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Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts bzw. der Dichte
von Flüssigkeiten, insbesondere Milch u. dgl.
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Zur bestimmung des spezifischen Gewichts bzw. der Dichte von Flüssigkeiten
werden mit Vorliebe Aräometer benutzt, da man mit diesen bei entsprechender Konstruktion
und gater Ausführung auf äußerst einfache Weise relativ sehr genaue Resultate erhalten
kann. Mit einer erhelblichen Unsicherheit ist die Ablesung jedoch verbunden, wenn
es sich um die Prüfung undurchsichtiger Flüssig keiten, wie z. B. Milch od.dgl.,
handelt. Da eine Ablesung in der Ebene des Flüssigkeitsspiegels hier nicht möglich
ist, wird dieselbe gewöhnlich am oberen Rande des Wulstes vorgenommen, der sich
an dem Stengel des Aräometers hochzieht. Der abzulesende Punkt ist dann aber nicht
genant definiert. weil die Flüssigkeit nach oben zu in eine sehr dünne Schicht übergeht.
die sich schließlich ohne scharfe Kontur der Stengeloberfläche anschmiegt.
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In der sehr dünnen Schicht erscheint die Flüssigkeit (z. B. Milch)
durchscheinend bis durchsichtig, so daß die Ableisung je nach dem subjektive Empfinden
des Untersuchenden und der Eintelung der Aräometerskala um beträchtliche Beträge
differieren kann - bei einem gewöhnlichen Lactodensimeter z. fl. leicht um mehrere
Lactodensinietergrade. Gerechnet man nun nach den bekannten Formeln aus dem spezifischen
Gewicht und dem Fettgehalt der Milch deren Gehalt an fettfreier Trockenmasse, so
entspricht einer Abweichung um 0.2 Lactodensimetergrade aber bereits eine Änderung
des Trockenmassegehaltes um 0.05%. so daß
die Untersuchung infolge
der erläuterten Unsicherheit für viele Zwecke illusorich wird.
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Um die Unsicherheit zu vermeiden, wurde schon früher vorgeschlagem,
die Skala des Aräometers um einen bestimmten Betrag nach oben zu verschieben und
die Ablesung in der diesen Betrag entsprechenden Höhe über dem Flüssi.gke itsspiegel
vorzunehmen. Zu die sein Zweck wurden Geräte benutzt, hei welchen der Flüssigkeitsspiegel
in dem Aräometerzylinder durch eine Überlaufvorrichtung bzw. einen kleinen Heber
auf eine konstante Höhe eingestellt werden sollte; im bestimmten Abstand über dieser
war dann eine Marke angebracht. in. deren Höhe die Aräometerskala abzulesen war.
Bei diesen Geräten zeigt sich jedoch wiederum eine Unsicherheit der Resultate, die
dadurch bedingt wird, daß sich der Flüssigkeitsspiegel praktisch, nicht konstant
auf gleiche Höhe einstellt, son.dern unter dem Einfluß verschiedener Faktoren einmal
ein wenig höher, ein anderes Älal ein wenig tiefer liegt.
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Auf einfache eise beseitigt wird dagegen die Unsicherheit durch die
vorliegende Erfindung. deren Prinzip an Hand der Abbildung im folgenden erläutert
sei: Das Aräometer I befindet sich in einem zweckmäßigerweise oben etwas erweiterten,
mit einem Ablaufhahn 3 versehenen und zwecks senkrechter Einstellung kardanisch
aufgehängten Zylinder 2. In diesen Zylinder wird ein bestimmtes Volumen. z. B. 100
ccm der zu untersuchenden Flüssigkeit eingebracht, was bequem etwa mit Hilfe einer
Pipette oder eines anderen geeigneten Abmeßgerätes geschehen kann. Und zwar ist
das Volumen so bemessen, daß die Flüssigkeit nicht bis zu der an dem erweiterten
Teil des Zylinders augebrachten Marke, zweckmäßigerweise einer Ringmarke 4, reicht,
sondern daß zwischen der Flussigkeitsoberfläche und der Marke ein nicht zu kleiner
Abstand bleibt.
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Der senkrechte Abstand zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Marke
4 soll, wenn die Flüssigkeit die größte mit dem betreffenden Aräometer festzustellende
Dichte hat, die Spindel also die geringste Eintauchstelle zeigt, h sein. Ist die
Dichte der Flüssigkeit geringer, so taucht da.s Aräometer tiefer in dieselbe ein.
Dabei steigt aber der Flüssigkeits-spiegel an. so daß die Aräometerskala, wenn sie
in der gewohnten ÄVeise entsprechend der Eintauchtiefe des Stengels eingeteilt werden
würde. an einem höheren Punkt abgelesen werden müßte - nämlich wieder an dem senkrechten
Abstand h über der nunmehr höher liegenden Flüssigkeitsoberfläche. Bezeichnet man
den der Abnahme der Dichte entsprechenden Zuwachs der Flüssigkeitsverdränlgung des
Aräometers mit den Radius des Stengels mit r und den Radius des Zylinders mit R
(s. Abbildung), so beträgt der Anstieg a der Flüss'igkeitsoberfläche in dem Zylinder
v a = # . (R²-r²) Um diesen Betrag a. müßte also liei der bisher üblichen Einteilung
der Aräometerskala die Ablesnng über der (feststehenden) Marke erfolgen: bzw. da
aus praktischen Gründen in Höhe der Marke abgelesen werden soll, muß die der betreffenden
Dichteänderung entsprechende Skalenlänge um den Betrag a gekürzt werden.
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Die vorstehende Formel gilt naturgemäß für jeden Punkt der Teilung,
so daß sich auf Grund derselben leicht eine Skala konstruieren läßt, welche bei
der Ablesung in Höhe der Marke stets die richtigen Werte anzeigt.
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Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Aräometerskala korrespondierend
zu der genannten Ätarkierung angeordnet und gegenüber den aus der absoluten Eintauchtiefe
sich ergebenden Intervallen um diejenigen Beträge berichtigt ist, welche durch die
Veränderung des Abstandes zwischen der Höhe der Älarkierung und dem mit dem Einsinken
des Aräometers steigenden Flüssigkeitsspiegel bedingt sind.
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Praktisch wird man nun mit der Vorrichtung in der Regel so arbeiten,
daß man die geprüfte Flüssigkeit ablaufen läßt und eine neue, zu prüfende einmißt,
ohne zuvor Aräometer und Zylinder zu trocknen. Die Apparatur ist dementsprechend
auf Ausguß zu justieren, d. h. so, daß derjenige Flüssigkeitsspiegel maßgebend ist,
der sich aus dem einzubringenden Volumen und den infolge der Wandbenetzung zurückgebliebenen
Flüssigkeitsresten ergibt. Eine merkliche Änderung der Dichte durch die Zumischung
der im Verhältnis zu dem eingebrachten Volumen sehr geringen Rückstände ist nicht
zu fürchten. selbst wenn die Dichte der Flüssigkeit einmal an der oberen und das
andere Mal an der unteren Grenze des an der Spindel abzulesenden Intervalls liegen
sollte; dies ist leicht nachznrechnen.
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Andererseits läßt sich auch eine Verlagerung des Flüssigkeitsspiegels
infolge von Ungenauigkeiten bei der Abmessung des Flüssigkeitsquantums oder von
Verschiedenheiten im Volumen des Flüssigkeitsrückstandes vermeiden, indem man den
Durchmesser des Zylinders in Höhe des Flüssigkeitsspiegels groß genug wählt. Ist
z. B. R = I8 mm und r = 1,8 mm, so beträgt die Fläche des Flüssigkeitsspiegels rund
10 cm²; ein Fehler von 0.5 cm³ im Volumen bedingt daher erst eine Verschiebung des
Flüssigkeitsspiegels um 0,5 mm - bei einem Teilstrichabstand für die abzulesenden
Einheiten von 10 mm somit erst einen Ablesfehler = 1/20 der betreffenden Einheit.
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Zu verbessern ist die Ablesung noch durch Einschaltung einer Lupe,
eines Ablesmikroskops od. dgl., wobei Parallaxenfehler durch eine einfache Visiervorrichtung
an sich bekannter Anordnung oder noch einfacher dadurch zu vermeiden sind. daß man
bei der Beobachtung den an der Vorderseite des Zylinders liegenden Teil der Ringmarke
und denjenigen an der Rückseite des Zylinders zur Deckung bringt. Die Marke erscheint
dann als eine Linie, welche die Aräometerteilung an einer bestimmten Stelle schneidet;
an dieser Stelle wird
abgelesen, wobei sich Bruchteile der Skalenteilung
noch sehr gut abschätzen lassen.