CC BY
29
должна быть равна производной от экспериментальной кривой старения (жизнеспособности) в данной точке кривой. Обращаясь в связи с этим к формуле [2] и переписывая выражение (4), получа-
ем
F = - —
CJK
1
f(t, г,о). (8)
йт к„ йт
Из этого следует, что сила семени (семян) пропорциональна плотности вероятностей нормального распределения, обладающей максимумом при г = т. Подтверждением этого факта являются работы [1], в которых отмечается, что Грабе, Делуш и его ученики пришли к выводу, что сила семян, измеряемая некоторой потенциальной продуктивностью, при созревании семян возрастает до момента полного их созревания и затем снижается, проходя таким образом через максимум. Отсюда приходим к выводу, что среднее время жизни семян г есть время полного созревания семян.
Сравнение выражений (6) и (8) для силы семян показывает, что в плотность вероятности функции нормального распределения коэффициент старения не входит, что оправдывает локальный характер плотности функции нормального распределения вероятностей. В выражение же для силы семян этот коэффициент старения кз входит. С учетом сказанного запишем
, - &
1 -Й ауЖе
Ln
■ dx
А
dt
dq.
dqt
d4„.
dt ' TAf dx ' dt
dq
+ ^
dx
(9)
В случае ограниченного количества варьируемых ^-параметров нетрудно методом наименьших квадратов с помощью этого соотношения рассчитать численные значения коэффициентов.: В работе [1] отмечается, что скорость снижения силы семян определяется онтогенетическими параметрами и условиями хранения (обработкой семян и окружающей средой). В этом случае в выражении (9) остается Незначительное количество слагаемых, что облегчает процедуру численного расчета коэффициентов'правой части этого выражения.
Таким образом, в работе раскрыта природа силы семян и факторов, влияющих на нее. Установлена формула связи между силой семян и плотностью нормальной функции распределения вероятностей. Указаны пути расчета феноменологических коэффициентов старения семян. Показано, что средняя продолжительность жизни семян равна времени их полного созревания.
Работа выполнена по гранту Министерства общего и профессионального образования РФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хайдекер В. Сила семян / / Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978. — С. 202-243.
2. Бартон Л. Хранение семян и их долговечность., — М.: Колос, 1964. — 256 с.
3. Поллок Б.М. Влияние окружающей среды после посева семян на их жизнеспособность. — М.: Колос, 1978. — С. 147-166.
4. Канунго М. Биохимия старения. — М.: Мир, 1982. — 294 с.
5. Робертс Е.Г. Влияние условий хранения семян на их жизнеспособность // Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978. — С. 22-62.
6. Робертс Е.Г. Цитологические, генетические и метаболи-
ческие изменения, связанные с потерей Жизнеспособности // Там же. — С. 244-293. , . ,:
Кафедра физики
Поступила 26.11.98
543: [663.41+663.86 ].002.612:65.011.56
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ДЛЯ ПИВОБЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
H.H. АНИШИНА, И.Н. БУЛАТНИКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Для обеспечения систематического контроля сырья, полуфабрикатов, технологических процессов и готовой продукции [1-3] при производстве пива и безалкогольных напитков необходимо применение микропроцессорных средств, организованных в виде локальных специализированных устройств и блоков.
При значительной концентрации таких устройств (например, в заводской лаборатории) есть смысл создать пункт (центр) автоматизированного контроля с многочисленными функциями автоматизации, преобразования (обработки) информации, получаемой от первичных датчиков и ручного измерения химико-технологических параметров. Эти пункты также обеспечат хранение, выдачу и
изменение нормативно-справочной информации [3].
Такой пункт должен быть малогабаритным, дешевым, простым в эксплуатации, а также потреблять незначительное количество электроэнергии и других ресурсов. Важнейшим его свойством должна быть способность к переналадке (модификации), расширению выполняемых функций. Этим требованиям как нельзя лучше удовлетворяют микропроцессоры с наращиваемым программным обеспечением в виде пакета подпрограмм.
Большинство математических вычислений, сопровождающих контрольные операции, таковы, что позволяют использовать разностно-итерационные алгоритмы РИА, в том числе базовый РИА [4]. Это облегчает разработку машинных алгоритмов и программ обработки сигналов от первичных датчиков, а также обеспечивает применение самого простейшего и, как следствие, дешевого микропро-
іруе-
зШИХ
рсчи-рабо-силы амет-шн и ении [агае-Ьчета
Г
рилы
«лена
^стью
[[ТНО-
ских
что
эавна
.а об-
ет. —
- М.:
посева Г8. -
¡2. -
на их .-М.:
;аболи-
бности
11.56
U
I
іации
и, де->треб-гии и цолж-£ика-Этим іряют иным
Ї, СОКОВЫ,
цион-'h [4].
мов и іатчи-амого 'опро-
цессора К1810ВМ1 [5]. При его использовании значительно упрощается наращивание новых функций контрольного пункта.
В части набора решаемых задач при контроле химико-технологических параметров потребности Тихорецкого пивоваренного завода обеспечены тремя способами с использованием РИА для вычисления средневзвешенного двух величин и пропорций, аппроксимации Паде сложных аналитически заданных функций и таблично заданных зависимостей. Два последних способа используют базовый РИА.
Контроль с расчетом средневзвешенного двух величин и пропорций. Применительно к Тихорецкому пивоваренному заводу одной из контрольных операций является определение экстрактивности ячменя. Для воздушно-сухого ячменя (при фактической влажности УР, %) ее вычисляют по формуле
е (899,64 + Г) - 400к, + 36 ^ ' ----------------------—-----, (1)
100
где
100-е
(3)
где
— количество нерастворяющеися воды, г на 100 г воздушно-сухого солода
13,7(100 - W) Хв 100
(4)
Формулы (3) и (4) запрограммированы по разностно-итерационному алгоритму вычисления пропорций.
Контроль с расчетом аналитически заданных функций. Примером таких функций является определение глюкозы ц, мг, в сусле путем титрования раствором КМп04.
Эта зависимость задается выражением
<7 = 4,5 + 5,73575еси34423я, (5)
где п — количество раствора перманганата
калия, пошедшее на титрование, мл.
После машинного масштабирования (М = п/32) выведена другая формула
q = 4,5 + 5,73575e4'30154" (6)
Для нее -.найдена аппроксимация Паде для 5 10
N£
16 ’ 16
- 6144« + 368,278657V - 975,27475
(7)
63^- 74,760517
Используя базовый РИА со следующими коэффициентами
k = -2“4 тх = -0,616986
к = -1 гп = 0.616568
¡г.. = I т„ = -0,607429
,-6
К = -2'
kf = 2048
mw = -0,560704 т, = 64,
е — массовая доля экстракта конечного фильтрата, %; é¡ — объемная доля экстракта вытяжки, ; ч умноженная на относительную плотность вытяжки, %;
899,64;
400; 36 — эмпирические коэффициенты. Формула (1) эквивалентно преобразована к виду средневзвешэнной двух величин (-899,64 - W) и (,-4fcj + 0,36), взятых с весами (-е) и 100, соответственно
(- 899,64 - W) (- е) + (4£, + 0,36) -100 , ч
Е = (- е) + 100 • (2)
По отварочному методу экстрактивность рассчитывается с учетом количества нерастворяющейся воды по формуле
е (800 + W - хв)
микропроцессор К1816ВМ1 вычисляет количество глюкозы по формуле (5). Погрешность вычисления составляет 0,16%.
Контроль с расчетом таблично заданных зависимостей. Опишем только две функции: определение массовой доли спирта по относительной плотности водно-спиртового раствора и соотношение между относительной плотностью жидкости и массовой долей экстракта.
Исходной для составления алгоритмов и программ вычисления первой зависимости является таблица [2, 3]. Для нее составляется аппроксимация Паде способом, описанным в [6, 7]:
/(Д°)
12,9(До)2 - 19,816656Ap + 0,002936
(8)
До - 1,193603 при До £.[0; 0,416], где До = 32 (1 - р). Соответственно получены коэффициенты к = 1 т= -0,240847
к = 2 т = -0,234729
к[ = 0,5 яг = -0,775842
К = 2“3 ти = 0,029840
^ =16 т{ = 3,8552.
Аналогично применяется базовый РИА и получаются контролируемые значения массовой доли спирта.
Вторая зависимость базируется на таблице, приведенной в [6, 7].
Для нее аппроксимацией Паде является следующая дробная функция:
£>( Дм) =
= ~ 46031,523(Дм2) + 2061,677Дм + 0,000544 - 16,73038Ди + 1 для Дмё[0; 0,392], где Дм = 8(м - 1), а р — массовая доля экстрактивных веществ, %.
В базовом РИА для реализации второй зависимости при контроле массовой доли экстрактивных веществ используются рассчитанные нами коэффициенты
= 1 т = -0,002879
ти = 0,000082
т[ = -0,044415 тш = -0,000449 т1 = 5,8373301.
(9)
ky = -2 к = 1 К = -2~2
к, = 1024
Техническая реализация автоматизированного контрольного пункта АКП. В основу АКП положен отладочный модуль на базе однокристального микропроцессора К1810ВМ1 [5, 6], имеющего систему команд семейства мини-ЭВМ ’’Электроника-60” и микропроцессор ’’Электроника МК-64” [8].
Первый представляет собой микро-ЭВМ с удобным пользовательским интерфейсом, второй — программируемый микрокалькулятор, включающий в себя развитый аппаратный интерфейс с первичными датчиками аналоговой (8 каналов) и цифровой (12 разрядов) информации, коммутатор
с аналого-цифровым преобразователем, 3 многократных разъема, 7 световых индикаторов выхода контролируемых параметров за границы допуска. Автоматизированный контрольный пункт успешно прошел лабораторные испытания и после некоторых доработок будет применяться в заводской лаборатории Тихорецкого пивоваренного завода.
Использование АКП повышает культуру труда инженеров-технологов, позволяет организовать режим автоматического контроля с индикацией выхода за предельные показатели контролируемых параметров, что резко повышает качество продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Контроль производства безалкогольных напитков / И.А. Колесников и др. — Киев: Урожай, 1989. — 215 с.
2. Химико-технологический контроль пивобезалкогольного производства. — М.: Агропромиздат, 1988. — 272 с.
3. Муравицкая Л.В. Технологический контроль пивоваренного и безалкогольного производства и основы управления качеством продукции. — М.: Агропромиздат, 1987. — 255 с.
4. Асмаев М.П., Анишина H.H., Булатникова И.Н. Алгоритмизация микропроцессорной АСУ ТП в молочной промышленности // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1994. — № 5-6. — С. 60-61.
5. Отладочный модуль однокристального микропроцессора К1810ВМ1 / В.В. Куклин и др. // Микропроцессорные средства и системы. — 1986. — № 2. — С. 33.
6. Булатникова И.Н. Алгоритм и программа нахождения равномерных аппроксимаций Паде. — Деп. в ВИНИТИ
23.05.96, № 1671-В96.
7. Булатникова И.Н. Алгоритм и программа нахождения специальных аппроксимаций Паде. — Деп. в ВИНИТИ
23.05.96, № 1672-В96.
8. Микрокалькулятор МК-64. Техническое описание и инструкция по эксплуатации / Предприятие а/я 707. — Казань, 1993. — 119 с.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 19.01.98
663.813:543.257.1
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КИСЛОТНОСТИ СОКОВ И НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ЙОДАТ-ЙОДИДНОЙ СИСТЕМЫ
Л.М. МАКАРОВА, O.E. РУВИНСКИЙ, В.Н. СИРКО, Л.Т. КУЛАЕВА, В.В. КОСАКОВСКАЯ, Е.В. ЯСТРЕБОВА
Кубанский государственный технологический университет
Известны работы по использованию йодат-йодо-метрии и рН-метрии в анализе титруемой кислотности одного из показателей качества сырья и готовой продукции [1-4].
В основе настоящего исследования лежит связь между окислительно-восстановительными потенциалами йодата и йодида и pH среды:
е0' = 1,2В
Ю3_ + 6Н+ + 5е = 1° + ЗН20
Г + е =
E0W= 0,53В.
(1)
Расчет показывает, что йодат перестанет выделять йод из йодата калия при pH 9 [5].
Алгоритм определения заключается в применении метода двойной добавки стандарта (щавелевая кислота концентрацией 0,1000 моль/дм3) с последующим 3-кратным измерением окислительно-восстановительного потенциала обратимой пары 12/21 точечным платиновым электродом [6].
Для проведения анализа в потенциометрическую ячейку (химический стакан 50 см3) помещали 20 см комплексного реагента (0,2 М раствора по К1 и КЮ3). После добавки к исходному реагенту 0,1 см фиксанального раствора щавелевой кислоты измеряли первое значение потенциала относительно хлорид-серебряного электрода сравнения £,. Затем вводили 0,5 см3 анализируемого образца сока или напитка и измеряли значение потенциала Е2, повторно добавляли 0,5 см3 фиксанального раствора щавелевой кислоты и измеряли потенциал Е3. Титруемую кислотность ТК в пересчете на яблочную, вычисляли по формуле
(10Л£2/5-1 )С( 1 /2Н2Сг04)М( 1 /2Н2С204)
--------------. „ Л Г ,-лг—:-------------, (2)
где ДЕ, =
Щ =
5 — крутизна электродной функции — экспериментальная величина (5 = 34 мВ).
Выборочные результаты определений ТК стандартным и предложенным методом приведены в таблице.
Таблица
Образец Число ТК, /дм3 Относи-
измере- ний ГОСТ 25555.0-82 Потенцио- метрия тельная погрешность, %
Яблочный сок 6 11,02 10,42 5,47
Напиток Арома 4 3,02 2,88 4,64
70M3/s
10A£2/.s
Анализ полученных результатов показал преимущество метода с использованием окислительно-восстановительной системы: потенциал электрода устанавливается быстро (1-2 с) и стабилен во времени; реагент имеет устойчивые во времени характеристики, так как не поглощает влагу и углекислоту из воздуха в отличие от реагентов в работе [4].
Статистическая обработка результатов анализа предложенным методом показала удовлетворительную сходимость с результатами определений по ГОСТ 25555.0-82.
ВЫВОД
Разработан экспрессный потенциометрический метод анализа кислотности соков и напитков, основанный на использовании окислительно-восстановительной йодат-йодидной системы.
