12. Специальные методы измерения и контроля в пищевой промышленности

11.1. Приборы для измерения концентрации рН

Для многих процессов пищевых производств важным пока­зателем является активная концентрация водородных ионов, которая характеризует степень кислотности или щелочности среды.

Кислотные и щелочные свойства принято выражать величи­ной рН, равной отрицательному десятичному логарифму актив­ности ионов водорода. Величина рН для чистой воды и ней­тральных растворов равна 7. Если рН больше 7, то это указы­вает на щелочность раствора, кислые растворы характеризуются числом рН, меньшим 7. Основным методом измерения рН яв­ляется потенциометрический, заключающийся в том, что при погружении в раствор электродов из определенных материалов на границе между электродом и раствором возникает электрический потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов и температуры раствора.

Величину рН определяют рН-метрами путем измерения разности потенциалов между двумя электродами, из которых один (измерительный) погружен в исследуемый раствор, а другой (сравнительный)—в раствор с известной величиной рН. В качестве измерительного применяют сурьмяный и стеклянный электроды. Сравнительным служит хлорсеребряный электрод. Электроды помещают в специальные устройства для защиты от механических повреждений. Для измерения ЭДС между измерительным и сравнительным электродами используют ламповые вольтметры или

потенциометры.

Многие современные рН-метры представляют собой автоматические приборы, и которых измерение ЭДС электродной системы осуществляется потенциометром, действующим на основе использования компенсации измеряемой ЭДС напряжением известной величины. При этом в большинстве приборов применяются мостовые схемы, имеющие ряд преимуществ: простота настройки и регулирования, сравнительная легкость введения температурных поправок. На рис. 11.1 показана упрощенная схема компенсационного рН-метра. Питание моста производится от постоянного стабилизированного источника напряжения U_СТ, через переменное сопротивление R₅, служащее для настройки тока в цепях моста. Нулевой индикатор НИ фиксирует разности U_ВХ между ЭДС измерительной ячейки Е_х и компенсационным напряжением U_КОМП в диагонали ав и вырабатывает сигнал разбаланса, с помощью которого через реверсивный двигатель РД перемещением движка реохорда R_р осуществляется компенсационная балансировка схемы. В этот момент положение движки на реохорде, связанного со стрелкой или другим устройством прибора, однозначно определяет величину ЭДС и, следовательно, величину рН. Описанная схема во многом сходна с из-мерительными схемами электронных потенциометров, используемых для измерения температуры в комплекте с термопреобразователями.

Рис. 11.1. Принципиальная схема компенсационного рН-метра

Приборостроительными заводами выпускается большая номенклатура промышленных и лабораторных рН-метров, из которых широкое применение получили промышленные рН-метры типа рН-261, предназначенные для измерения рН от — 1 до +11 в комплекте со стеклянными электродами и отвечающие всем гребованиям ГСП. ,

Общепромышленные рН-метры применяются во многих пищевых производствах: в сахарном для измерения кислотности диффузионного сока I и II сатурации, спиртовом для контроля брожения сусла, консервном, винодельческом и др.