CN204718917U - 气体吸收体积检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体吸收体积检测仪。该检测仪包括机架和控制单元，机架设有辅助固定装置，辅助固定装置上安置有测量容器，测量容器顶端与密封盖固连，机架设有密封槽，密封槽内设有样品盒；样品盒由底座和盒盖构成，盒盖外侧与悬线固连，气体吸收剂样品悬挂于盒盖内侧；密封盖具有固线装置、抽气口、进气口；测量容器底端侧壁具有进液口；控制单元包括具有计时器的PLC、位于密封槽内的液位传感器、显示屏以及输入设备。本实用新型检测时可实现自动化控制，无需手动操作，有力确保了检测数据的准确性。

Description

气体吸收体积检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种气体吸收体积检测仪，以及采用该检测仪的检测方法，适于准确检测各种气体吸收剂的气体吸收性能，例如食品脱氧剂的除氧性能。

背景技术

脱氧剂又称吸氧剂、除氧剂、去氧剂，属于气体吸收剂，能在常温下与包装容器内的游离氧和溶解氧发生氧化反应形成氧化物，将密封容器内的氧气吸收掉，防止食品因氧化而发霉变质，从而延长食品保质期；同时，除氧剂可保持食品原有的色、香、味，防止害虫、细菌的生长，维持食品的营养成分，延长保鲜时间，起到保障食品安全的重要作用。脱氧剂现已广泛应用于湿面包粉、湿面、湿粉丝、湿点心、茶叶、肉制品、炒货、干货、半干鱼制品等多种食品。目前，脱氧剂在不同食品加工中的应用情况为：糕点甜食为45％，畜产、水产品和农产品加工食品为30％，茶叶、咖啡等为15％，健康食品、家常菜肴等其他食品为10％，现已推广应用到高水分含量的食品、短保质期的配送食品以及长保质期的医药品和健康食品等产品中。

脱氧剂的总吸氧量是判断脱氧剂产品技术性能的主要指标，目前产品标准SB/T10514-2008《食品用脱氧剂》中采用微量氧气分析仪法和常压水油置换法来检测脱氧剂的总吸氧量。

1.微量分析仪法：

该实验方法采用的设备主要是恒温箱、微量氧气分析仪、K尼龙塑料袋、充气用针筒等设备；其测定过程为：将样品放置在K尼龙塑料袋中，冲入一定量(标称吸氧量的10倍)的空气，保持袋子的压力和常压相近，把尼龙袋放入25℃的恒温箱中，一定时间后测量尼龙袋中空气的氧气浓度(氧气浓度应不低于3％)，再用排水法测定尼龙袋体积。

该实验方法中主要存在以下问题：

(1)尼龙袋选择：

关于尼龙袋的选择，要求是10倍标称吸氧量体积的袋子，在现实检验中往往总吸氧量是标称吸氧量的3-10倍，按照10倍吸氧量的空气计算，氧气含量只有2倍，需要数次更换。

(2)袋压难以控制

该方法中，充入空气必须保持袋子的压力与常压相近，这一规定对充入空气量的多少很难控制，因为用的是充气装置，压力完全靠手工操作，比较困难，使得检验的准确性很难控制。

(3)氧气浓度

该方法中，实验后氧气浓度需≥3％，但是据发明人实践发现，该浓度很难控制，因为样品刚加入时，吸氧量很快，里面只有2倍的标称吸氧量，往往7-8个小时就能吸到氧气浓度基本达到1％以下，根本无法控制氧气浓度始终保持≥3％，如果通过经常检测氧气浓度来确保符合要求，则在取袋中空气的过程中，会不断造成空气逃逸与检测氧浓度空气的损失，大大影响检验结果正确性。

(4)尼龙袋体积计算

该方法中，体积的计算采用排水法，将排出的水倒入量筒中，计算尼龙袋的体积，而这样根本不科学，由于水的重量比空气大很多，使尼龙袋很难保持原来的形状，造成体积计算出入很大。

2.常压水油置换法

如图1所示，该方法采用洗耳球1、硅胶橡胶输液管2、支架4、500或100mL的量筒5、烧杯6，烧杯6和量筒5中装有水或油，检测时脱氧剂样品3在支架4的支撑下安置于量筒5内。申请号200610122574.1、公开号CN1995966A、名称《一种脱氧剂吸氧量的检测方法》的中国发明专利申请即采用基本类似的检测方法。

该方法中主要存在以下问题：

(1)操作不顺畅引起误差：在每次吸24小时换气过程中样品需暴露在空气中，会吸收部分大气中的氧气，而每个样品一般换气次数都在5次以上，造成吸氧结果和真实结果存在误差。

(2)读数不确定性造成的误差：在检验过程中通常采用500mL、1000mL量筒，最小刻度分别为5mL、10mL，测量过程中在两最小刻度上采用估算法读数，而样品换气次数较多，最终造成读数误差很大。

产品标准SB/T10514-2008《食品用脱氧剂》还规定了指标：标称吸氧时间。标称吸氧时间是确定食品根据保鲜能力选择脱氧剂规格的依据，容易短时间内变质的食品需选用标称脱氧时间短和标称吸氧量比样品包装体积大的脱氧剂，反之只选用标称吸氧时间长一些和标称吸氧量小于或等于包装体积的脱氧剂。该指标是确定产品规格和脱氧能力的重要依据，在产品标准中采用微量分析仪法进行检测，而该法同样存在前述微量分析仪存在的问题(1)、(2)、(4)。

对于其它气体吸收剂的气体吸收性能的测定，或多或少也存在与上述相同或类似的问题。

亟需能够准确检测气体吸收剂气体吸收性能的技术手段。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术存在的问题，提出一种气体吸收体积检测仪，能准确检测气体吸收剂的气体吸收性能；同时还提出采用该检测仪的检测方法。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：

一种气体吸收体积检测仪，包括机架和控制单元，其特征是，所述机架设有辅助固定装置，所述辅助固定装置上安置有竖直放置且两端开口的测量容器，所述测量容器的顶端与密封盖固定连接，所述机架设有与测量容器底端相配的密封槽，所述密封槽内设有一组用以容纳气体吸收剂样品的样品盒；

所述样品盒由底座和盒盖构成，所述底座与密封槽底部固连，所述盒盖外侧与悬线固连，所述气体吸收剂样品悬挂于盒盖内侧；

所述密封盖具有与悬线连接的固线装置、经抽气阀与抽气装置连通的抽气口、经进气阀与带压气源瓶连通的进气口；所述测量容器底端侧壁具有经进液阀与液体槽连通的进液口；所述带压气源瓶中装有供气体吸收剂样品吸收的气体；

所述控制单元包括具有计时器的PLC、位于密封槽内的液位传感器、显示屏以及输入设备；所述液位传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接，所述PLC的显示输出端与显示屏连接，所述PLC的输入端与输入设备连接；所述抽气阀、进气阀、进液阀的受控端分别与PLC的相应控制端连接。

本实用新型进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述样品盒具有底座与盒盖密封连接、使气体吸收剂样品与外界隔离的密闭状态，以及在悬线拉拽下盒盖带动气体吸收剂样品与底座脱离的打开状态。

优选地，所述测量容器具有：在辅助固定装置带动下测量容器向上运动并脱离密封槽、供装入或卸下气体吸收剂样品的第一状态，测量容器底端与密封槽密封连接且抽气阀、进气阀、进液阀全部关闭使样品盒容纳于测量容器内并使测量容器内形成密闭空间的第二状态，在第二状态基础上打开抽气阀和进液阀、开启抽气装置使液体从液体槽进入测量容器、当测量容器内充满液体时液体槽内仍有液体与测量容器内液体保持连续并于此时关闭抽气阀和抽气装置的第三状态，在第三状态基础上打开进气阀使气源瓶中气体进入测量容器、并将测量容器内液体压回液体槽、当测量容器内液面下降至预设位置时关闭进气阀的第四状态，在第四状态基础上通过固线装置将悬挂气体吸收剂样品的样品盒盒盖提升至预设高度、并开始检测气体吸收剂样品的气体吸收性能直至检测结束的第五状态；所述预设位置低于样品盒底座的上边缘。

优选地，所述控制单元具有：

按输入设备的指令分别打开或关闭抽气阀、进气阀、进液阀的第一状态，按输入设备的指令通过液位传感器监测测量容器内液体体积变化的第二状态，按输入设备的指令通过计时器计时的第三状态。

优选地，所述测量容器顶端和底端分别具有槽口，所述测量容器顶端槽口与密封盖之间、测量容器底端槽口与密封槽之间分别装有密封圈；所述固线装置为具有密封垫和压实螺帽的丝纹管柱；所述进液阀设于连通测量容器进液口和液体槽的连接管上，所述连接管位于液体槽内的末端低于液体槽内液面。

更优选地，所述密封盖的材质为不锈钢材料；所述密封槽的材质为塑胶材料。

优选地，所述辅助固定装置包括固定于机架上的竖直支撑杆，所述竖直支撑杆周向套设有圈夹，所述圈夹具有夹持测量容器的夹头。

优选地，所述抽气装置包括与抽气口连通的抽气管、顶部与抽气管连通的保险瓶、以及经管路与保险瓶顶部连通的抽气泵。

本实用新型还提供：

采用前述气体吸收体积检测仪的检测方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、通过辅助固定装置将测量容器提升至预定高度，打开样品盒的盒盖，在气体吸收剂样品的样品袋上打孔，并将气体吸收剂样品悬挂在盒盖上，之后将气体吸收剂样品竖立放置在样品盒内，盖上盒盖使样品盒密闭；

第二步、通过辅助固定装置将测量容器降下，并将测量容器底端与密封槽密封连接；同时保持抽气阀、进气阀、进液阀全部关闭，使样品盒容纳于测量容器内并使测量容器内形成密闭空间；

第三步、向液体槽内注入预定体积的液体，通过控制单元打开抽气阀和进液阀，开启抽气装置使液体从液体槽进入测量容器内；当测量容器内充满液体时，液体槽内仍有液体与测量容器内液体保持连续，同时通过控制单元关闭抽气阀和抽气装置；

第四步、通过控制单元打开进气阀使气源瓶中气体进入测量容器，并将测量容器内液体压回液体槽，当测量容器内液面下降至预设位置时通过控制单元关闭进气阀；所述预设位置低于样品盒底座的上边缘；

第五步、通过固线装置将悬挂气体吸收剂样品的样品盒盒盖提升至预设高度后，控制单元通过液位传感器监测测量容器内液体体积变化来计算气体吸收剂样品的总吸气量，同时计时，并作出总吸气量－时间曲线；当监测到达终点时，控制单元停止监测，并打开进气阀，将测量容器内的残余液体排入液体槽内；之后打开测量容器密封盖，取出气体吸收剂样品；检测结束。

本实用新型进一步完善的技术方案为：

优选地，第五步中，在监测过程中，当气体吸收剂样品的总吸气量达到其标称吸气量时，控制单元将此时的计时时间作为该样品的标称吸气时间、并显示于显示屏；该样品在吸气24小时后，当在预设时间内、测量容器内液体体积变化不超过10ml时，则监测到达终点，控制单元将此时的计时时间作为该样品的总吸气时间、并将此时的总吸气量作为该样品的总吸气量，并显示于显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)可彻底克服现有检测方法因操作等因素导致测量误差很大的问题，体积可精确到1毫升，计时可精确到1秒钟，有力确保了检测数据的准确性。

(2)在检测过程中，可实现自动化控制，无需手动操作，避免带入人为因素干扰检测结果。

(3)填补国内该领域缺乏全自动检测设备的空白。

(4)适用范围广，不仅能用于脱氧剂除氧性能的检测，还可检测其它气体吸收剂的气体吸收性能(如CO、CO₂、NO、NO₂、SO₂等)，能广泛应用于化工、医药、生物制品等多个领域。

附图说明

图1为背景技术提及常压水油置换法的装置图。

图2为本实用新型实施例的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的电气框图。

具体实施方式

以下通过实施例说明本实用新型的具体步骤，但不受实施例限制。

在本实用新型中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。

下面结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本实用新型。应理解，该实施例只是为了举例说明本实用新型，而非以任何方式限制本实用新型的范围。

在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下面结合具体实施例对本实用新型进一步说明。

实施例

以食品脱氧剂检测仪为例进行说明。

如图2、图3所示，本实施例气体吸收体积检测仪为食品脱氧剂检测仪，包括机架11和控制单元12，机架11设有辅助固定装置，辅助固定装置上安置有竖直放置且两端开口的测量容器13，测量容器13的顶端与密封盖14固定连接，机架11设有与测量容器13底端相配的密封槽15，密封槽15内设有一组用以容纳食品脱氧剂样品16的样品盒17；样品盒17由底座和盒盖构成，底座与密封槽15底部固连，盒盖外侧与悬线固连，食品脱氧剂样品16悬挂于盒盖内侧；密封盖14具有与悬线连接的固线装置、经抽气阀18与抽气装置连通的抽气口、经进气阀19与带压气源瓶20连通的进气口；测量容器13底端侧壁具有经进液阀21与液体槽22连通的进液口。带压气源瓶20中装有供食品脱氧剂样品16吸收的氧气；

控制单元12包括具有计时器的PLC、位于密封槽15内的液位传感器、显示屏以及输入设备；液位传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接，PLC的显示输出端与显示屏连接，PLC的输入端与输入设备连接；抽气阀18、进气阀19、进液阀21的受控端分别与PLC的相应控制端连接。

样品盒17具有：底座与盒盖密封连接、使食品脱氧剂样品16与外界隔离的密闭状态，以及在悬线拉拽下盒盖带动食品脱氧剂样品16与底座脱离的打开状态。

测量容器13具有：在辅助固定装置带动下测量容器13向上运动并脱离密封槽15、供装入或卸下食品脱氧剂样品16的第一状态，测量容器13底端与密封槽15密封连接且抽气阀18、进气阀19、进液阀21全部关闭使样品盒17容纳于测量容器13内并使测量容器13内形成密闭空间的第二状态，在第二状态基础上打开抽气阀18和进液阀21、开启抽气装置使液体从液体槽22进入测量容器13、当测量容器13内充满液体时液体槽22内仍有液体与测量容器13内液体保持连续并于此时关闭抽气阀18和抽气装置的第三状态，在第三状态基础上打开进气阀19使气源瓶20中气体进入测量容器13、并将测量容器13内液体压回液体槽22、当测量容器13内液面下降至预设位置时关闭进气阀19的第四状态，在第四状态基础上通过固线装置将悬挂食品脱氧剂样品16的样品盒17盒盖提升至预设高度、并开始检测食品脱氧剂样品16除氧性能直至检测结束的第五状态；预设位置低于样品盒17底座的上边缘。

控制单元12具有：按输入设备的指令分别打开或关闭抽气阀18、进气阀19、进液阀21的第一状态，按输入设备的指令通过液位传感器监测测量容器13内液体体积变化的第二状态，按输入设备的指令通过计时器计时的第三状态。

此外，测量容器13顶端和底端分别具有槽口，测量容器13顶端槽口与密封盖14之间、测量容器13底端槽口与密封槽15之间分别装有密封圈；固线装置为具有密封垫和压实螺帽的丝纹管柱；进液阀21设于连通测量容器13进液口和液体槽22的连接管23上，连接管23位于液体槽22内的末端低于液体槽22内液面。密封盖14的材质为不锈钢材料；密封槽15的材质为塑胶材料。辅助固定装置包括固定于机架11上的竖直支撑杆24，竖直支撑杆24周向套设有圈夹25，圈夹25具有夹持测量容器13的夹头。抽气装置包括与抽气口连通的抽气管26、顶部与抽气管26连通的保险瓶27(例如玻璃瓶)、以及经管路与保险瓶27顶部连通的抽气泵28。

本实施例采用前述食品脱氧剂检测仪的检测方法，包括以下步骤：

第一步、通过辅助固定装置将测量容器13提升至预定高度，打开样品盒17的盒盖，在食品脱氧剂样品16的样品袋上打孔，并将食品脱氧剂样品16悬挂在盒盖上，之后将食品脱氧剂样品16竖立放置在样品盒17内，盖上盒盖使样品盒17密闭；

第二步、通过辅助固定装置将测量容器13降下，并将测量容器13底端与密封槽15密封连接；同时保持抽气阀18、进气阀19、进液阀21全部关闭，使样品盒17容纳于测量容器13内并使测量容器13内形成密闭空间；

第三步、向液体槽22内注入预定体积的液体(例如纯净水)，通过控制单元12打开抽气阀18和进液阀21，开启抽气装置使液体从液体槽22进入测量容器13内；当测量容器13内充满液体时，液体槽22内仍有液体与测量容器13内液体保持连续，同时通过控制单元12关闭抽气阀18和抽气装置；

第四步、通过控制单元12打开进气阀19使气源瓶20中气体进入测量容器13，并将测量容器13内液体压回液体槽22，当测量容器13内液面下降至预设位置时通过控制单元12关闭进气阀19；预设位置低于样品盒17底座的上边缘；

第五步、通过固线装置将悬挂食品脱氧剂样品16的样品盒17盒盖提升至预设高度后，控制单元12通过液位传感器监测测量容器13内液体体积变化来计算食品脱氧剂样品16的总吸氧量，同时计时，并作出总吸氧量－时间曲线；当监测到达终点时，控制单元12停止监测，并打开进气阀19，将测量容器13内的残余液体排入液体槽22内；之后打开测量容器13密封盖14，取出食品脱氧剂样品16；检测结束。

第五步中，在监测过程中，当食品脱氧剂样品16的总吸氧量达到其标称吸氧量时，控制单元12将此时的计时时间作为该样品的标称吸氧时间、并显示于显示屏；该样品在吸氧24小时后，当在预设时间内、测量容器13内液体体积变化不超过10ml时，则监测到达终点，控制单元12将此时的计时时间作为该样品的总吸氧时间、并将此时的总吸氧量作为该样品的总吸氧量，并显示于显示屏。

此外，在第五步中，拧开固线装置的压实螺帽，往上提悬线，使之打开样品盒17盒盖，并将盒盖和样品提升至预设高度后，向固线装置摁入乳胶塞，拧紧螺帽，此时，若液面不在预设位置，则补充氧气使液面归于预设位置。

具体而言，本实施例检测仪的测量容器13可选用2000ml的管状有机玻璃，￠10cm×1.2m；进液阀21所处的连接管23为直弯型，5×20cm；各密封槽15内各装有四个样品盒17；密封盖14设有4个固线装置、1个带阀门90°直角的真空管、1个带阀门和压力表的90°氧气管，两管直径为￠0.8cm。

辅助固定装置还可采用以下结构：采用金属圈，￠10cm×0.5cm，柄长为10cm圆柱体，柄另一端焊接在带有螺纹和梯状内滑杆的提升杆，提升杆的内滑杆为2cm×1cm×1.73cm，螺纹杆直径为2cm的半圆状，螺纹为M27×2，长50cm，提升螺杆和滑槽位置在0.7m处，下端为塑胶杆，塑胶杆为长方体的杆状，长1.2m、宽5cm、高5cm，塑胶杆70cm处内置金属滑槽，形体为滑竿的空体，塑胶杆固定在机架11上。

此外，本实施例的具体技术参数为：

电压为220V±10V；电流为0.2A；总吸氧量测试精度：±1mL；总吸氧时间测试精度：±1s；标称吸氧时间测试精度为：±1s。

本实施例在技术要求上完全满足标准要求，该设备可以设计成双侧并联测试装置，两装置公用一个机架11，单独测试装置和单独控制电路，可满足平行样检测的要求。

针对其它气体吸收剂的检测时，气源瓶20内则装有相应的被吸收气体，检测后最终获得总吸气量，标称吸气量，以及总吸气时间。

Claims (8)

1.一种气体吸收体积检测仪，包括机架和控制单元，其特征是，所述机架设有辅助固定装置，所述辅助固定装置上安置有竖直放置且两端开口的测量容器，所述测量容器的顶端与密封盖固定连接，所述机架设有与测量容器底端相配的密封槽，所述密封槽内设有一组用以容纳气体吸收剂样品的样品盒；

所述样品盒由底座和盒盖构成，所述底座与密封槽底部固连，所述盒盖外侧与悬线固连，所述气体吸收剂样品悬挂于盒盖内侧；

所述密封盖具有与悬线连接的固线装置、经抽气阀与抽气装置连通的抽气口、经进气阀与带压气源瓶连通的进气口；所述测量容器底端侧壁具有经进液阀与液体槽连通的进液口；所述带压气源瓶中装有供气体吸收剂样品吸收的气体；

所述控制单元包括具有计时器的PLC、位于密封槽内的液位传感器、显示屏以及输入设备；所述液位传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接，所述PLC的显示输出端与显示屏连接，所述PLC的输入端与输入设备连接；所述抽气阀、进气阀、进液阀的受控端分别与PLC的相应控制端连接。

2.根据权利要求1所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述样品盒具有底座与盒盖密封连接、使气体吸收剂样品与外界隔离的密闭状态，以及在悬线拉拽下盒盖带动气体吸收剂样品与底座脱离的打开状态。

3.根据权利要求2所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述测量容器具有：在辅助固定装置带动下测量容器向上运动并脱离密封槽、供装入或卸下气体吸收剂样品的第一状态，测量容器底端与密封槽密封连接且抽气阀、进气阀、进液阀全部关闭使样品盒容纳于测量容器内并使测量容器内形成密闭空间的第二状态，在第二状态基础上打开抽气阀和进液阀、开启抽气装置使液体从液体槽进入测量容器、当测量容器内充满液体时液体槽内仍有液体与测量容器内液体保持连续并于此时关闭抽气阀和抽气装置的第三状态，在第三状态基础上打开进气阀使气源瓶中气体进入测量容器、并将测量容器内液体压回液体槽、当测量容器内液面下降至预设位置时关闭进气阀的第四状态，在第四状态基础上通过固线装置将悬挂气体吸收剂样品的样品盒盒盖提升至预设高度、并开始检测气体吸收剂样品的气体吸收性能直至检测结束的第五状态；所述预设位置低于样品盒底座的上边缘。

4.根据权利要求3所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述控制单元具有：

按输入设备的指令分别打开或关闭抽气阀、进气阀、进液阀的第一状态，按输入设备的指令通过液位传感器监测测量容器内液体体积变化的第二状态，按输入设备的指令通过计时器计时的第三状态。

5.根据权利要求1至4任一项所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述测量容器顶端和底端分别具有槽口，所述测量容器顶端槽口与密封盖之间、测量容器底端槽口与密封槽之间分别装有密封圈；所述固线装置为具有密封垫和压实螺帽的丝纹管柱；所述进液阀设于连通测量容器进液口和液体槽的连接管上，所述连接管位于液体槽内的末端低于液体槽内液面。

6.根据权利要求5所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述密封盖的材质为不锈钢材料；所述密封槽的材质为塑胶材料。

7.根据权利要求1至4任一项所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述辅助固定装置包括固定于机架上的竖直支撑杆，所述竖直支撑杆周向套设有圈夹，所述圈夹具有夹持测量容器的夹头。

8.根据权利要求1至4任一项所述气体吸收体积检测仪，其特征是，所述抽气装置包括与抽气口连通的抽气管、顶部与抽气管连通的保险瓶、以及经管路与保险瓶顶部连通的抽气泵。