Лекция 3

Классификация и общая характеристика приборов для проведения лабораторных анализов

При организации новых лабораторий или совершенствовании действующих необходимо выбирать современное оборудование, соответствующее профилю деятельности и экономическим возможностям предприятия.

Оснащенность лаборатории приборами и их технический уровень непосредственно влияют на качество вырабатываемой продукции и экономические показатели предприятия. В связи с этим развитию лабораторной базы, обновлению её приборного и методического обеспечения следует уделять постоянное внимание.

Рациональное оснащение лаборатории оборудованием является не только практически важной, но и достаточно сложной научно - технической проблемой, поскольку выбор оптимального комплекта оборудования - задача многофакторная, имеющая множество частных решений.

Оптимальный комплект лабораторного оборудования должен быть сформирован под конкретную задачу, максимально учитывающую технические, орга­низационные и экономические требования производства.

Прежде всего необхо­димо ясно представлять конечную цель всей системы контроля качества сырья и продукции на предприятии, иметь знания технологии данного производства, учи­тывать объёмы, условия, периодичность отбора проб и диапазоны измеряемых показателей.

Важно знать условия эксплуатации приборов, оценить возможнос­ти предприятия в обеспечении лаборатории энергоносителями, водой, реактива­ми. Значительное влияние на выбор лабораторного оборудования оказывают факторы, связанные с квалификацией специалистов и потенциальным экономи­ческим эффектом от внедряемого оборудования.

1. Классификация лабораторного оборудования

Из всего многообразия приборов для проведения лабораторных анализов пищевого сырья и продуктов можно выделить следующие группы, объединяющие оборудова­ние для выполнения близких задач:

1. оборудование для отбора и подготовки проб к анализам;

2. оборудование для оценки загрязненности и зараженности сырья;

3. оборудование для определения влагосодержания продуктов;

4. оборудование для определения химического состава;

5. оборудование для оценки качества сырья по специфическим показателям;

6. оборудование для микробиологических исследований;

7. весоизмерительная техника;

8. приборы для измерения температуры.

Кроме перечисленных групп можно указать общелабораторное оборудование, включающее лабораторную посуду, микроскопы, приборы для измерения кислотности растворов, дистилляторы, перемешивающие устройства и др.

2. Оборудование для отбора, измельчения, сортирования и перемешивания проб при подготовке их к анализам

Сырье или пищевая продукция допускается к использованию только после их оценки по результатам лабораторного анализа средней про­бы, которая по физическим, химическим и другим показателям и составу долж­на отвечать качеству исследуемой партии сырья или продукции.

Составление средней пробы начинается с отбора точечной пробы - неболь­шого количества продукта, отобранного из одного места за один прием. Все точечные пробы, отобранные от партии продукта и сложенные вместе, со­ставляют объединенную пробу.

Средняя проба представляет собой часть объединенной пробы, выделен­ную для проверки показателей качества продукта в соответствии с требо­ваниями нормативно-технической документации.

Для определения отдельных показателей качества продукта из средней пробы выделяют небольшую часть, которая называется навеской.

Сложный процесс отбора точечных проб, составление средней пробы, вы­деление навесок для определения показателей состояния и качества сырья и продукции, процессы измельчения, перемешивания должны быть, наряду со стан­дартными методиками, обеспечены надлежащим набором технических средств, гарантирующих работу предприятий в строгом соответствии с принятыми нормативами.

К техническим средствам для решения этих задач относятся пробоот­борники различных конструкций, щупы, смешивающе - делительные устройства, лабораторные мельницы, измельчители - гомогенизаторы, тестомесилки, рассева и сита различного назначения.

Пробоотборники и щупы. Пробоотборники предназначены для механизированного отбора проб из емкостей с сырьем. Механизация отбора проб необходима на предприятиях, перерабатывающих большое количество сырья, например, на крупных хлебозаводах для контроля качества муки или на зерноперерабатывающих предприятиях. Они устанавливаются около визировочных лабораторий при въезде на территорию предприятий, осуществляющих приемку сырья с автомо­бильного транспорта.

При использовании пробоотборника точечные пробы отбирают из автомоби­лей с длиной кузова до 3,5 м в четырех точках (масса проб не менее 1 кг); из автомобилей с длиной кузова от 3,5 до 4,5 м - в шести точках (масса проб не менее 1,5 кг); из автомобилей с длиной кузова от 4,5 м и более - в восьми точках (масса проб не менее 2 кг).

От переднего и заднего бортов кузова точки отбора располагаются на расстоянии от 0,5 до 1 м соответствующей пары пробоотборников и от боковых бор­тов - на расстоянии 0,5 м. Пневматическим и механическим пробоотборником точечные пробы отбирают по всей глубине сырья.

Щупы применяются для отбора точечных проб. Щупы бывают следующих видов: автомобильные (вагонные) - конусного типа, щупы складской (амбарный) и мешочный - ци­линдрического типа, складские - в виде навинчивающихся штанг.

Щупы всех типов вводят в контролируемое сырье или продукты закрытыми. На нужной глуби­не их открывают, и они наполняются продуктом. Конусный щуп закрывается и открывается при помощи стержня, проходящего внутри полой штанги, а цилиндрический - поворачиванием внут­реннего цилиндра щупа.

Щупы с навинчивающимися штанга­ми закрываются свободным перемеще­нием конуса на конце штанги: при на­давливании (во время ввода в насыпь) конус, прижимаясь к нижней части штан­ги, закрывается.

Пробы из мешков отбирают щупом в трех доступных точках. Щуп вводят в мешок по направлению к его средней части желобком вниз, затем поворачивают его на 180 градусов и осторожно вынимают.

Смешивающе-делительные устройства используются для перемешивания и выделения средней пробы исследуемого сырья. С помощью таких приборов можно получать навески заданной массы, которые обычно выделяются методом многократного квартования потока сырья на последовательно расположенных делительных смесительных секциях. Время выделения средней пробы зависит от объема засыпанного в приемную воронку сырья и для большинства приборов с емкостью приемной воронки до 15 л колеблется в интервале 10-120 секунд.

Лабораторные мельницы применяются для размола сырья с целью повышения точности результатов анализа. Измельчение необходимо при определении многих показателей: количества и качества клейковины в зерне пшеницы, зольности, содержания белка, крахмала, жира и других биохимических веществ.

Для каждого вида анализа в соответствии со стандартами требуется строго определенный размер частиц измельченного продукта, так как он существенно влияет на результаты анализа. Поэтому лабораторные мельницы для пробоподготовки выбираются с учетом вида анализа и измельчаемого продукта, его влажности, и требуемой крупности помола.

Измельчение продуктов с целью определения их влажности обычно проводят на мельницах, измельчающим элементом которых является закрепленный на валу электродвигателя двухлопастный нож, который, быстро вращаясь, измельчает продукт до частиц нужного размера.

Для определения качества клейковины, кислотности, содержания белка используются мельницы, принцип действия которых основан на измельчении продукта при его трении об шероховатую поверхность измельчителя под действием центробежной силы. Частицы нужной величины при этом отсеиваются через калибровочное сито. Частота вращения рабочего органа в таких мельницах достигает 15 тыс. об/мин, а длительность размола 50 г продукта составляет 40-50 с. Влажность измельчаемого на таких мельницах продукта должна быть менее 20%.

Для подготовки образцов с высоким содержанием влаги, жира и клетчатки используются роторные ножевые мельницы. Наличие высокоскоростного вращающегося ножа в таких мельницах обеспечивает быструю воспроизводимую подготовку образца. Камера измельчения обычно охлаждается для устранения прилипания жира и нагревания образцов, что предотвращает испарение влаги. Такие мельницы позволяют исследовать образцы сырья массой 50-150 г. Время измельчения составляет 2-10 с. Скорость вращения ротора - около 20 тыс. об/мин.

Измельчители-гомогенизаторы предназначены для измельчения и гомогенизации различных образцов с высоким содержанием влаги, жира и клетчатки (фуража, плодов, овощей).

В таких установках продукт загружается в размольную камеру с вращающимися ножами с наклонными микрозубчатыми лезвиями, которые создают при движении вертикальный поток, способствующий быстрому полному измельчению и гомогенизации за короткий промежуток времени (10-50 с). При измельчении и гомогенизации основную роль играет скорость вращения ножей и их конструкция. Для измельчения сухих веществ (волокон) необходимо увеличивать число оборотов рабочего органа.

Лабораторные рассева используются для определения сорной и зерновой примесей и содержания мелкого зерна пшеницы, ржи, овса, ячменя и других зерновых культур на зернопроизводящих, хлебоприемных и перерабатывающих предприятиях. Рассева используются для контроля качества круп, комбикормов и оценки зараженности вредителями.

Принцип работы рассева – просеивание сыпучих продуктов через сита, осуществляющие круговое поступательное движение в горизонтальной плоскости. Для сбора прохода сит используется донышко, которое может устанавливаться под любым из сит.

Рассева различаются количеством устанавливаемых сит, размером ячеек сит и скоростью их колебания.

Сита широко используются в лабораториях предприятий системы хлебопродуктов для ана­лиза гранулометрического состава зерна, муки, крупы и комбикормов, для анализов сырья и про­дуктов на зараженность вредителями хлебных за­пасов, при определении засоренности, выполнен­ности зерна. Используются сита и в процессе пробоподготовки образцов к анализу влажности, зольности, белизны, «числа падения» и многих других анализов, связанных с определением хи­мического состава и физических свойств зерна и зернопродуктов.

Сита представляют собой плоскую рабочую поверхность с отверстия­ми определенных форм и размеров, которая заключена в обечайку, выполняю­щую роль несущей конструкции сита. Обечайки к лабораторным ситам изготавли­ваются из стали или дерева круглой формы с внутренним диаметром 120, 200 и 300 мм. Высота обечайки от 25 до 50 мм. Крепление ситовой поверхности к обе­чайке выполняется методом завальцовки, с помощью скоб или клея.

Рабочая поверхность сита может быть выполнена из шелковых, капроновых, полиамидных тканых сеток, проволочных металлических сеток, а также решетных металлических пробивных полотен.

Сита характеризуются следующими параметрами: расстоянием между осями двух соседних нитей, называемым шагом, шириной отверстий «в свету», диамет­ром нити; коэффициентом «живого» сечения, который представляет собой отно­шение площади всех отверстий сита к его площади.

Каждое сито характеризуется номером - W, который так или иначе связан с размером отверстия. Номер сита устанавливается соответствующий ТУ, он либо непосредственно отражает величину сторон отверстий, либо через количество отверстий на определенную единицу длины сита (обычно на 1см или на 1дм).