Способ измерения прочности пектинового студня и устройство для его осуществления

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ПЕКТИНОВОГО СТУДНЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(72) Авторы Василенко Зоя Васильевна Пискун Татьяна Ивановна Седаков Евгений Владимирович Седакова Валентина Антоновна(73) Патентообладатель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(57) 1. Способ определения прочности пектинового студня, приготовленного по методике Тарр-Бейкера, путем пробивания поверхности студня при постепенном увеличении нагрузки и определения прочности студня по усилию пробивания, отличающийся тем, что в качестве нагрузки используют сыпучий груз, а прочность студняопределяют по формуле 10684 1 2008.06.3050,3921 - 11) / 1,7488)0,4709,Т-Б,где- масса сыпучего груза в стакане для приемки груза, г 1 - суммарная масса подвижных частей устройства (штока, стакана для приемки груза и грибовидной насадки), г. 2. Устройство для определения прочности пектинового студня, приготовленного по методике Тарр-Бейкера, содержащее штатив с основанием, кронштейн, в котором вертикально установлена направляющая втулка, в которой расположен шток с грибовидной насадкой, причем внутренний диаметр направляющей втулки в 1,3-1,5 раза, а ее длина в 3050 раз больше диаметра штока, воронку с сыпучим грузом и стакан для приемки груза,закрепленный сверху штока посредством винта и пластмассовой втулки, при этом шток и грибовидная насадка выполнены из алюминия, а шляпка грибовидной насадки выполнена плоской с диаметром 18 мм. Группа изобретений относится к способам измерения прочности пектинового студня и устройствам для их осуществления и может использоваться в пищевой промышленности. Известен способ измерения прочности пектинового студня, приготовленного по методике Тарр-Бейкера (ГОСТ 29186-91 Пектин. Технические условия, путем пробивания поверхности студня при постепенном увеличении нагрузки и определения прочности студня по усилию пробивания. В этом способе пробивание поверхности студня осуществляют при помощи давления столба жидкости, а определение усилия пробивания - с помощью жидкостного манометра. Недостатком способа и устройства является сложность аппаратурного оформления и низкая сходимость результатов нескольких параллельных опытов, сделанных в одинаковых условиях. Задача изобретения - создание способа измерения прочности пектинового студня и устройства для его осуществления, позволяющего измерять прочность пектиновых студней, приготовленных по методике Тарр-Бейкера в расширенном диапазоне прочностей студней, при этом получать результат в градусах Тарр-Бейкера с меньшей погрешностью результатов измерений. Технический результат достигается тем, что в способе определения прочности пектинового студня в качестве нагрузки используют сыпучий груз, а прочность студняопределяют по формуле 50,3921 - 11)/1,7488)0,4709,Т-Б,где- масса сыпучего груза в стакане для приемки груза, г,1 - суммарная масса подвижных частей устройства (штока, стакана для приемки груза и грибовидной насадки), г. Способ определения прочности пектинового студня, приготовленного по методике Тарр-Бейкера, осуществляют с помощью устройства, содержащего штатив с основанием,кронштейн, в котором вертикально установлена направляющая втулка, в которой расположен шток с грибовидной насадкой, причем внутренний диаметр направляющей втулки в 1,3-1,5 раза, а ее длина в 30-50 раз больше диаметра штока, воронку с сыпучим грузом и стакан для приемки груза, закрепленный сверху штока посредством винта и пластмассовой втулки, при этом шток и грибовидная насадка выполнены из алюминия, а шляпка грибовидной насадки выполнена плоской с диаметром 18 мм. Применение формулы для перехода от веса песка в стакане для приема груза к градусам Тарр-Бейкера основывается на следующем при измерении прибором Тарр-Бейкера определяют высоту столба четыреххлористого углерода, при которой произошло разрушение студня. Четыреххлористый углерод имеет плотность при 20 С - 1,6 г/см 3. Это значит, что 1 см столба четыреххлористого углерода оказывает на поршень давление 2 10684 1 2008.06.30 1,6 г/см 2. При диаметре поршня 11,8 мм площадь поршня в приборе Тарр-Бейкера 2/43,1415926-1,182/41,093 см 2. Следовательно, 1 см столба четыреххлористого,углерода давит на поршень с весом Р 1,6 г/см 21,093 см 21,7488 г. Добавляют вес самого поршня, равный 11 г, и получают вес, который воздействует на студень и вызывает его прорыв 1,748811 г,где- высота столба четыреххлористого углерода в сантиметрах. Соответственно высота столба четыреххлористого углерода, полученная при помощи прибора Тарр-Бейкера, соответствует массе сыпучего груза в стакане предложенного прибора(1)(1 - 11)/1,7488, см где- масса сыпучего груза в стакане, г 1 - суммарная масса подвижных частей предложенного устройства (штока, стакана для приемки груза и грибовидной насадки), г. В табл. 1 приведено соотношение между высотой столба четыреххлористого углерода и градусами Тарр-Бейкера. Таблица 1 Зависимость прочности пектинового студня вТарр-Бейкера от высоты столба четыреххлористого углерода в жидкостном манометре прибора Тарр-Бейкера Высота столба Четыреххлористый углерод, см 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Высота столба Высота столба Высота столба ЧетырехЧетырехЧетырех Т-БТ-Б хлористый хлористый хлористый углерод, см углерод, см углерод, см 25 229 50 318 75 26 233 51 321 76 27 237 52 324 77 28 241 53 327 78 29 246 54 329 79 30 250 55 332 80 31 254 56 335 81 32 258 57 338 82 33 262 58 341 83 34 265 59 344 84 35 268 60 347 85 36 272 61 350 86 37 276 62 352 87 38 280 63 354 88 39 284 64 357 89 40 287 65 360 90 41 290 66 363 91 42 293 67 365 92 43 296 68 368 93 44 299 69 370 94 45 302 70 372 95 46 305 71 375 96 47 308 72 378 97 48 311 73 381 98 49 314 74 383 99 3 10684 1 2008.06.30 На основании данных таблицы с помощью программного обеспечения 2003 строят график и получили выражение 50,3920,4709,Т-Б. Подставив в это выражение полученное ранее соотношение между массой груза в стакане и соответствующей ей высоте столба четыреххлористого углерода в приборе ТаррБейкера(1 - 11)/1,7488, см, получают прочность пектинового студня в зависимости от массы песка в стакане предложенного прибора 50,3921 - 11)/1,7488)0,4709,Т-Б,где- масса сыпучего груза в стакане, г,1 - суммарная масса подвижных частей предложенного устройства (штока, стакана для приемки груза и грибовидной насадки), г. Подставив полученное ранее соотношение между массой груза в стакане и соответствующей ей высоте столба четыреххлористого углерода в приборе Тарр-Бейкера, получают прочность пектинового студня в зависимости от массы песка в стакане предложенного прибора 50,3921 - 11)/1,7488)0,4709,Т-Б. Сущность устройства для определения прочности студня поясняется чертежами на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для измерения прочности пектинового студня, на фиг. 2 - грибовидная насадка к устройству. Устройство содержит штатив 1 с основанием 2, кронштейн 3 с установленной в нем вертикально направляющей втулкой 4 с внутренним диаметром в 1,3-1,5 раза и длиной в 30-50 раз больше диаметра штока 5. Шток 5 снабжен снизу плоской грибовидной насадкой 6 с диаметром 18 мм, а сверху стаканом для приемки груза 7. Стакан для приемки груза 7 закреплен сверху штока посредством винта 8 и пластмассовой втулки 9. На основании 2 штатива 1 установлен стакан для студня 10. На штативе 1 над стаканом для приемки груза 7 закреплена воронка с сыпучим грузом 11. Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом. Приготавливается проба пектинового студня по методу Тарр-Бейкера. Для этого навеску пектина массой 3,600 г переносят в сухую или ополоснутую спиртом мерную колбу на 500 см 3, увлажняют 3-4 см 3 спирта и растворяют в теплой (30-40 С) воде при интенсивном перемешива 4 10684 1 2008.06.30 нии. Затем колбу с содержимым охлаждают до 20 С, доливают водой до метки и встряхивают. Отбирают пипеткой 50 см 3 пектинового раствора и переносят его в стакан для варки студня. Пипетку ополаскивают 25 см 3 воды, собирая ее в стакан для варки студня. После этого вносят 108,0 г взвешенного заранее сахара. Смесь нагревают до кипения, вносят требуемое количество раствора винной кислоты и продолжают варить при постоянном перемешивании до содержания сухих веществ по рефрактометру 65 . Продолжительность варки не должна превышать 5 минут после закипания смеси, что достигается регулированием нагрева. При достижении содержания сухих веществ 65 смесь выливают в стандартный стакан. Стакан заполняют на высоту 65 мм, отмеченную чертой. Через 1 мин ложкой осторожно снимают с поверхности студня образовавшуюся тонкую пленку, а еще через 10 мин поверхность студня покрывают тонким слоем жидкого вазелинового масла. Пробу охлаждают, помещая стакан в ванну с водой температурой 20-25 С, и оставляют при этой температуре не менее чем на 20 ч. Для нахождения максимальной студнеобразующей способности готовят 5-6 проб, сваренных с различным количеством винной кислоты с интервалом рН 2,6-3,4. Стакан 10 с готовым пектиновым студнем помещают на основание 2 штатива 1. При этом шток 5 должен находиться в верхнем положении. Плавно опускают шток 5 до тех пор, пока грибовидная насадка 6 не установится по центру стакана 10. Открывают подачу сыпучего груза из воронки 11, и сыпучий груз начинает плавно пересыпаться в стакан для приемки груза 7, увеличивая вес, с которым грибовидная насадка 6 давит на студень. В момент прорыва студня немедленно останавливают поступление сыпучего груза из воронки 8.Взвешивают пересыпавшийся груз и определяют прочность пектинового студня по формуле 50,3921 - 11)/1,7488)0,4709,Т-Б. Установка в кронштейне вертикальной направляющей втулки 4 с внутренним диаметром в 1,3-1,5 раза и длиной в 30-50 раз больше диаметра штока 5 избавляет шток 5 от собственного усилия перемещения, т.е. позволяет штоку 5 свободно перемещаться за счет большого диаметра втулки 4 и при этом сохранять строго вертикальное положение за счет значительной длины втулки 4. Если внутренний диаметр втулки 4 меньше, чем в 1,3 раза превышает диаметр штока 5 и / или длина втулки 4 превышает 50 диаметров штока 5, то даже незначительные искривления штока 5 приводят к заеданию штока 5 и к остановке процесса измерения. В случае,когда диаметр втулки 4 больше, чем в 1,5 раза превышает диаметр штока 5 и / или длина втулки 4 менее, чем в 30 раз превышает диаметр штока 5, шток 5 получает возможность отклоняться от вертикальной оси, что в конечном итоге приводит к искажению результатов измерения. Выполнение штока 5 и грибовидной насадки 6 из алюминия и присоединение стакана для приемки груза 7 к штоку 5 с помощью винта 8 и пластмассовой втулки 9 позволяет снизить вес подвижных частей устройства и, тем самым, расширить диапазон измерения прочностей пектиновых студней в области малых значений прочности. Выполнение грибовидной насадки 6 плоской с диаметром 18 мм позволяет получить результаты измерения прочности пектинового студня в градусах Тарр-Бейкера, поскольку она выполнена в соответствии с размерами грибовидной насадки поршня в приборе ТаррБейкера. В процессе практического использования предложенного способа и устройства параллельно с прибором Тарр-Бейкера и Валента получены результаты, приведенные в табл. 2. Данное сравнение было произведено для пятнадцати одинаковых проб студня, приготовленных из одной партии пектина. 10684 1 2008.06.30 Таблица 2 Сравнительные измерения прочности пектинового студня Прочность по Средняя Прочность Прочность по Средняя- Прочность не установлена, поскольку при помощи прибора Валента не удалось измерить такую низкую прочность пектинового студня. Из табл. 2 видно, что при большом числе измерений средняя прочность пектинового студня, полученная по способу Тарр-Бейкера и по предложенному способу, отличается незначительно, однако при малом числе измерений разброс значений достигал 16,5 . Разница между наибольшим и наименьшим измерениями достигала 38,9 . Такая разбежка измерений недопустима ни для промышленных, ни, тем более, для научных измерений. В предложенном способе разброс значений не достигал и 1 , а разница между наибольшим и наименьшим значением составила 1,6 . Использование предлагаемого способа измерения прочности пектинового студня и устройства для его осуществления позволяет получить технический результат - расширить диапазон и повысить сходимость полученных измерений и, тем самым, повысить их качество, а также существенно упростить и удешевить изготовление и эксплуатацию необходимого для измерений устройства, появляется возможность его транспортировки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6