Устройство для определения качественных характеристик пены

Изобретение относится к масложировой и парфюмерно-косметической отраслям, в частности, к определению качества пены моющих, косметико-гигиенических средств и средств для ванн.

Известна установка для определения определение кратности и показателя устойчивости пены по способу ГОСТ Р 50588-2012 (Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний). Включающая генератор пены или ствол низкой кратности, напорный рукав, патрубок с манометром, водяной насос, всасывающий рукав, емкость с рабочим раствором пенообразователя, емкость для сбора пены, весы. Установка позволяет измерить массу до и после заполнения пеной емкости для сбора пены с последующим вычислением кратности пены и определением показателя ее устойчивости.

Недостатком данной установки является отсутствие приспособления для определения объемной массы пены при изменении температуры. Создание пены с помощью генератора пены требует для анализа большие объемы анализируемого образца, что делает не приемлемым данный метод при анализе продуктов относящихся к продуктам масложировой и парфюмерно-косметической отрасли. Применение данного устройства для определения объемной массы пены в продуктах косметико-гигиенических средств и средств для ванн приводит к низкой точности измерений. Поэтому применение данного устройства имеет очень ограниченную область применения.

Наиболее близким является устройство для определения первоначального объема пены по методу ВНИИЖ (Тарасов В.Е., Мальцева В.А. Технология производства парфюмерно-косметических продуктов: учебно-методическое пособие / Кубан. гос. технол. ун-т. - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2011. - 220 с.), содержащий маховик, шатун, зажимное кольцо, гнездо для делительной воронки, делительную воронку, направляющие планки, электродвигатель, редуктор.

Недостатком устройства является его ограниченные функциональные возможности, прибор предназначен для определения пенообразующей способности мыла и в частности только измерения первоначального объема пены, что приводит к ограниченной области его применения. Отсутствие возможности регулирования температуры при проведении анализа не позволяет получить полного исследования свойств продукта. Косметико-гигиенические продукты, такие как мыла, шампуни, пенки для умывания, пены для ванн, кремы для бритья и другие, а так же моющие средства бытовой химии требуют определения свойств пены при разных температурных значениях.

Точность показателей также снижает расположение электродвигателя и редуктора устройства для создания пены в верхней части, так как это снижает его устойчивость и при работе устройства происходят не только возвратно-поступательные движения делительной воронки, но и колебательные. Конструкция штатива и верхнее расположение привода снижает срок службы устройства.

Задачей изобретения является усовершенствование устройства для определения качественных характеристик пены, в том числе объемной массы пены, расширяющее область его применения для различных косметико-гигиенических средств, средств бытовой химии в широком диапазоне температур и увеличивающие срок его эксплуатации.

Технический результат - повышение точности определения качества пены различных продуктов.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения качественных характеристик пены, включающее основание со съемной емкостью для сбора жидкости и опору, на которой установлен электродвигатель и редуктор, который по средствам вала соединяется с маховиком кривошипно-шатунного механизма, который через шатун сообщается со штангой, закрепленной на опоре посредством направляющих втулок, с возможностью возвратно-поступательного движения, на которой закреплена с помощью лапки в нижней и в верхней ее части измерительная воронка, имеющая цилиндрическую форму с градуировкой и сферическим днищем с патрубком и краном для слива анализируемого образца, и пробкой с пришлифованным соединением в верхней части, причем опора выполнена в виде вертикальной пластины и дополнительно установлена опорная пластина, опирающаяся на основание, при этом электродвигатель и редуктор размещены на основании, и по средствам вала редуктора через подшипник скольжения, закрепленный в нижней части вертикальной пластины соединен с маховиком кривошипно-шатунного механизма, измерительная воронка закреплена с помощью стационарно закрепленной лапки в нижней ее части и съемной подвижной лапки закрепленной байонетным соединением в верхней ее части, оснащенной хомутом и прижимной пружиной, при этом измерительная воронка заключена в двойную обечайку с патрубком для подвода воды заданной температуры в нижней части, и патрубком для отвода отработанной воды в верхней ее части.

Повышение точности определения качества пены различных исследуемых моющих, косметико-гигиенических средств и средств для ванн достигается за счет расширения температурного диапазона для определения объемной массы пены с возможностью точного установления значения температуры, необходимого для каждого вида исследуемого продукта. Это достигается дополнительной установкой двойной обечайки для подачи греющего агента на делительной воронке.

Повышение точности определения результата исследования обеспечивается установкой электродвигателя и редуктора на основании, а также выполнения вертикальной стойки в виде пластины и дополнительной установке опорной пластины, что придает жесткость конструкции и предотвращает колебательные движения, снижающие точность определения результата. Данное усовершенствование позволяет продлить срок использования устройства.

Устройство для определения качественных характеристик пены приведено на фиг. 1., которое включает основание 1, на котором закреплен электродвигатель 2 и редуктор 3, размещена съемная емкость для сбора жидкости 4, плоская вертикальная пластина 5, соединенная с опорной пластиной 6, опирающейся на основание 1. В нижней части плоской вертикальной стойки 5 закреплен подшипник скольжения 7, через который вал 24 редуктора 3 соединяется с маховиком 8 кривошипно-шатунного механизма, который через шатун 9 сообщается со штангой 10, закрепленной на плоской вертикальной пластине 5 посредством направляющих втулок 11, с возможностью возвратно-поступательного движения. На штанге 10 закреплена измерительная в оронка 12, имеющая градуировку, с помощью стационарной закрепленной стационарно лапки 13 в нижней ее части и съемной подвижной лапки 14 в верхней ее части, оснащенной хомутом 15 и прижимной пружиной 16. Подвижная лапка 14 крепится на штанге 10 с помощью крепления 17 на основе байонетного соединения. Измерительная воронка 12 имеет цилиндрическую форму со сферическим днищем, сообщенным с патрубком 18, на котором расположен кран 19 для слива жидкости отделившейся от пены, в верхней части измерительная воронка 12 закрывается пробкой 20 с пришлифованным соединением. Измерительная воронка 12 имеет двойную обечайку 21, с патрубком 22 для подвода воды заданной температуры в нижней части, и патрубком 23 для отвода отработанной воды в верхней ее части.

Установка работает следующим образом.

50 см³ исследуемого мыльного раствора (при концентрациях растворов ПАВ от 0,1 до 10 г/см³) наливают в съемную емкость для сбора жидкости 4 и взвешивают на весах с погрешностью не более 0,0002 г. и получают массу съемной емкости с испытуемым раствором m₁.

Водяную рубашку 21 измерительной воронки 12 соединяют с устройством регулирования и подачи обогреваемой жидкости с патрубком 22 для подвода воды заданной температуры в нижней части, и патрубком 23 для отвода отработанной воды в верхней ее части. Определение характеристик пены, первоначальной объем пены, устойчивость пены и ее плотность допускается проводить в интервале температур от 25 до 90°C.

Взвешенную пробу испытываемого раствора из емкости 4 переносят в измерительную воронку 12 устройства, по стенке так, чтобы не образовывалось пены, закрывают воронку пробкой 20, опускают подвижную лапку 14 и фиксируют гайкой 17.

Съемную емкость 4 взвешивают на весах и определяют массу после переноса анализируемого мыльного раствора в воронку m₂.

Исследуемый раствор выдерживают 5-10 мин для доведения температуры исследуемого мыльного раствора до заданной.

Включают электродвигатель 2 и встряхивают в течение 1 мин (около 180 встряхиваний). Затем выключают электродвигатель и быстро вынимают пробку 20, подняв фиксирующую гайку 17, освободив подвижную лапку 14 и сразу, измеряют высоту столба пены в измерительной воронке и ее конусной части Н₀ в мм.

По истечении 5 мин измеряют высоту столба пены Н₅, мм. Образовавшуюся жидкость в нижней конической части измерительной воронки 12 сливают через патрубок 18 и кран 19 в съемную емкость 4 и измеряют высоту столба пены Н_ρ. Собранный объем жидкости в съемной емкости 4 взвешивается на весах с погрешностью не более 0,0002 г. и определяется масса съемной емкости с жидкостью m₃.

Устойчивость пены вычисляется по формуле

где Н₀ - начальная высота столба пены, мм;

Н₅ - высота столба пены по истечению 5 мин, мм.

Плотность пены (ρ, г/мм³) вычисляют по формуле

где m₁ - масса съемной емкости с испытываемым раствором, г;

m₂ - масса съемной емкости после переноса испытываемого раствора в измерительную воронку устройства создания пены, г;

m₃ - масса съемной емкости с жидкостью отделившейся после отстаивания, г,

- объем пены в измерительной воронке, рассчитанного по высоте столба пены по истечении 5 мин, мм³,

H_ρ - высота столба пены в измерительной воронке, после слива выделившейся жидкости, мм,

d - диаметр измерительной воронки, мм.

За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов трех параллельных измерений, проводимых каждый раз с новой порцией мыльного раствора.

Установка обеспечивает удобную сборку, разборку и обслуживание его узлов, точное регулирование параметров температуры и количества встряшиваний, определяющих процесс пенообразования.

Достигнутыми преимуществами (техническим результатом) изобретения по сравнению с прототипом являются:

- повышение точности определения качества пены различных исследуемых моющих, косметико-гигиенических средств и средств для ванн достигается за счет расширения температурного диапазона для определения объемной массы пены с возможностью точного установления значения температуры, необходимого для каждого вида исследуемого продукта. Это достигается дополнительной установкой двойной обечайки для подачи греющего агента на делительной воронке.

- повышение точности определения результата исследования обеспечивается установкой электродвигателя и редуктора на основании, а также выполнения вертикальной стойки в виде пластины и дополнительной установке опорной пластины, что придает жесткость конструкции и предотвращает колебательные движения, снижающие точность определения результата. Данное усовершенствование позволяет продлить срок использования устройства.