2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ СО В ВИНАХ, ПЕРЕСЫЩЕННЫХ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА

Полезная модель относится к области контроля качества вина, а именно к устройствам для измерения давления диоксида углерода в шампанских и газированных винах без нарушения его равновесного состояния с последующим вычислением в них концентрации диоксида углерода путем произведения величины измеренного давления на величину поглотительной способности вина к диоксиду углерода (Справочник по виноделию. Под ред. В.М.Малтабара и Э.М.Шприцмана. М., Пищевая пром-сть, 1973 г. с.72.)
Согласно закона Генри давление газа над жидкостью в состоянии фазового равновесия пропорционально концентрации этого газа в жидкости. Поэтому для определения степени насыщения вина диоксидом углерода ГОСТ 12258-79 «Советское шампанское, игристые и шипучие вина. Метод определения давления углекислого газа в бутылках» предусматривает измерение давления газа в камере бутылки над вином, которое является нормируемой величиной для вин пересыщенных диоксидом углерода.
Известно устройство, принцип действия которого основан на измерении давления углекислого газа в бутылке с помощью специального устройства, называемого афрометром [Агабальянц Г.Г. и др. Химико-технологический контроль виноделия. М., «Пищевая промышленность», 1969, с.536].
Афрометр состоит из двух частей: металлического пружинного манометра и прокалывающего зонда, представляющего собой полый гладкий металлический стержень в который вставляется штифтик для прокалывания шампанской пробки при введении зонда в бутылку.
2
Недостатком известного устройства является возможность нарушения герметичности зоны прокола и возникновение неконтролируемой потери части давления в момент прокола, а также несанкционированное попадание инородного тела (штифта, вставляемого в полый металлический стержень) в вино. Попадание его в вино вызывает интенсивное газовыделение а, обратный процесс диффузии СO из газовой камеры шампанской бутылки в вино происходит чрезвычайно медленно, поэтому в данный момент фазовое равновесие системы «жидкость-газ» нарушено и, до наступления нового фазового равновесия, закон Генри не действует, т.е. отсутствует условие пропорциональности между давлением газа и его концентрацией в вине. Поэтому невозможно, в этих условиях, достоверно по давлению газа в надвинной камере определить его концентрацию в вине.
Наиболее близким к предлагаемому является конструкция афрометра предназначенная для определения газа в бутылках укупоренных корковой или полиэтиленовой пробкой [Н.А.Мехузла. Сборник международных методов анализа и оценки вин и сусел. М. «Пищевая промышленность», 1993, с.239]. Афрометр состоит из двух частей: первая - винт-носитель с иглой для прокола пробки, нижняя часть которой выполнена в виде специального вставляемого в полый канал иглы штифтика, падающего в вино после прокалывания пробки; вторая - муфта, закрепляющая с помощью специальных винтов первую часть на горлышке бутылки.
В данном устройстве исключена потеря газа из-за не герметичности места прокола, но сохраняется тот же недостаток, связанный с попаданием инородного тела в вино, как и в предыдущем устройстве.
2
Техническим результатом полезной модели является повышение достоверности измерения давления СО в винах пересыщенных диоксидом углерода.
2
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения давления CO в винах пересыщенных диоксидом углерода, содержащем стойку с опорой, держатель измерительного зонда с приводом и измерительный зонд, выполненный в виде трубки с наконечником и газовым каналом, соединенный со средством измерения, наконечник зонда снабжен фиксатором положения и тягой, проходящей через уплотнительное устройство.
Выполнение измерительного зонда с наконечником, имеющим фиксатор положения с тягой, проходящей через уплотнительное устройство, позволяет провести процедуру прокалывания пробки контрольной бутылки при стабилизированном положении наконечника зонда. Этим обеспечивается точность измерения уровня давления диоксида углерода в бутылке, так как наконечник зонда не падает в вино, при этом фазовое равновесие системы «вино-газ» не нарушается и определение уровня давления, как показателя степени насыщенности вина диоксидом углерода, становится достоверным.
2
Выполнение наконечника измерительного зонда с фиксатором положения и тягой, проходящей через уплотнительное устройство, позволяет повысить точность измерений и, следовательно, достоверность в измерении давления СО в винах пересыщенных диоксидом углерода, т.к. процесс измерения начинается по команде оператора только после того, как измерительный зонд полностью введен в бутылку и осуществлена надежная герметизация места прокола пробки.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый результат.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 - схема измерительного зонда.
Устройство (фиг.1) содержит стойку с опорой 1, на которую устанавливается контрольная бутылка, измерительный зонд 2 с держателем 3 и приводом 4.
Измерительный зонд (фиг.2) содержит наконечник 5 с тягой 6, проходящей через уплотнительное устройство 11, фиксатор положения 7, трубку 8 и штуцер 9 для подключения измерителя давления 10.
Работает устройство следующим образом. Контрольная бутылка закрепляется на опоре стойки 1. По команде оператора измерительный зонд 2 с помощью привода 4 прокалывает пробку и вводится в бутылку. После этого оператор с помощью фиксатора положения 7 и тяги 6, проходящей через уплотнительное устройство 11, перемещает наконечник зонда 5 вниз в положение «измерение давления». При этом через канал, образованный тягой 6 и трубкой 8 через штуцер 9 давление диоксида углерода вина фиксируется измерителем давления 10.
2
Таким образом, измерение давления диоксида углерода производится только после ввода зонда в бутылку и герметизации места прокола пробки. При этом не нарушается состояние фазового равновесия системы «вино-СO».
Пример 1. Для сравнительного анализа уровня давления с использованием афрометров, позволяющих измерить давление с нарушением и без нарушения фазового равновесия системы «вино-газ» были приготовлены модельные растворы, пересыщенные диоксидом углерода, с известным содержанием диоксида углерода. В моделях измеряли давление с нарушением и без нарушения фазового равновесия системы «вино-газ». Полученные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Измерение уровня давления с нарушением и без нарушения фазового равновесия системы «вино-газ»
Наименование образца
Уровень давления диоксида углерода и расчетное содержание диоксида углерода в образцах
Ошибка измерения, %
без нарушения фазового равновесия
с нарушением фазового равновесия
Р<sub>о</sub>, КПа
расчетное содержание диоксида углерода в вине, дм<sup>3</sup>
Р<sub>1</sub>, КПа
расчетное содержа-ние диоксида углерода в вине, дм<sup>3</sup>
1
2
3
4
5
6
Образец №1 Содержание диоксида углерода в 1 дм<sup>3 </sup>модельной смеси 2,0 дм<sup>3</sup>
200
2
240
2,4
20
Образец №2 Содержание диоксида углерода в 1 дм<sup>3 </sup>модельной смеси 3,0 дм<sup>3</sup>
300
3
370
3,7
23,3
1
2
3
4
5
6
Образец №3 Содержание диоксида углерода в 1 дм<sup>3</sup> модельной смеси 4,2 дм<sup>3</sup>
420
4,2
520
5,2
23,8
Таким образом, измерение уровня давления без нарушения фазового равновесия в модельных растворах с помощью заявляемого устройства с последующим вычислением в них концентрации диоксида углерода путем произведения величины измеренного давления на величину поглотительной способности раствора к диоксиду углерода показало, что вычисленный объем совпадает с истинным содержанием диоксидом углерода в модельном растворе. В то время как измерение уровня давления в модельных растворах с нарушением фазового равновесия и с последующим вычислением в них концентрации диоксида углерода путем произведения величины измеренного давления на величину поглотительной способности раствора к диоксиду углерода, показало завышение результата измерения на 20-24%.
0
1
2
Пример 2. Измеряли уровень давления в образцах шампанских и газированных вин разных производителей с использованием афрометров, позволяющих измерить давление с нарушением и без нарушения фазового равновесия системы «вино-газ». Для этого предлагаемое устройство дополнили приспособлением, позволяющим в требуемый момент времени сбрасывать наконечник в вино. Процесс измерения проводили в следующей последовательности. Осуществляли прокол шампанской пробки зондом афрометра и измеряли давление в газовой камере шампанской бутылки без нарушения фазового равновесия (Р). Затем, с помощью тяги зонда сбрасывали наконечник зонда в вино и измеряли новое значение избыточного давления с нарушенным фазовым равновесием (P). Путем произведения величины измеренного давления на величину поглотительной способности вина к СO расчитывали его насыщенность диоксидом углерода и определяли величину погрешности измерения.
Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Зависимость уровня давления диоксида углерода (при температуре 20°С, КПа) в образцах игристых и газированных вин от способа его измерения
Наименование образца, производитель
Уровень давления диоксида углерода в шампанской бутылке и расчетное содержание диоксида углерода в вине
Ошибка измерения,%
без нарушения фазового равновесия
с нарушением фазового равновесия
Р<sub>о</sub>, КПа
расчетное содержание диоксида углерода в вине, дм<sup>3</sup>
P<sub>1</sub>, КПа
расчетное содержание диоксида углерода в вине, дм<sup>3</sup>
Советское шампанское полусладкое
360
3,6
440
4,4
22,2
ОАО «Ростовский комбинат шампанских вин»
Советское шампанское полусладкое «Ростовское»
360
3,6
490
4,9
36,1
ОАО «Ростовский комбинат шампанских вин»
Советское шампанское полусладкое
350
3,5
520
5,2
48,6
ОАО «Исток»
Российское шампанское выдержанное брют
360
3,6
500
5
38,9
ОАО «Исток»
Советское шампанское полусладкое
330
3,3
500
5
51,5
ЗАО «Дербентский завод игристых вин»
Игристое вино белое полусладкое
410
4,1
560
5,6
36,6
ОАО «Ростовский комбинат шампанских вин»
Вино газированное белое полусладкое «Вечерняя Москва» ООО «Бахус»
250
2,5
350
3,5
40