УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ ВОДЫ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Полезная модель относится к пищевой промышленности, а именно к средствам контроля качества пищевых продуктов.
Известно устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах (А.с. 1464069 СССР - Устройство для определения активности воды в пищевых продуктах), содержащее корпус-ручку, в которой размещены испарительный холодильник, соединенный с источником низкотемпературной кипящей жидкости (газа), а также первичный преобразователь температуры, связанный с блоком обработки результатов.
Недостатком этого устройства является невозможность исследования жидких пищевых продуктов и трудность исследования фаршевых пищевых продуктов, обусловленная отсутствием кюветы для пробы.
3
Известно также устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах (Патент 3721511 ФРГ, МКИ G01N 33/12. Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Wasseraktivitätswertes von Fleischerzeugnissen), содержащее холодильник, в корпусе которого размещена ванна с жидким теплоносителем, встроенным в него агрегатом для охлаждения теплоносителя и кювету для исследуемого образца, в которой размещен первичный преобразователь температуры, связанный с блоком обработки термограмм замораживания. При проведении измерения кювета помешается в ванну с теплоносителем.
Недостатком этого устройства являются большие габариты и масса, а также сложность конструкции и невозможность регулирования отвода тепла от исследуемого образца, что снижает точность результатов измерения.
Наиболее близким предлагаемому устройству является устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах - прототип (патент РФ на полезную модель №75049 МПК 7 G01N 33/02), содержащее холодильник, внутрь корпуса которого помещены кюветы для проб исследуемых пищевых продуктов, с встроенными внутрь кювет первичными преобразователями температуры, соединенными через измеритель температуры с блоком обработки термограмм замораживания. Корпус холодильника выполнен в виде сплошного металлического блока, в котором выполнены одно или несколько вертикальных сквозных отверстий для возможности размещения кювет с пробами исследуемых пищевых продуктов. Внешняя поверхность корпуса сопряжена с одним или несколькими плотно прикрепленными «холодной» поверхностью термоэлектрическими модулями, которые «теплой» поверхностью соединены с устройствами для отвода тепла, представляющими собой систему воздушного охлаждения, состоящую из радиатора и вентилятора. Внешняя поверхность металлического блока, свободная от термоэлектрических модулей, покрыта термоизолирующим материалом.
Недостатками этого устройства является низкая эффективность воздушного охлаждения, осуществляемого комплексом термоэлектрический холодильник - радиатор - вентилятор, что повышает продолжительность исследования и ограничивает диапазон измеряемого показателя активности воды.
Технической задачей является создание конструкции сокращающей продолжительность исследования и расширяющей диапазон измеряемого показателя активности воды.
Техническая задача достигается тем, что устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах содержит холодильник, внутрь корпуса которого помещены кюветы для проб исследуемых пищевых продуктов, с встроенными внутрь каждой кюветы первичным преобразователем температуры, соединенным через измеритель температуры с блоком обработки термограмм замораживания, при этом корпус холодильника выполнен в виде сплошного металлического блока, в котором выполнены одно или несколько вертикальных, сквозных отверстий для возможности размещения кювет с пробами исследуемых пищевых продуктов, при этом внешняя поверхность корпуса сопряжена с одним или несколькими плотно прикрепленными «холодной» поверхностью термоэлектрическими модулями, каждый из которых соединен с устройством для отвода тепла, в котором согласно полезной модели, устройство для отвода тепла выполнено в виде жидкостного теплообменника, плотно прикрепленного своей охлаждающей плоской поверхностью к «теплой» поверхности термоэлектрического модуля, и соединенного с системой циркуляции охлаждающей жидкости.
Предложенная полезная модель отличается от прототипа тем, что устройство для отвода тепла выполнено в виде жидкостного теплообменника, плотно прикрепленного своей охлаждающей плоской поверхностью к «теплой» поверхности термоэлектрического модуля, и соединенного с системой циркуляции охлаждающей жидкости.
На фиг.1 показана общая схема устройства для измерения активности воды в пищевых продуктах с выполненным в корпусе одним сквозным отверстием для размещения кюветы с пробой исследуемого пищевого продукта, одним термоэлектрическим модулем и одним жидкостным теплообменником (вид сбоку).
На фиг.2 показана общая схема устройства для измерения активности воды в пищевых продуктах с выполненным в корпусе одним сквозным отверстием для размещения кюветы с пробой исследуемого пищевого продукта, двумя термоэлектрическими модулями и двумя жидкостными теплообменниками (вид сбоку).
На фиг.3 показан увеличенный фрагмент сопряжения корпуса, выполненного в виде сплошного металлического блока, с термоэлектрическим модулем и с жидкостным теплообменником (вид сбоку).
На фиг.4 показаны схемы различного исполнения корпуса, выполненного в виде сплошного металлического блока, с одним (а), двумя (б) и четырьмя (в) сквозными вертикальными отверстиями для размещения кювет с пробой исследуемого пищевого продукта (вид сверху).
Устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах включает холодильник, содержащий корпус 1, выполненный в виде сплошного металлического блока, в котором выполнено одно или несколько сквозных отверстий 2, в которые устанавливают кюветы 3 с помещенными внутрь пробами исследуемых пищевых продуктов 17. Внутрь кюветы 3 встроен первичный преобразователь температуры 4, вмонтированный в пробку 5, электрически связанный с измерителем температуры 6, который соединен с блоком обработки термограмм замораживания (в частности персональный компьютер 7). К внешней поверхности корпуса 1 плотно прикреплены охлаждаемыми «холодными» поверхностями один или несколько термоэлектрических модулей 8, к «теплым» поверхностям которых, являющихся теплоотдающими, плотно прикреплен жидкостной теплообменник 9 своей охлаждающей плоской поверхностью. Жидкостной теплообменник 9 соединен с системой циркуляции охлаждающей жидкости 10. С целью снижения потерь при охлаждении корпус 1 со всех сторон, кроме тех, к которым прикреплены термоэлектрические модули 8, покрыт теплоизолирующим материалом 11.
Кроме того, на фигурах 1, 2 изображены конструктивные элементы системы циркуляции охлаждающей жидкости: помпа 12, резервуар для охлаждающей жидкости 13, блок охлаждения хладагента 14, соединительные шланги 15. Термоэлектрические модули 8, помпа 12 и блок охлаждения жидкости 14 связаны с блоком электрического питания 16.
Устройство работает следующим образом. Подготавливают устройство к работе: через резервуар для охлаждающей жидкости 13 заполняют систему циркуляции охлаждающей жидкости 10 (используют в частности стандартную систему) хладагентом, который посредством помпы 12 циркулирует через соединительные шланги 15 по этой системе и жидкостному теплообменнику 9. В кювету 3 помещают пробу исследуемого пищевого продукта 17. Затем внутрь кюветы вставляют пробку 5 с вмонтированным первичным преобразователем температуры 4, который погружается в исследуемый пищевой продукт 17. Кювету 3 вставляют в сквозное отверстие 2 корпуса 1 и включают измеритель температуры 6, блок обработки термограмм замораживания, в частности персональный компьютер 7 и блок электрического питания 16, подающий напряжение на термоэлектрические модули 8, помпу 12 и блок охлаждения хладагента 14. При этом термоэлектрические модули 8 за счет снижения температуры на «холодной» поверхности понижают температуру корпуса 1, кюветы 3 и пробы пищевого продукта 17. Первичный преобразователь температуры 4 фиксирует изменение температуры пробы пищевого продукта 17, значение которой передается через измеритель температуры 6 на персональный компьютер 7, который производит обработку полученных значений. Охлаждение пробы пищевого продукта 17 проводится вплоть до ее замерзания и фиксации криоскопической температуры (температуры замерзания), значения которой пересчитываются в значения показателя активности воды. Выделяющееся тепло от «теплых» поверхностей термоэлектрических модулей 8, за счет плотного контакта с внешней поверхностью корпуса 1 отводится посредством жидкостного теплообменника 9, прикрепленного своей охлаждающей плоской поверхностью к «теплой» поверхности термоэлектрического модуля 8, и соединенного с системой циркуляции охлаждающей жидкости 10.
Наличие термоизоляции 11, покрывающей все внешние поверхности корпуса 1, кроме тех к которым прикреплены термоэлектрические модули 8, позволяет сократить потери холода и повысить интенсивность охлаждения.
Предлагаемое устройство для измерения активности воды в пищевых продуктах позволяет интенсифицировать процесс отвода тепла от «теплой» поверхности термоэлектрических модулей, что в свою очередь позволяет понизить температуру на «холодной» поверхности термоэлектрических модулей непосредственно контактирующих с корпусом устройства. Понижение температуры в свою очередь позволяет сократить продолжительность исследования и расширить диапазон измеряемого показателя активности воды.