способ контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти

Формула изобретения

Способ контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, включающий измерение высоты столба пены, образующегося при свободном падении нормированного объема испытуемого раствора, вытекающего через калиброванный насадок с определенной высоты, на поверхность того же раствора, отличающийся тем, что одновременно в этом же растворе, взятом из ванны моечного агрегата, при рабочей температуре определяют путем титрования по фенолфталеину концентрацию соды кальцинированной в г/дм ³ и с учетом полученных величин концентрации соды и высоты столба пены по формулам для фиксированных концентраций соды:

М₀₅=0,032Н+0,55;

М₁₅=0,031Н+0,34 и

М₂₅=0,033Н-0,21,

где Н - высота столба пены в миллиметрах, а индексы 05, 15, 25 - фиксированные концентрации соды соответственно 0,5; 1,5 и 2,5 г/дм³ , или по графикам, построенным по формулам, определяют концентрацию мыла в г/дм³.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к первичной обработке шерсти, в частности к способам контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, и может быть использовано при массовой промывке лабораторных проб при определении выхода шерсти.

Уровень техники

Известен типовой технологический процесс первичной обработки шерсти, в котором перед промывкой шерсти в ваннах моечного агрегата приготавливают заправочные растворы с различной концентрацией соды кальцинированной и мыла, при этом соблюдают следующую последовательность заполнения ванн: вода заданной температуры, раствор соды, затем раствор мыла, причем в процессе заправки контролируют концентрации соды и мыла и, при необходимости, делают соответствующие добавки (см. ОСТ 10319 Шерсть. Типовой технологический процесс первичной обработки).

Известен способ измерения массовой доли жирных кислот в твердом хозяйственном и туалетном мыле, при этом продолжительность комплекса химических анализов при реализации известного способа составляет около 6 часов, поэтому способ не может быть применен для технологического контроля промывки шерсти в производственных условиях (см. ГОСТ 780-89 Мыло хозяйственное твердое и мыло туалетное. Правила приемки и методики выполнения измерений).

Недостатком данного способа является длительность проведения комплекса химических анализов.

Известен способ определения концентрации мыла в моющих мыльно-содовых растворах для промывки шерсти методом экстрагирования его спиртоэфирной смесью (см. Денискина Л.Е. Технический анализ производства (в промышленности первичной обработки шерсти): учебник для средн. спец. учебн. заведений. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - С.162-163).

Недостатками указанного способа являются большие затраты времени, до 40 минут на один анализ, и применение опасных для здоровья и в пожарном отношении химреактивов.

Известны способы определения концентрации поверхностно-активных веществ в водных растворах, включающие измерение физического параметра в зависимости от концентрации эталонного вещества и определение искомой величины по калибровочной кривой, при этом в качестве измеряемого физического параметра принимается разность значений поверхностного натяжения в исследуемом растворе, полученная в результате уменьшения площади поверхности раздела фаз вода - воздух со скоростью относительного изменения больше 0,01 с ^-1 (см. a.c. SU № 834458, Кл. G01N 13/00, опубл. 30.05.1981 г.; а.с. SU № 911227, Кл. G01N 13/00, опубл. 07.03.1982).

Недостатком данных способов является потребность в сложном специализированном приборном оборудовании, а также невозможность его применения в производственных условиях работающего предприятия.

Известны также способы оценки пенообразующей способности растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) [2, 6, 7] с целью выявления специфических свойств растворов этих веществ (ГОСТ 780-89 Мыло хозяйственное твердое и мыло туалетное. Правила приемки и методики выполнения измерений; Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Издательство «Химия», 1975. 264 с.).

Недостатком данных способов является невысокая эффективность технологического контроля промывки шерсти.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является способ определения пенообразующей способности моющих синтетических средств [7], включающий двукратное измерение высоты столба пены, образующегося при свободном падении нормированного объема испытуемого раствора, вытекающего через калиброванный насадок с определенной высоты, на поверхность того же раствора: тотчас после истечения раствора и спустя 5 минут для последующего вычисления устойчивости пены (см. ГОСТ 22567.1-77. Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности).

Недостатком этого способа является невозможность его прямого применения для трехкомпонентных заправочных растворов, применяемых в промывке шерсти (вода + сода + мыло), т.к. сода снижает устойчивость образующейся пены (Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Издательство «Химия», 1975. 264 с.), что приводит к искажению результатов испытаний, а также вследствие использования термостата прибора Росса-Майлса (см. ГОСТ 22567.1-77. Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности), применяемого для реализации способа, существенно усложняющего процедуру контроля концентрации мыла в производственных условиях на работающем оборудовании.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, обладающего высокой эффективностью промывки шерсти с одновременным снижением расхода моющих средств, а также оперативностью технологического контроля процесса машинной промывки шерсти.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению эффективности промывки шерсти, снижению расхода моющих средств, а также оперативности технологического контроля машинной промывки шерсти.

Технический результат достигается с помощью способа контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, включающего измерение высоты столба пены, образующегося при свободном падении нормированного объема испытуемого раствора, вытекающего через калиброванный насадок с определенной высоты, на поверхность того же раствора, с одновременным определением в этом же растворе, взятом из ванны моечного агрегата при рабочей температуре, путем титрования по фенолфталеину концентрации соды кальцинированной в г/дм³ , а значение концентрации мыла в г/дм³ определяют с учетом полученных величин концентрации соды и высоты столба пены по формулам для фиксированных концентраций соды:

М05=0,032Н+0,55;

M15=0,031Н+0,34 и

М25=0,033Н-0,21,

где Н - высота столба пены в мм, а индексы 0,5, 15, 25 - фиксированные концентрации соды, соответственно, 0,5; 1,5 и 2,5 г/дм³,

или по графикам, построенным по формулам, построенным по формулам, определяют концентрацию мыла в г/дм³.

Таким образом, в предлагаемом способе используют свойство растворов ПАВ, заключающееся в увеличении объема пены с ростом концентрации ПАВ в растворах в пределах их отраслевого применения (см. ОСТ 10319 Шерсть. Типовой технологический процесс первичной обработки; Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Издательство «Химия», 1975. 264 с.).

Сущность способа контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти заключается в следующем. Перед промывкой шерсти во всех ваннах моечного агрегата приготавливают заправочные растворы. Для этого каждую ванну заполняют необходимым объемом пресной воды соответствующей температуры, затем в ванны по трубопроводам подают концентрированный раствор соды кальцинированной, при этом на 5-10 мин включают в работу прогонные грабли моечного агрегата для перемешивания растворов в ваннах. Периодически из средней части ванн отбирают по 50-100 см³ раствора для определения концентрации соды в г/дм³ путем титрования по фенолфталеину, причем добавление соды прекращают при достижении величины ее концентрации в каждой ванне в соответствии с нормами (см. ОСТ 10319 Шерсть. Типовой технологический процесс первичной обработки), после этого в ванны моечного агрегата по трубопроводам подают концентрированный раствор мыла и снова включают в работу прогонные грабли для перемешивания растворов. При этом производят контроль концентрации мыла по пробам растворов, отобранным из ванн описанным предлагаемым способом. Контроль выполняют на аналоге прибора Росса-Майлса (фиг.1), отличающемся от оригинала наличием цилиндра 1 емкостью 1000 см³ вместо термостата, а в остальном повторяющем оригинал. На аналоге прибора Росса-Майлса в делительной воронке 2 заранее устанавливают расстояние от среза насадка 3 делительной воронки 2 до поверхности испытуемого раствора, залитого в цилиндр 1 в количестве 50 см³, равное 900 мм. Процедуру контроля концентрации мыла выполняют в следующем порядке. Из ванн (не показаны) отбирают пробы заправочных растворов объемом не менее 0,5 дм³ на одно испытание. 50 см ³ раствора каждой пробы заливают в цилиндр 1, а 200 см ³ - в делительную воронку 2 через воронку 4, предупреждая образование пены в делительной воронке 2. Для истечения раствора через насадок 3 открывают краник (не обозначен) делительной воронки 2 и обеспечивают попадание струи истекающего раствора в центр налитого в цилиндр 1 раствора. По истечении из делительной воронки 2 всего раствора тотчас измеряют при помощи линейки 5 высоту Н образовавшегося в цилиндре 1 столба пены в миллиметрах. Если верхний уровень столба пены имеет неровную поверхность, то за высоту столба пены принимают среднее значение замеров максимальной и минимальной высот пены.

Концентрацию мыла в заправочных растворах в г/дм³ вычисляют по формулам для фиксированных значений концентрации соды в мыльно-содовом растворе, определенном в данной ванне. Для концентрации соды в растворе 0,4÷0,6 г/дм³ используют формулу М ₀₅=0,032Н+0,55; для концентрации соды 0,9÷1,5 г/дм ³ - формулу M₁₅=0,031Н+0,34; а для концентрации 2,0÷2,7 г/дм³ - формулу M₂₅=0,033Н-0,21, где Н - высота столба пены в цилиндре в миллиметрах. Формулы получают известным способом (см. «Технологический режим интенсивной промывки шерсти», утвержденный ученым советом ГНУ СНИИЖК и одобренный секцией овцеводства и козоводства отдела зоотехнии Россельхозакадемии, протокол № 4 от 03 ноября 2009 г.) по экспериментальным данным зависимости высоты столба пены мыльно-содовых растворов от концентрации в них мыла и соды кальцинированной.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дан способ контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, выполняемый с помощью аналога прибора Росса-Майлса, общий вид.

На фиг.2 - график зависимостей концентрации мыла от высоты столба пены и фиксированной концентрации соды.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного выполнения способа контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти.

Пример. При подготовке заправочного раствора в четвертой ванне содержание соды должно быть в пределах 0,4÷0,6 г/дм³ (см. ОСТ 10319 Шерсть. Типовой технологический процесс первичной обработки), анализ раствора титрованием по фенолфталеину показал концентрацию соды 0,5 г/дм³. Высота пены, измеренная на аналоге прибора Росса-Майлса, который содержит цилиндр 1, делительную воронку 2, насадок 3 делительной воронки 2, воронку 4, линейку 5 и штатив 6, составляет Н=25 мм. Вычисление концентрации мыла по формуле М₀₅=0,032·25+0,55 дает величину 1,35 г/дм³, по нормам эта величина должна составлять 1,2± 0,3 г/дм³, следовательно, результаты анализов содержания соды и мыла в заправочном растворе четвертой ванны показали, что последние соответствуют нормам и готовы для промывки шерсти.

Для упрощения вычислений концентрации мыла в заправочных растворах для промывки шерсти по полученным формулам построены графики зависимостей концентрации мыла от высоты столба пены и фиксированной концентрации соды (фиг.2). Получение результата контроля концентрации мыла в заправочном растворе четвертой ванны аналитическим способом упрощается применением графического способа. Так, содержание соды в растворе 0,5 г/дм³ определяет использование линейной зависимости 1 на графике фиг.2. Высоту столба пены Н=25 мм находят на оси абсцисс графика. Из полученной точки Н=25 мм восстанавливают перпендикуляр до пересечения с зависимостью 1 и из точки пересечения проводят горизонталь до оси ординат и получают значение концентрации мыла в растворе, равное 1,35 г/дм³. Коэффициенты корреляции R полученных математических моделей с экспериментальными данными находятся в пределах 0,9818÷0,9978 и показывают наличие функциональной связи между исследованными величинами и математической моделью.

Экспериментальные исследования при разработке заявляемого способа контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти в сравнении с известным способом (см. Денискина Л.Е. Технический анализ производства (в промышленности первичной обработки шерсти): учебник для средн. спец. учебн. заведений. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - С.162-163), показали возможность повышения производительности при выполнении анализов. В таблице приведены сравнительные данные затрат времени на выполнение анализов контроля концентрации соды и мыла известным и предлагаемым способами.

Предлагаемый способ при сохранении погрешности выполнения анализов позволяет увеличить производительность при выполнении контроля концентрации моющих средств в заправочных растворах в 9-10 раз и тем самым повысить оперативность технологического контроля процесса промывки шерсти.

Таблица
Наименование анализа при контроле концентрации моющих средств	Время выполнения анализа при контроле концентрации моющих средств, мин
Известный способ [3]	Предлагаемый способ
Определение содержания соды в моющих рас творах	2,0-4,0	2,0-4,0
Определение содержания мыла в моющих рас творах	20,0-38,0	0,8-1,0
Всего	2,0-4,0	2,0-4,0

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- повышение эффективности промывки шерсти;

- снижение расхода моющих средств;

- оперативность технологического контроля процесса машинной промывки шерсти.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ОСТ 10319 Шерсть. Типовой технологический процесс первичной обработки шерсти.

2. ГОСТ 780-89 Мыло хозяйственное твердое и мыло туалетное. Правила приемки и методики выполнения измерений.

3. Денискина Л.Е. Технический анализ производства (в промышленности первичной обработки шерсти): учебник для средн. спец. учеб. заведений. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - С.162-163.

4. А.с. РФ № 834458, МКИ5 G01N 13/00, опубл. 30.05.81. Бюл. № 20.

5. А.с. РФ № 911227, МКИ5 G01N 13/00, опубл. 07.03.82. Бюл. № 9.

6. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Издательство «Химия», 1975, 264 с.

7. ГОСТ 22567.1-77* Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности.

8. «Технологический режим интенсивной промывки шерсти», утвержденный ученым советом ГНУ СНИИЖК и одобренный секцией овцеводства и козоводства отдела зоотехнии Россельхозакадемии, протокол № 4 от 03 ноября 20091 г.