Мультисенсорное устройство для определения качественных и количественных показателей табачных изделий

Авторы патента:

G01N5/02 - путем абсорбции или адсорбции компонентов материала и определения изменения веса абсорбента, например определение влагосодержания

Владельцы патента RU 2266532:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU)

Изобретение относится к технике проведения анализа газовой фазы и может быть использовано при анализе качественных и количественных показателей табачных изделий (сигарет, сигарилл, сигар). Технический результат: мультисенсорное устройство, позволяющее определять качественные и количественные показатели табачных изделий (на примере сигарет, сигарилл, сигар), содержащих летучие компоненты, устранение концентрационного градиента внутри ячейки, повышение точности определений за счет создания вакуума внутри ячейки. Сущность: в мультисенсорном устройстве для определения качественных и количественных показателей табачных изделий, включающем ячейку детектирования, состоящую из термостатируемой реакционной емкости вместимостью 500 см³, патрубков ввода, вывода газа-носителя и пробы, реакционная емкость состоит из двух цилиндрических частей; в верхнюю часть вмонтирован съемный держатель для 25 пьезокварцевых сенсоров и электронное управляющее устройство, в нижней части имеется металлический мундштук, воздушный вентилятор для удаления концентрационного градиента летучих веществ по всему объему ячейки, причем эти части герметично соединены между собой. 1 табл., 1 ил.

Известна термостатируемая ячейка детектирования объемом 200 см³ с инжекторным вводом пробы определяемого вещества объемом 10 мкл микрошприцем непосредственно в ячейку [Selective piezoelectric odor sensor using molecularly imprinted polymers. Ji H-S., McNiven S., Ikebukuro K., Karube I. // Anal. Chim. Acta. 1999. V.300. P.93-100]. Сенсор перед проведением измерений выдерживают в потоке азота при расходе 0,2 дм³/мин до стабилизации аналитического сигнала. Затем подачу азота прекращают, в ячейку вводят 10 мкл раствора определяемого вещества и испаряют. Измерения аналитического сигнала прекращают, когда изменение частоты колебаний сенсора не превышает 1 Гц/мин.

Недостатком ячейки является ввод в ячейку малого объема пробы, при котором сигнал сенсора будет на уровне "шумов", либо настолько большой, что приведет к увеличению погрешности при введении пробы микрошприцем, кроме того, недостатком является невозможность анализа твердых и порошкообразных продуктов.

Известен способ определения скорости свободного горения сигарет с использованием курительной машины [ГОСТ 30422-96 (ИСО 3612-75) СИГАРЕТЫ. Определение скорости свободного горения]. Курительная машина состоит из держателя для сигарет, дымовой ловушки и устройства для создания разряжения. Заданный поток воздуха, проходящий через сигарету, закрепленную в держателе, обеспечивается вакуумным насосом (скорость воздуха контролируется ротаметром) или поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение (затяжка и выхлоп). После прохождения через испытуемую сигарету воздушный поток направляется для изучения состава дыма, например, методом газовой хроматографии.

К недостаткам такого способа определения качества сигарет можно отнести сложность аппаратурного оформления, длительность определений, большой расход реагентов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является ячейка детектирования объемом 500 см³, выполненная из нержавеющей стали, снабженная термостатирующей рубашкой, внешняя сторона которой покрыта теплоизолирующим материалом, состоящая из реакционной емкости, патрубков ввода, вывода воздуха и пробы, пьезокварцевого сенсора, причем крышка с вмонтированным держателем для пьезокварцевого сенсора выполнена из того же материала, а патрубок для непосредственного ввода пробы в реакционную емкость ячейки снабжен силиконовой прокладкой. (Патент РФ 2207539 G 01 N 5/02, 27/12. Заявлено 20.06.2002.)

Недостатками этой ячейки являются невозможность определения качественного и количественного состава компонентов, входящих в состав исследуемой сигареты, поскольку имеется только один пьезосенсор, длительность установления равновесия из-за наличия градиента концентраций.

Задачей изобретения является создание мультисенсорного устройства, позволяющего определять качественные и количественные показатели табачных изделий (на примере сигарет, сигарилл, сигар), содержащих летучие компоненты, устранение концентрационного градиента внутри ячейки, повышение точности определений за счет создания вакуума внутри ячейки.

Поставленная задача достигается тем, что в мультисенсорном устройстве для определения качественных и количественных показателей табачных изделий, включающем ячейку детектирования, состоящую из термостатируемой реакционной емкости вместимостью 500 см³, патрубков ввода, вывода газа-носителя и пробы, новым является то, что реакционная емкость состоит из двух цилиндрических частей; в верхнюю часть вмонтирован съемный держатель для 25 пьезокварцевых сенсоров и электронное управляющее устройство, в нижней части имеется металлический мундштук, воздушный вентилятор для удаления концентрационного градиента летучих веществ по всему объему ячейки, причем эти части герметично соединены между собой.

Схема мультисенсорного устройства для определения качественных и количественных показателей табачных изделий представлена на чертеже.

Технический результат заключается в создании мультисенсорного устройства, позволяющего определять качественные и количественные показатели табачных изделий (на примере сигарет, сигарилл, сигар), содержащих летучие компоненты, по точной количественной оценке взаимодействия определяемого вещества (целевого компонента) с модификатором - сорбентом, нанесенным на электроды пьезосенсора, устранить концентрационный градиент внутри ячейки, повысить точность определений за счет создания вакуума внутри ячейки, предотвратить потери определяемого вещества, поскольку исследуемая сигарета помещается в мундштук, находящийся в нижней части ячейки.

Мультисенсорное устройство для определения качественных и количественных показателей табачных изделий состоит из двух цилиндрических частей 1 и 2, герметично соединенных между собой через вакуумное соединение 3, вместимостью 500 см³, снабженных рубашкой для термостатирования 4 с патрубками ввода 5, вывода воздуха (газа-носителя, например азот) 6 или для откачки воздуха, сенсоров 7, воздушного вентилятора 8, позволяющего ускорить выход сенсорной ячейки на рабочий режим и повысить точность измерений, съемного держателя 9 для 25 пьезосенсоров, соединенного с электронным управляющим устройством 10, установленным на внешней поверхности цилиндрической части 1, мундштука 11, вмонтированного в нижней части 2 мультисенсорного устройства, для установки исследуемой сигареты.

Мультисенсорное устройство для определения качественных и количественных показателей табачных изделий работает следующим образом. В верхнюю часть мультисенсорного устройства вставляют предварительно подготовленный держатель с соответствующим комплектом пьезосенсоров, которые предварительно выдерживают в потоке осушенного лабораторного воздуха несколько минут до получения стабильного аналитического сигнала и измеряют показания сенсора (для каждого типа анализируемой пробы подбирается свой набор сорбентов, нанесенных на пьезосенсор). Затем обе части ячейки герметично соединяют между собой, что позволяет создавать в мультисенсорном устройстве разрежение; устанавливают исследуемую сигарету в мундштук и поджигают; включают воздушный вентилятор и термостатирование и откачивают воздух из ячейки. Секундомером отсчитывают время, по истечении которого сигнал пьезосенсоров не изменяется. Разность между сигналами пьезосенсоров до и после контакта с газом-носителем, обогащенным компонентами пробы или самими компонентами, если анализ происходит в вакууме, служит характеристикой качественных и количественных определений. Разъемные части мультисенсорного устройства позволяют легко обслуживать его (подготовить к новому анализу). Части разъединяются, вынимается съемный держатель с сенсорами, ячейка промывается и просушивается для удаления остатков малолетучих соединений (смол), вставляется новый держатель пьезосенсоров с соответствующим набором сорбентов. После этого в мультисенсорном устройстве можно проводить следующее определение.

Результаты сравнения характеристик предлагаемого мультисенсорного устройства с прототипом представлены в таблице.

Таблица
Сравнение характеристик предлагаемого мультисенсорного устройства и прототипа.
Параметры	Предлагаемая ячейка	Прототип
Определение нескольких компонентов пробы	Возможно	Невозможно
Наличие концентрационного градиента	отсутствует	имеет место
Ввод пробы	Через мундштук посредством разряжения	Микрошприц
Возможность анализа компонентов табачного дыма	Возможно	Невозможно

Таким образом, предлагаемое мультисенсорное устройство для определения качественных и количественных показателей табачных изделий позволяет:

- определять качественный и количественный показатели табачных изделий (на примере сигарет, сигарилл, сигар);

- устранить концентрационный градиент внутри ячейки;

- повысить точность измерений за счет непрерывного перемешивания газовой фазы вентилятором в ячейке ("реактор идеального смешения");

- предотвратить потери определяемого вещества, поскольку исследуемая сигарета помещается в мундштук, являющийся составной частью мультисенсорного устройства.

Мультисенсорное устройство для определения качественных и количественных показателей табачных изделий, включающее ячейку детектирования, состоящую из термостатируемой реакционной емкости вместимостью 500 см³, патрубков ввода, вывода газа-носителя и пробы, отличающееся тем, что реакционная емкость состоит из двух цилиндрических частей; в верхнюю часть вмонтирован съемный держатель для 25 пьезокварцевых сенсоров и электронное управляющее устройство, в нижней части имеется металлический мундштук, воздушный вентилятор для удаления концентрационного градиента летучих веществ по всему объему ячейки, причем эти части герметично соединены между собой.

Изобретение относится к аналитической химии газовых фаз с применением метода пьезокварцевого микровзвешивания. .

Способ определения нитробензола в воздухе // 2170416

Изобретение относится к аналитической химии. .

Пьезорезонансный анализатор паров и газов // 2145707

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля содержания загрязнителей атмосферы. .

Способ определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала // 2144660

Пьезорезонансный датчик влажности газов // 2141639

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для измерения влажности различных газов. .

Сенсор паров аммиака // 2123685

Способ измерения объема адсорбированных частиц в системе электрод - электролит // 2119655

Изобретение относится к физической химии. .

Способ определения влажностного коэффициента расширения листового композиционного материала // 2110786

Пьезоэлектрический сенсор паров ртути // 2092808

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности, а также для экологического контроля. .

Способ определения влажности почвы счисленка // 2045027

Способ измерения отложений загрязняющих веществ на анализируемом образце и устройство для его осуществления // 2275616

Устройство и способ для качественного и количественного определения химических соединений и биологических объектов // 2327140

Способ измерения осаждения на субстрате // 2426980

Способ измерения влагосодержания трансформаторного масла // 2447420

Изобретение относится к технике измерения физических свойств материалов, например влажности, и может быть использовано во влагометрии неводных жидкостей, например бензинов, дизельных топлив, двигательных и трансформаторных масел и других растворов в различных отраслях промышленности

Способ измерения относительной влажности воздуха // 2486498

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения относительной влажности воздуха от 0 до 100% в интервале температур (- 20÷50)°С

Способ количественного определения различных фаз водонасыщенности горных пород методом термомассометрии // 2488091

Изобретение относится к области нефтяной геологии

Способ оперативного определения влажности угольного пласта // 2513465

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов в целях борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем оперативного и надежного определения влажности угольного пласта при увлажнении. Техническим результатом является увеличение оперативности и повышение безопасности при определении влажности угля в угольном пласте в шахтных условиях при увлажнении краевых зон ударо- и выбросоопасных угольных пластов. В способе пневмосверлом сверлят скважину в боку подготовительной выработки, определяют скорость сверления до увлажнения и после увлажнения угольного пласта, а прирост влажности определяют из результатов сопоставления измерений скорости сверления и результатов предварительных лабораторных исследований.3 ил.

Устройство для определения длины работающего слоя углеродного микропористого сорбента при поглощении паров органических веществ // 2516642

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств сорбентов, поглощающих пары органических веществ по принципу физической адсорбции, весовым способом. Устройство для определения длины работающего слоя углеродного микропористого сорбента при поглощении паров органических веществ содержит круглый корпус, снабженный съемным основанием с выходным патрубком, на котором установлена гайка для крепления устройства на подставку, сверху корпус закрыт съемной крышкой с диффузором, снабженной входным патрубком для возможности подачи внутрь корпуса пара органического вещества. Внутри корпуса, по высоте, установлены пронумерованные чашечки с отверстиями, в которые послойно насыпан исследуемый сорбент с толщиной слоя 2 мм, а также уплотнительное кольцо для создания герметичности. Изобретение обеспечивает уменьшение времени на определение длины работающего слоя углеродного микропористого сорбента при поглощении паров органических веществ. 1 ил.

Способ оценки водостойкости защитно-декоративного покрытия // 2557367

Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в мебельной промышленности при оценке эксплуатационных свойств (водостойкости) защитно-декоративного покрытия на деталях изделий из древесины и древесных материалов. Испытуемый образец предварительно взвешивают, укладывают на мениск дистиллированной воды, образованный в емкости. Затем образец выдерживают не менее 24 часов и снимают с емкости. Далее производят повторное взвешивание образца. Техническим результатом является обеспечение возможности оценки качества защитно-декоративного покрытия по водостойкости с минимальными затратами и получение результатов более простым способом. 2 ил.

Способы оценки характеристик крепирующей адгезивной пленки и способы модифицирования крепирующей адгезивной пленки // 2615640

Описываются методики испытаний с использованием пьезокварцевого микровзвешивания (QCM) и пьезокварцевого микровзвешивания с контролем диссипации энергии (QCMD), которые могут использоваться для измерения характеристик крепирующей адгезивной пленки, аналогичной крепирующей адгезивной пленке, которая создается на сушильном барабане Янки в процессе производства санитарно-гигиенических бумажных изделий и бумажных полотенец. Способ измерения характеристики крепирующей адгезивной пленки включает нанесение крепирующей адгезивной пленки на подложку датчика, измерение частоты колебаний подложки датчика с размещенной на ней крепирующей адгезивной пленкой с использованием методики пьезокварцевого микровзвешивания (QCM) и определение характеристики крепирующей адгезивной пленки. Техническим результатом является обеспечение возможности прогнозирования характеристик крепирующеих вспомогательных веществ для создания крепирующей адгезивной пленки. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл.