RU171974U1 - Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food - Google Patents

Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food Download PDF

Info

Publication number
RU171974U1
RU171974U1 RU2016143253U RU2016143253U RU171974U1 RU 171974 U1 RU171974 U1 RU 171974U1 RU 2016143253 U RU2016143253 U RU 2016143253U RU 2016143253 U RU2016143253 U RU 2016143253U RU 171974 U1 RU171974 U1 RU 171974U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calorimeter
sample
specific heat
junction
temperature
Prior art date
Application number
RU2016143253U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альберт Хамед-Харисович Нугманов
Владислав Алексеевич Краснов
Иван Владиславович Краснов
Артем Игоревич Алексанян
Original Assignee
Альберт Хамед-Харисович Нугманов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альберт Хамед-Харисович Нугманов filed Critical Альберт Хамед-Харисович Нугманов
Priority to RU2016143253U priority Critical patent/RU171974U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU171974U1 publication Critical patent/RU171974U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники, занимающейся определением теплофизических характеристик веществ и материалов с помощью калориметрических методов.Заявлен калориметр, который имеет в качестве измерительной дифференциальную термопару, «холодный» спай которой помещен в термостат вместе с исследуемым образцом, «горячий» спай вместе с нагревателем находится внутри образца. Измерительная часть имеет предварительный фотокомпенсационный усилитель, согласованный с компенсационным самопишущим прибором, а тепловая часть содержит основной термостат и регулируемый термокриостат жидкостного типа. Технический результат - создание калориметра для определения температурной зависимости удельной теплоемкости пищевых продуктов в заданном интервале температур. 1 ил.The utility model relates to the field of measurement technology, which determines the thermophysical characteristics of substances and materials using calorimetric methods. A calorimeter has been announced that has a differential thermocouple as a measuring device, the “cold” junction of which is placed in the thermostat along with the test sample, the “hot” junction with the heater is inside the sample. The measuring part has a preliminary photocompensation amplifier, coordinated with a compensating recording device, and the thermal part contains a main thermostat and an adjustable liquid-type thermocryostat. The technical result is the creation of a calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food in a given temperature range. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники, занимающейся определением теплофизических характеристик веществ и материалов с помощью калориметрических методов, в частности, для определения температурной зависимости теплоемкости пастообразных пищевых продуктов.The utility model relates to the field of measurement technology that deals with the determination of the thermophysical characteristics of substances and materials using calorimetric methods, in particular, for determining the temperature dependence of the heat capacity of pasty food products.

Известно устройство (Томбасов Е.А., Краснов В.А. Авт. свид. №504105. Адиабатический калориметр для измерения теплоемкости. Опубликовано 25.02.1976 г.) для измерения теплоемкости веществ, включающий охлаждаемую вакуумную камеру и расположенный в ней контейнер с исследуемым образцом и системой адиабатических экранов, содержащей внутренний и внешний радиационные экраны с крышками и горячее кольцо.A device is known (Tombasov EA, Krasnov VA Auth. Certificate. No. 504105. Adiabatic calorimeter for measuring heat capacity. Published on 02.25.1976) for measuring the heat capacity of substances, including a cooled vacuum chamber and a container with a sample and a system of adiabatic screens containing internal and external radiation screens with covers and a hot ring.

Недостатком его является конструктивная сложность, обусловливающая малую производительность измерений.Its disadvantage is structural complexity, which leads to low measurement performance.

Наиболее близким является устройство для определения удельной теплоемкости пищевых продуктов (Нугманов А.Х. - Х., Краснов В.А., Краснов И.В., патент РФ №154799), в котором тепловая часть содержит в качестве измерительной дифференциальную термопару, «холодный» спай, которой помещен в термостат вместе с исследуемым образцом, «горячий» спай вместе с нагревателем находится внутри образца, а измерительная часть имеет предварительный фотокомпенсационный усилитель, согласованный с компенсационным самопишущим прибором.The closest is a device for determining the specific heat capacity of food products (Nugmanov A.Kh. - Kh., Krasnov V.A., Krasnov I.V., RF patent No. 154799), in which the thermal part contains a differential thermocouple as a measuring one, " cold junction, which is placed in the thermostat together with the test sample, the hot junction with the heater is inside the sample, and the measuring part has a preliminary photo-compensation amplifier, coordinated with a compensating recording device.

Недостатком его является отсутствие регулируемого термокриостата для создания необходимых температур исследуемого образца.Its disadvantage is the lack of an adjustable thermocryostat to create the required temperatures of the test sample.

Техническая задача - создание простого по конструкции устройства, позволяющего получать температурную зависимость удельной теплоемкости образца в заданном интервале температур.The technical task is to create a device that is simple in design and allows to obtain the temperature dependence of the specific heat of the sample in a given temperature range.

Технический результат - создание калориметра для определения температурной зависимости удельной теплоемкости пищевых продуктов.The technical result is the creation of a calorimeter to determine the temperature dependence of the specific heat of food.

Он достигается тем, что калориметр имеет в качестве измерительной дифференциальную термопару, «холодный» спай которой помещен в термостат вместе с исследуемым образцом, «горячий» спай вместе с нагревателем находится внутри образца, измерительная часть имеет предварительный фотокомпенсационный усилитель, согласованный с компенсационным самопишущим прибором, согласно прототипу, а тепловая часть содержит основной термостат и регулируемый термокриостат жидкостного типа. Основной термостат является пассивным и служит для уменьшения влияния колебаний температуры окружающей среды, а регулируемый термокриостат - для точной настройки на заданную температуру образца. При включении нагревателя образцатемпература «горячего» спая дифференциальной термопары начинает повышаться, и этот процесс продолжается в течение Δτ секунд, после чего нагрев выключается. Изменение температуры регистрируется самопишущим прибором, имеющим предел измерения от 0 до 100 мкВ благодаря высокочувствительному предварительному усилителю. Из опыта с бензойной кислотойв качестве образцового вещества, температурная зависимость удельной теплоемкости которого известна, в заданном диапазоне температур определяют константу калориметра К. Она учитывает все тепловые потери калориметра и численно равна разности затраченной и полезной теплот:It is achieved by the fact that the calorimeter has a differential thermocouple as a measuring one, the “cold” junction of which is placed in the thermostat together with the test sample, the “hot” junction with the heater is inside the sample, the measuring part has a preliminary photo-compensation amplifier, coordinated with a compensation recording device, according to the prototype, and the thermal part contains a main thermostat and an adjustable liquid-type thermocryostat. The main thermostat is passive and serves to reduce the influence of fluctuations in ambient temperature, and an adjustable thermocryostat - for fine tuning to a given sample temperature. When the heater is turned on, the sample temperature of the “hot” junction of the differential thermocouple begins to increase, and this process continues for Δτ seconds, after which the heating is turned off. The temperature change is recorded by a recording device having a measuring range from 0 to 100 μV due to the highly sensitive pre-amplifier. From experience with benzoic acid as a reference substance, the temperature dependence of the specific heat of which is known, the constant of the calorimeter K is determined in a given temperature range. It takes into account all the heat losses of the calorimeter and is numerically equal to the difference between the spent and useful heat:

К=QЗATP - Qпoл,K = Q ZATP - Q field ,

где QЗАТР=U⋅I⋅Δτ, где U - напряжение на нагревателе, I - ток через нагреватель, Δτ - отрезок времени опыта, Qпол=с⋅м⋅Δt, где с - удельная теплоемкость образца бензойной кислоты, м - его масса, Δt - измеряемое по кривой записи на самопишущем прибореизменение температуры образца.where Q ZATR = U⋅I⋅Δτ, where U is the voltage across the heater, I is the current through the heater, Δτ is the length of time of the experiment, Q floor = s⋅m⋅Δt, where c is the specific heat of the benzoic acid sample, m is its mass, Δt is the change in the temperature of the sample, measured by the recording curve on a recording device.

Искомая удельная теплоемкость СХобразца пищевого продукта определяется по формулеThe desired specific heat C X of the food sample is determined by the formula

Cx=(QЗАТР-К)/(мх⋅Δtx),C x = (Q ZATR - K ) / (m x ⋅Δt x ),

где мх и Δtx - измеряемые масса и изменение температуры исследуемогоwhere m x and Δt x - measured mass and temperature change of the investigated

образца. Температурная зависимость определяется по полученным данным удельной теплоемкости с необходимым шагом изменения температуры. Исследуемые пастообразные пищевые продукты требуют минимальных затрат времени на опыт. Особенность этих продуктов в том, что они содержат воду, которая при нулевой температуре имеет фазовый переход и сильно влияет на результаты определения удельной теплоемкости. Благодаря регулируемому термокриостату достигается получение значений удельной теплоемкости пастообразных пищевых продуктов в заданном диапазоне температур, особенно около нуля и при низких температурах, за короткий промежуток времени и без нарушения качества. Регулируемый термокриостат жидкостного типа обеспечивает также равномерность температурного поля образца и быстроту перехода на другую температуру. Настройка термокриостата позволяет производить опыты в любом участке шкалы температур, например, при хранении ниже нуля, при температуре употребления в пищу или при температуре пастеризации.sample. The temperature dependence is determined by the obtained specific heat with the necessary step of temperature change. The studied pasty food products require minimal time spent on experience. The peculiarity of these products is that they contain water, which at zero temperature has a phase transition and strongly affects the results of determining the specific heat. Thanks to the adjustable thermocryostat, the specific heat of pasty foods is obtained in a given temperature range, especially around zero and at low temperatures, for a short period of time and without compromising on quality. The adjustable liquid-type thermocryostat also ensures uniformity of the temperature field of the sample and the speed of transition to another temperature. Setting the thermocryostat allows you to conduct experiments in any part of the temperature scale, for example, when stored below zero, at the temperature of consumption in food or at the temperature of pasteurization.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (схема калориметра).The proposed device is shown in the drawing (calorimeter diagram).

Установка содержит исследуемый образец 1 с размещенным внутри нагревателем 2, находящийся в стаканчике 3. Внутри образца по его оси расположен «горячий» спай дифференциальной термопары 4, а «холодный» спай 5 находится в свободном пространстве основного термостата 6. С помощью разъема 7 нагреватель и термопара соединяются с блоком питания нагревателя 8 и выключателем 9. Ток через нагреватель измеряется амперметром 10, напряжение - вольтметром 11. Термоэдс термопары предварительно усиливается фотокомпенсационным усилителем 12, согласованным с самопишущим прибором 13 с помощью магазина 14 сопротивлений. Для удобства настройки начала записи кривой изменения температуры образца на входе самописца имеется устройство 15 для регулировки смещения нуля прибора. Регулируемый термокриостат 16 подключен к основному термостату с помощью труб.The installation contains the test sample 1 with a heater 2 located inside the cup 3. Inside the sample along its axis there is a “hot” junction of the differential thermocouple 4, and a “cold” junction 5 is in the free space of the main thermostat 6. Using connector 7, the heater and the thermocouple is connected to the power supply unit of the heater 8 and the switch 9. The current through the heater is measured with an ammeter 10, the voltage with a voltmeter 11. The thermopower of the thermocouple is pre-amplified by a photocompensation amplifier 12, consistent with amopishuschim device 13 via store 14 resistances. For convenience, setting the start of recording the curve of the temperature change of the sample at the input of the recorder has a device 15 for adjusting the zero offset of the device. Adjustable thermocryostat 16 is connected to the main thermostat using pipes.

Устройство работает следующим образом. С помощью регулируемогоThe device operates as follows. Using adjustable

термокриостата 16 температура образца доводится до заданной. Исследуемый образец 1 помещается в стаканчик 3, а затем в него вводится нагреватель 2 и «горячий» спай термопары 4. «Холодный» спай 5 вводится через крышку основного термостата в его свободное пространство. Выключателем 9 в нагреватель подается ток, измеряемый амперметром 10 и вольтметром 11, по показаниям которых вычисляется затраченная теплота QЗАТР. Процесс изменения температуры образца регистрируется на диаграммной бумаге. После выключения тока через Δτ секунд кривая записи изменения температуры вследствие выравнивания температуры по сечению образца еще некоторое время доходит до максимума, а затем убывает. Искомая разность температур соответствует отрезку на кривой от начала процесса до этого максимума. По приведенным формулам вычисляется удельная теплоемкость. Таким образом, время опыта определяется фактически по времени записи изменения температуры образца и обработки результатов измерений. После проведения серии измерений в заданном интервале температур строится график температурной зависимости удельной теплоемкости.thermocryostat 16 the temperature of the sample is brought to the set. The test sample 1 is placed in a cup 3, and then the heater 2 and the “hot” junction of the thermocouple 4 are introduced into it. The “cold” junction 5 is inserted through the cover of the main thermostat into its free space. With the switch 9, a current is supplied to the heater, measured by an ammeter 10 and a voltmeter 11, according to the readings of which the spent heat Q is calculatedSHUTTER. The process of changing the temperature of the sample is recorded on graph paper. After turning off the current after Δτ seconds, the curve of recording the temperature change due to temperature equalization along the sample cross section reaches its maximum for some time, and then decreases. The desired temperature difference corresponds to the segment on the curve from the beginning of the process to this maximum. Using the above formulas, the specific heat is calculated. Thus, the experiment time is actually determined by the time of recording the change in the temperature of the sample and processing of the measurement results. After a series of measurements in a given temperature range, a graph of the temperature dependence of the specific heat is constructed.

Калориметр позволяет получить температурную зависимость удельной теплоемкости пастообразных пищевых продуктов в диапазоне температур от 250 К до 333 К, что соответствует техническим возможностям используемого термокриостата.The calorimeter allows you to obtain the temperature dependence of the specific heat of pasty food products in the temperature range from 250 K to 333 K, which corresponds to the technical capabilities of the used thermocryostat.

Claims (1)

Калориметр для определения температурной зависимости удельной теплоёмкости пищевых продуктов, состоящий из измерительной дифференциальной термопары, «холодный» спай которой помещён в термостат вместе с исследуемым образцом, «горячий» спай вместе с нагревателем находится внутри образца, измерительная часть имеет предварительный фотокомпенсационный усилитель, согласованный с компенсационным самопишущим прибором, отличающийся тем, что содержит основной термостат и регулируемый термокриостат жидкостного типа.A calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food products, consisting of a measuring differential thermocouple, the “cold” junction of which is placed in the thermostat together with the test sample, the “hot” junction with the heater is inside the sample, the measuring part has a preliminary photo-compensation amplifier, coordinated with the compensation a self-recording device, characterized in that it contains a main thermostat and an adjustable liquid-type thermocryostat.
RU2016143253U 2016-11-02 2016-11-02 Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food RU171974U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143253U RU171974U1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143253U RU171974U1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU171974U1 true RU171974U1 (en) 2017-06-22

Family

ID=59240544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143253U RU171974U1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU171974U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU485370A1 (en) * 1973-05-18 1975-09-25 Специальное Конструкторское Бюро Института Металлургии Им. А.А.Байкова A device for studying the thermophysical, thermochemical and thermodynamic properties of various substances in the temperature range 4.2-400k
SU800845A1 (en) * 1978-11-29 1981-01-30 Киевский Технологический Институтпищевой Промышленности Device for determining thermophysical characteristics of materials
RU2364845C1 (en) * 2008-03-19 2009-08-20 Институт белка РАН Differential adiabatic scanning high-pressure microcalorimetre
RU2554621C2 (en) * 2013-08-06 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method of determination of freezing beginning temperature at freezing of water solutions and moisture containing products and materials and device for its implementation
RU154799U1 (en) * 2015-02-17 2015-09-10 Альберт Хамед-Харисович Нугманов CALORIMETER FOR DETERMINING SPECIFIC HEAT CAPACITY OF FOOD PRODUCTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU485370A1 (en) * 1973-05-18 1975-09-25 Специальное Конструкторское Бюро Института Металлургии Им. А.А.Байкова A device for studying the thermophysical, thermochemical and thermodynamic properties of various substances in the temperature range 4.2-400k
SU800845A1 (en) * 1978-11-29 1981-01-30 Киевский Технологический Институтпищевой Промышленности Device for determining thermophysical characteristics of materials
RU2364845C1 (en) * 2008-03-19 2009-08-20 Институт белка РАН Differential adiabatic scanning high-pressure microcalorimetre
RU2554621C2 (en) * 2013-08-06 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method of determination of freezing beginning temperature at freezing of water solutions and moisture containing products and materials and device for its implementation
RU154799U1 (en) * 2015-02-17 2015-09-10 Альберт Хамед-Харисович Нугманов CALORIMETER FOR DETERMINING SPECIFIC HEAT CAPACITY OF FOOD PRODUCTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5642965B2 (en) Specific heat capacity measurement
Pishchur et al. Recommendations on DSC calibration: how to escape the transformation of a random error into the systematic error
Dmytriv et al. Recearch in thermoanemometric measuring device of pulse flow of two-phase medium
RU171974U1 (en) Calorimeter for determining the temperature dependence of the specific heat of food
RU154799U1 (en) CALORIMETER FOR DETERMINING SPECIFIC HEAT CAPACITY OF FOOD PRODUCTS
RU2439511C1 (en) Method of simultaneous determination of material heat capacity and thermal expansion
US3022664A (en) Differential calorimeter
BR112015015226B1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF THE NUCLEUS OF FOOD IN A CLOSED CONTAINER, FOOD PROCESSING DEVICE AND APPARATUS FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF THE NUCLEUS OF A FOOD IN A CLOSED CONTAINER
RU182474U1 (en) Calorimetric Installation
RU162877U1 (en) CALORIMETER FOR DETERMINING THE SPECIFIC HEAT OF MELTING SUGARS
RU2655459C1 (en) Method of measuring heat capacity of materials
Kim et al. Temperature and Heat Flow Rate Calibration of a Calvet Calorimeter from 0^ ∘ C 0∘ C to 190^ ∘ C 190∘ C
RU2727342C1 (en) Adiabatic calorimeter
Shi et al. Study on relationships between the spectral emissivity of DC01 steel and temperature in an oxidizing environment
CN111780895A (en) Heat measuring device
JPS634134B2 (en)
RU2762534C1 (en) Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation
RU2654824C1 (en) Device for measuring heat capacity of materials
JP2003344324A (en) Isopiestic specific heat measurement method and apparatus therefor for high pressure fluid
RU2561335C1 (en) Method for determining content of metallic microinclusions in semiconductor materials
RU2329492C2 (en) Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation
Veselý et al. Infrared camera comparative measurement methods for thermally optical properties of materials
SU771518A1 (en) Method of determining thermophysical properties of materials
RU2654822C1 (en) Device for determination of thermal parameters of phase transformation
SU732689A2 (en) Differential microcalorimeter

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20181103