RU2262092C2

RU2262092C2 - Viscosimeter

Info

Publication number: RU2262092C2
Application number: RU2003101149/28A
Authority: RU
Inventors: А.М. Осинцев (RU); А.М. Осинцев; Н.А. Бахтин (RU); Н.А. Бахтин; В.И. Брагинский (RU); В.И. Брагинский; Е.С. Громов (RU); Е.С. Громов
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: testing engineering.

SUBSTANCE: viscosimeter comprises two same capillaries connected in series through which the fluid flows. The working pressure is caused by the hydrostatic pump at a constant level of 500-1000 mm Hg of the reference fluid. The injector with fluid to be tested is connected to the inlet of the second capillary through the three-way cock. When the output of the first capillary is connected to the inlet of the second capillary, the reference fluid flows through the first capillary, and fluid to be tested flows through the second capillary. There is the hydrostatic pressure gauge between the capillaries.

EFFECT: enhanced accuracy of measuring.

1 dwg

Description

Изобретение предназначено для исследования малых изменений вязкости жидкости, например для изучения поведения вязкости молока в процессе коагуляции с момента внесения фермента и до начала образования сгустка.The invention is intended to study small changes in the viscosity of a liquid, for example, to study the behavior of the viscosity of milk during the coagulation process from the moment the enzyme is introduced and until the formation of a clot.

Известны стандартные капиллярные вискозиметры Оствальда и Уббелоде [1]. Принцип действия данных вискозиметров основан на истечении жидкости из резервуара через капилляр. Определяется объем вытекшей жидкости за единицу времени.Ostwald and Ubbelode standard capillary viscometers are known [1]. The principle of operation of these viscometers is based on the outflow of liquid from the reservoir through the capillary. The volume of leaked fluid per unit time is determined.

Недостаток: упомянутые выше вискозиметры не позволяют осуществлять непрерывное изменение вязкости, так как требуется произвести очистку вискозиметра и перезаполнение его новой порцией исследуемой жидкости.Disadvantage: the viscometers mentioned above do not allow a continuous change in viscosity, since it is necessary to clean the viscometer and refill it with a new portion of the test fluid.

Известен вискозиметр Viscotek Corporation модели Y501 [2, 3], который является прототипом предлагаемого прибора. Принцип действия основан на прохождении жидкости через два последовательных капилляра под давлением, создаваемым насосом. В последний капилляр закачивается исследуемая жидкость. Относительная вязкость определяется отношением перепадов давления на концах капилляров, измеряемых двумя дифференциальными манометрами.Known viscometer Viscotek Corporation model Y501 [2, 3], which is a prototype of the proposed device. The principle of operation is based on the passage of fluid through two successive capillaries under the pressure generated by the pump. The test fluid is pumped into the last capillary. The relative viscosity is determined by the ratio of the pressure drops at the ends of the capillaries, measured by two differential pressure gauges.

Недостатком прототипа является использование двух высокоточных дифференциальных манометров и насоса. Недостаточная чувствительность дифференциальных манометров делает необходимым использование высокого рабочего давления. Это, в свою очередь, заставляет применять металлические капилляры большой длины (около 600 мм каждый). Непрозрачный капилляр не позволяет визуально следить за чистотой и однородностью канала. Кроме того, вышеперечисленные факторы увеличивают стоимость вискозиметра.The disadvantage of the prototype is the use of two high-precision differential pressure gauges and a pump. The insufficient sensitivity of differential pressure gauges makes it necessary to use high working pressure. This, in turn, forces the use of metal capillaries of large lengths (about 600 mm each). The opaque capillary does not allow you to visually monitor the purity and uniformity of the channel. In addition, the above factors increase the cost of the viscometer.

Целью изобретения является создание инструмента для исследования вязкости молока и определения ее малых изменений на этапе скрытого периода коагуляции до начала гелеобразования, обладающего хорошей чувствительностью и точностью и не требующего значительных финансовых и материальных затрат.The aim of the invention is to provide a tool for studying the viscosity of milk and determining its small changes at the stage of the latent period of coagulation before gelation, which has good sensitivity and accuracy and does not require significant financial and material costs.

Поставленная цель была достигнута благодаря применению в разработанном нами приборе гидростатического насоса для создания рабочего перепада давлений на двух последовательно соединенных стеклянных капиллярах и гидростатического манометра, включенного между капиллярами. В результате был создан вискозиметр, который обладает основными преимуществами и достоинствами упомянутых выше приборов и в тоже время существенная часть присущих им недостатков сведена к минимуму.This goal was achieved thanks to the use of a hydrostatic pump in the device we developed to create a working differential pressure on two series-connected glass capillaries and a hydrostatic pressure gauge connected between the capillaries. As a result, a viscometer was created, which has the main advantages and advantages of the above-mentioned devices and, at the same time, a significant part of their inherent disadvantages is minimized.

На чертеже представлена схема вискозиметра, состоящего из двух капилляров 1 и 2, двух емкостей 3 и 4, клапана 5, линейки 6, инжектора 7, трехходового крана 8 и термостата 9.The drawing shows a diagram of a viscometer consisting of two capillaries 1 and 2, two containers 3 and 4, valve 5, line 6, injector 7, three-way valve 8 and thermostat 9.

Принцип действия нашего вискозиметра основан на протекании жидкости через два одинаковых, последовательно соединенных капилляра 1 и 2 диаметром 0,7 мм и длиной 145 мм.The principle of operation of our viscometer is based on the flow of liquid through two identical, serially connected capillaries 1 and 2 with a diameter of 0.7 mm and a length of 145 mm.

С помощью трехходового крана 8 ко входу второго капилляра подключается инжектор с исследуемой жидкостью 7 (положение 2). Второй капилляр и предшествующий ему участок соединительной трубки заполняются исследуемой жидкостью. Затем с помощью трехходового крана выход первого капилляра подключается ко входу второго капилляра (положение 1). В результате этого через первый капилляр начинает протекать эталонная жидкость, а через второй - исследуемая. Гидростатический манометр, помещенный между этими капиллярами, будет показывать значение относительной вязкости.Using a three-way valve 8, an injector with the test liquid 7 (position 2) is connected to the input of the second capillary. The second capillary and the portion of the connecting tube preceding it are filled with the test fluid. Then, using a three-way valve, the output of the first capillary is connected to the input of the second capillary (position 1). As a result, the reference fluid begins to flow through the first capillary, and the test fluid through the second. A hydrostatic pressure gauge placed between these capillaries will indicate the relative viscosity.

В качестве эталонной жидкости используется подходящий растворитель, который подбирается в зависимости от исследуемой жидкости, так, например, для молока - это вода. Из-за практической несжимаемости расходы обеих жидкостей одинаковы и, следовательно, отношение разностей давлений на концах капилляров равно отношению их вязкостей.As a reference liquid, a suitable solvent is used, which is selected depending on the test liquid, for example, for milk it is water. Due to practical incompressibility, the flow rates of both fluids are the same and, therefore, the ratio of the pressure differences at the ends of the capillaries is equal to the ratio of their viscosities.

Жидкости не перемешиваются в силу того, что течение ламинарно, а взаимная диффузия не успевает произойти за время измерения.The liquids do not mix due to the fact that the flow is laminar, and mutual diffusion does not have time to occur during the measurement.

Шкалой измерения является линейка 6. В качестве насоса для создания рабочего перепада давлений используется резервуар 4 с эталонной жидкостью, поднятый на высоту 500-1000 мм. Уровень воды в резервуаре 4 поддерживается постоянным с помощью поплавкового клапана 5, который либо открывает, либо закрывает доступ воды из резервуара 3. Для поддержания постоянной температуры во время измерений используется циркуляционный термостат 9 модели UH-8.The measuring scale is a ruler 6. As a pump to create a working differential pressure, a reservoir 4 with a reference liquid is used, raised to a height of 500-1000 mm. The water level in the tank 4 is maintained constant by means of a float valve 5, which either opens or closes the access of water from the tank 3. To maintain a constant temperature during the measurements, the circulation thermostat 9 of the UH-8 model is used.

От стандартных капиллярных вискозиметров наш прибор отличается использованием второго капилляра, включенного последовательно с первым, что позволяет проводить непосредственное измерение относительной вязкости двух жидкостей: эталонной и исследуемой. Кроме того, конструкция нашего прибора позволяет легко вводить пробу в измерительный капилляр, что позволяет использовать его для мониторинга процесса.Our device differs from standard capillary viscometers in the use of a second capillary connected in series with the first, which allows direct measurement of the relative viscosity of two liquids: a reference and a test one. In addition, the design of our device makes it easy to introduce a sample into the measuring capillary, which allows it to be used to monitor the process.

Отличие от прототипа заключается прежде всего в использовании гидростатического насоса с постоянным уровнем и одного гидравлического манометра, что позволило использовать стеклянные капилляры, определить относительную вязкость измерением всего одного уровня и существенно уменьшить стоимость вискозиметра.The difference from the prototype is primarily in the use of a hydrostatic pump with a constant level and one hydraulic pressure gauge, which allowed the use of glass capillaries, to determine the relative viscosity by measuring only one level and significantly reduce the cost of the viscometer.

Несмотря на свою простоту прибор имеет ряд очевидных преимуществ.Despite its simplicity, the device has several obvious advantages.

Во-первых, полная погрешность измерений определяется погрешностями всех измерительных приборов, в нашей установке относительная вязкость определяется измерением высоты всего одного столба жидкости, т.к. давление на выходе второго капилляра выбрано равным атмосферному, а перепад давлений поддерживается постоянным уровнем жидкости в резервуаре 4.Firstly, the total measurement error is determined by the errors of all measuring devices, in our installation, the relative viscosity is determined by measuring the height of only one column of liquid, because the pressure at the outlet of the second capillary is chosen equal to atmospheric, and the pressure drop is maintained by a constant liquid level in the tank 4.

Во-вторых, конструкция прибора позволяет очень просто и эффективно подготовить его к следующему измерению простой промывкой второго капилляра эталонной жидкостью.Secondly, the design of the device makes it very simple and effective to prepare it for the next measurement by simply washing the second capillary with a reference liquid.

В-третьих, сохраняется возможность использовать его в качестве стандартного капиллярного вискозиметра.Thirdly, it remains possible to use it as a standard capillary viscometer.

Разработанный прибор обладает хорошей точностью и чувствительностью. Проведенные оценки показали, что чувствительность прибора к изменению вязкости молока сохраняется при его разбавлении в 100 раз по отношению к нормальной концентрации.The developed device has good accuracy and sensitivity. Estimates showed that the sensitivity of the device to a change in the viscosity of milk is maintained when it is diluted 100 times with respect to normal concentration.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРАREFERENCES

1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с.34-37.1. Machikhin Yu.A., Machikhin S.A. Engineering rheology of food materials. - M .: Light and food industry, 1981, p. 34-37.

2. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part One. //American Laboratory, 1985, - v.17 (3), p.41-56.2. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part One. // American Laboratory, 1985, v.17 (3), p.41-56.

3. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part Two. //American Laboratory, 1985, - v.17 (4), p.116-126.3. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part Two. // American Laboratory, 1985, v. 17 (4), p. 116-126.

Claims

A viscometer for measuring the relative viscosity of a liquid, based on the flow of liquid through two identical series-connected capillaries, characterized in that the working pressure is created by a hydrostatic pump with a constant level of 500-1000 mm of a column of reference liquid, using a three-way valve, an injector with the studied liquid, when the output of the first capillary is connected to the input of the second capillary, the reference liquid begins to flow through the first capillary, and through the second edible fluid, a hydrostatic pressure gauge is installed between the capillaries.