороны бутылки.

В устройство входят: лампа накаливания 1, линзы 2, щелевая диафрагма 3, диск из стекла 5 с нанесенным на него клинообразным интерференционным фильтром 10 и непрозрачным металлическим покрытием 11, фоторезистор 6, электродвигатель 7, фотодиод 8, светодиод 9.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лампы накаливания 1 фокусируется линзой 2, в виде параллельного пучка света проходит бутылку с газированной жидкостью выше уровня жидкости 4, затем фокусируется линзой на фоторезистор 6.

На пути пучка света находится щелевая диафрагма 3 и диск спектрофазовращателя 5. Последний представляет собой диск из полированного стекла, насаженный на ось электродвигателя 7. На диске нанесены покрытия: клиновый интерференционный узкополосный фильтр 10 (в зоне сектора a-b-c) и непрозрачное металлическое покрытие 11 на остальной части диска за исключением отверстия напротив пары светодиод 9 фотодиод 8. Эта пара закреплена на кронштейне жестко относительно друг друга, но может поворачиваться на угол ω₁-ω₂ относительно двигателя 7. Таким образом, фазы сигналов от фотоприемников 6 и 8 могут регулироваться относительно друг друга.

Клиновый узкополосный фильтр 10 нанесен на диск 5 таким образом, что полоса его пропускания Δλ спектрально соизмерима с полосой поглощения углекислого газа l 1,98 мкм, а распределение Тl(max) по сектору находится в пределах 1,8 мкм (точка а) до 2,2 (точка c) примерно по центру сектора. Таким образом, вращаясь, диск "просматривает" излучение, прошедшее в бутылку, в диапазоне спектра 1,8-2,2 мкм с частотой 3000 об/мин. Если в бутылке присутствует углекислый газ, в какой-то фазе вращения будет наблюдаться подавление сигнала от фоторезистора и это положение возможно найти, изменяя фазу опорного сигнала от фотодиода 8 с помощью поворота его в пределах угла w₁-ω₂. Выводя сигнал на осциллограф и согласовав его развертку с частотой вращения диска, на экране можно наблюдать линию поглощения CO₂ тем более точно, чем меньше Δλ. Однако уменьшение Dl приводит к уменьшению сигнала от фоторезистора 6. Выставив фазу сигнала по отчетному устройству, наблюдают величину поглощения на длине волны l 1,98 мкм, что связано с давлением CO₂ в бутылке (при заданной температуре). Учитывать влияние температуры можно как по монограммам, так и введением автоматической коррекции. Материала, из которых изготовлена бутылка, должны быть прозрачны при длине волны l 1,98 мкм Таким образом, прибор осуществляет бесконтактное измерение давления углекислоты.

Использование предлагаемого способа определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками и устройство для его осуществления позволяет производить неразрушающий контроль любой бутылки и за счет этого приносит экономический эффект, равный себестоимости бутылки на одно измерение.

Формула изобретения

1. Способ определения концентации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, включающий измерение равновесной концентрации диоксида углерода в газовой фазе с помощью инфракрасного анализатора, отличающийся тем, что измерение равновесной концентрации диоксида углерода в газовой фазе осуществляется непосредственно в бутылке при измерении оптического поглощения инфракрасного излучения при длине волны 1,97 мкм и 2,03 мкм.

2. Устройство для определения концентрации диоксида углерода в бутылках с газированными напитками, содержащее источник инфракрасного излучения, интерференционный фильтр, приемник инфракрасного излучения и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что интерференционный фильтр выполнен клиновидным и снабжен электромотором для его вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2