Испытательная камера для оценки запаха газовоздушной смеси одорантов

Полезная модель относится к техническим решениям в области радиационной, химической, биологической (РХБ) защиты и является техническим устройством, предназначенным для оценки запаха смеси одорантов.
Обзор существующего законодательства в области нормирования и контроля запаха и анализ международных и российских стандартов, регламентирующих методы измерения запаха показал, что в мировой практике не существует единых подходов в вопросах оценки запаха [1-5]. Однако общим для многих европейских стран является метод измерения запахов, утвержденный в 2003 году европейским стандартом EN13725 «Качество воздуха - определение концентрации запаха методом динамической ольфактометрии» [6]. В настоящее время это наиболее точный и, в то же время, трудоемкий метод динамического разбавления, для практической реализации которого необходимо специальное дорогостоящее оборудование. Концентрация запаха в газовой пробе измеряется через определение с помощью ольфактометра фактора разбавления, необходимого для достижения пороговой концентрации восприятия запаха (ПКВЗ).
Оценку запаха газовоздушной смеси на основе одорантов также возможно проводить, измеряя силу (интенсивность) запаха и оценивая гедонический оттенок смесей с различным содержанием компонентов. Для измерения этих величин необходимо разработать менее трудоемкую, более простую и экономичную методику.
В основу такой методики может быть положен метод органолептической оценки интенсивности запаха, который является достаточно чувствительным и надежным, и обеспечивает возможность без привлечения инструментальных методов дать объективную оценку смесям одорантов (ГОСТ 22387.5-2014) [2]. Суть указанного метода заключается в том, что специально подобранная группа испытателей (комиссия) определяет силу воздействия газовоздушной смеси, создаваемой в комнате-камере (камерный метод).
Предлагаемое техническое решение - использовать для оценки запаха камеру небольшого размера. Это позволит экономно использовать одоранты, обеспечит легкость обработки камеры после проведения каждого опыта и, что не маловажно, сделает возможным размещение камеры в вытяжном шкафу (под тягой). При этом члены комиссии будут находиться снаружи, и оценивать запах на выходе испытательной камеры, вдыхая воздух через трубки с воронками (масками) на концах.
Камера для оценки запаха сконструирована на основе пластиковой емкости (объемом 127 литров). Полимерные контейнеры различного объема для воды и других малоагрессивных жидкостей и агрессивных сред, представлены в широком ассортименте в розничной сети и интернет-магазинах. Как правило, такие емкости изготовлены методом ротационного формования полиэтилена, а значит, не имеют швов, что делает их прочными и герметичными. Емкость должна иметь отверстие (с диаметром не менее 30 см) и съемную крышку для размещения внутри камеры вспомогательного оборудования (вентилятора, устройства диспергирования, штатива) и удобства ее обработки после опыта. Герметичность крышки обеспечивается уплотнителем и обжимным хомутом из оцинкованной стали. Камера соответствует ГОСТ Р ИСО 16000-28-2015 в части требований, предъявляемых к испытательным камерам [3].
Целью создания полезной модели является возможность постановки ольфактометрических экспериментов при проведении научно-исследовательских работ и обучения слушателей и курсантов основам органолептической оценки интенсивности, гедонического тона и качества запаха.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможности проведения научных и учебных экспериментов по оценке запаха газовоздушной смеси одорантов и малодорантов, а также для моделирования запаха токсичных химикатов для обучения слушателей и курсантов.
Принцип работы устройства (полезной модели) заключается в следующем.
Для оценки запаха смеси одорантов предлагается диспергировать раствор в испытательную камеру с помощью ингалятора компрессорного типа - небулайзера. Для этого небулайзер с раствором закрепляется на штативе непосредственно в камере. Воздушная (соединительная) трубка от небулайзера проходит через обжимную муфту и обеспечивает соединение небулайзера с компрессором, расположенным снаружи камеры.
Перемешивание воздуха в камере обеспечит вентилятор. Прибор закрепляется на штативе непосредственно в камере, сетевой шнур (провод) с вилкой выводится наружу через отдельную обжимную муфту. В качестве обжимной муфты могут использоваться кабельные вводы подходящего типоразмера.
Выход испытательной камеры должен быть оборудован таким образом, чтобы обеспечить возможность подсоединения устройства для прямой оценки запаха. В качестве такого устройства мы предлагаем использовать многопортовый коллектор, который будет способствовать распределению одного потока аэрозоля на несколько одинаковых по давлению. Коллектор должен иметь не менее восьми (для статистической обработки результатов) выходов для одновременного проведения органолептической оценки всеми членами комиссии. Коллектор может быть изготовлен из стандартных сантехнических резьбовых фитингов.
Таким образом, конструкция, собранная и предназначенная для оценки запаха, состоит из испытательной камеры, в которой с помощью небулайзера создается аэрозоль из одорантов. Испытательная камера оснащена системой перемешивания воздуха. Распределение одного потока аэрозоля на несколько одинаковых по давлению обеспечивает многопортовый коллектор (фиг. 1). Описания подобной конструкции для оценки запаха в доступной литературе не найдено.
Описание устройства. Устройство состоит из ряда взаимосвязанных между собой основных технических устройств, таких как испытательная камера, ингалятор компрессорного типа - небулайзер, компрессор, вентилятор, многопортовый коллектор, приспособления систем перемешивания и распределения.
В состав устройства входят: 1 - емкость (испытательная камера); 2 -крышка с обжимным хомутом; 3 - многопортовый коллектор; 4 - трубки с воронками (масками); 5 - небулайзер; 6 - штатив; 7 - вентилятор; 8 -компрессор; 9 - гибкая подводка; 10 - кабельные вводы (фиг. 2).
Устройство в собранном виде компактно, масса составляет 7 кг, переносится одним человеком, просто в использовании и экономично. Расчет стоимости технических устройств, входящих в его состав представлено в таблице 1.
Анализ расчетных данных, представленных в таблице 1, показал, что общая стоимость испытательной камеры составит 5584 рублей. Цена емкости, как основного элемента конструкции, 1396 рублей, вполне приемлема. Альтернативным вариантов емкости может быть камера, выполненная из оргстекла. По предварительным расчетам затраты на ее конструирование будут в 4-5 раз больше, чем цена пластиковой емкости. Другие элементы (интерфейс), необходимые для разработки испытательной камеры, одинаково применимы как к полимерному контейнеру, так и к емкости, самостоятельно изготовленной из оргстекла. Общая стоимость конструкции на основе пластиковой емкости обойдется в 2 раза дешевле, чем при использовании камеры из оргстекла.
Таким образом, предлагаемая испытательная камера для оценки запаха газовоздушной смеси одорантов может быть использована в следующих целях:
- использование в ВУЗах Министерства обороны Российской Федерации для постановки ольфактометрических экспериментов при проведении научно-исследовательских работ и обучения слушателей и курсантов основам органолептической оценки интенсивности, гедонического тона и качества запаха;
- моделирование запаха токсичных химикатов для обучения слушателей и курсантов в рамках дисциплин, изучающих свойства физиологически активных веществ;
- проведение ольфактометрических исследований различных материалов, используемых в промышленности. Достоинства испытательной камеры:
- возможность переноски одним человеком;
- простота использования, которая заключается в возможности использовать установку, имея базовые знания работы в лаборатории;
- небольшая стоимость (экономичность).
Литература
1. ГОСТ Р 58578-2019 Национальный стандарт Российской Федерации. Правила установления нормативов и контроля выбросов запаха в атмосферу. Введ. в действие 08.10.2019 - М.: Стандартинформ, 2019. - 20 с.
2. ГОСТ 22387.5-2014 Межгосударственный стандарт.Газ для коммунально-бытового потребления. Методы определения интенсивности запаха. Введ. в действие 2016-07-01. - М.: Стандартинформ, 2015. - 16 с.
3. ГОСТ Р ИСО 16000-28-2015 Национальный стандарт Российской Федерации. Воздух замкнутых помещений. Ч. 28 Определение выделения запаха строительными материалами с применением испытательных камер. Введ. в действие 2015-12-10. - М.: Стандартинформ, 2016. - 40 с.
4. ГОСТ ISO 16000-30-2017 Межгосударственный стандарт. Воздух замкнутых помещений. Ч. 30 Органолептический анализ воздуха замкнутых помещений. Введ. в действие 2019-01-01. - М.: Стандартинформ, 2018. - 35 с.
5. ГОСТ Р ИСО 5496-2005 Органолептический анализ. Методология. Обучение испытателей обнаружению и распознаванию запахов. Введ. в действие 2007-01-01. - М.: Стандартинформ, 2007. - 15 с.
6. EN 13725 Качество воздуха - Определение концентрации запаха методом динамической ольфактометрии [Текст]: Европейский стандарт.Утв. Европейским комитетом по стандартизации (CEN) 06.12.2002. Пер.: А.В. Семянина, В.А. Милицын. - Европейский комитет по стандартизации, 2006. -70 с.