166594. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés sör balling-fok értékének meghatározására
166594 3 4 hez képest lényegesen (több, mint egy nagyságrenddel) kisebb lehet. Ez annak a következménye, hogy a (4) összefüggésben: (a)<Kl, azaz a v hangsebesség közelítőleg úgy függ 5 az A alkoholtartalom és n extrakt-tartalom értékektől, ahogy a p Balling-fok. Tekintettel arra, hogy a hang terjedési sebessége közvetlenül nem mérhető fizikai jellemző, jelen leírásban hangsebesség mérésen; egy a hang terjedési sebességével, 10 egy adott elrendezés esetében szoros kapcsolatban levő mennyiség mérését értjük. Ilyen lehet egy adó és vevő közötti távolságon vagy a vizsgált folyadékban terjedő hang-impulzus futási ideje, például egy adó-vevő kombinált fejtől egy visszaverő felületig (reflektor) és újra 15 a fejig terjedő úton, vagy egy adott elrendezésben gerjeszthető állóhullám frekvenciája, stb. Az eljárás foganatosítására az alábbiakban több példaképpeni mérőberendezés blokksémáját ismertetjük ábrák alapján. 20 Az 1. ábrán hangsebesség mérés segítségével történő Balling-fok mérőberendezés, a 2. ábrán relatív hangsebesség mérés segítségével történő Balling-fok mérőberendezés, a 3. ábrán hangsebesség mérést és kiegészítő mérést 25 alkalmazó Balling-fok mérőberendezés látható. Az 1. ábrán bemutatott hangsebesség mérés segítségével történő Balling-fok mérőberendezés az alábbi egységekből áll: Az 1 mérőedény, amely egyik oldalán 11 hang adó-30 vevőt, — előnyösen ultrahang adó-vevőt — és ezzel szemköztes oldalán 12 refrektáló felületet tartalmaz, tartalmazza a vizsgált X sörmintát. Ehhez csatlakozik a 2 hőmérsékletmérő berendezés, amely az 1 mérőedényben elhelyezett 13 hőmérséklet 35 érzékelővel érzékeli a minta hőmérsékletét és a mért értéknek megfelelő xt villamos kimenő jelet szolgáltat. Ali hang adó-vevőhöz csatlakozik a 3 hangsebességmérő berendezés, amely célszerűen 1 MHz körüli frekvencián a hang adó-vevő-reflektor — hang adóvevő-40 útvonalon impulzus futási idő mérésével vagy más ismert módon méri az X sörmintában a hang terjedési sebességét és ennek megfelelő xvx jelet szolgáltat. A 4 korrekciós egység a sörtípusra jellemző xA jel beállítására szolgál, amely pl. az At tipikus alkoholtartalomra 45 jellemző. Az 5 számítóegység az xt , és x A jelekből (4) egyenlet alapján meghatározza a Balling-fokra jellemző xp kimeneti jelet, amely a 6 kijelzőn indikálásra kerül. A 2. ábrán bemutatott relatív hangsebességmérés segítségével történő Balling-fok mérőberendezés az 50 alábbi egységekből áll: Az összetartozó V0 , A 0 , t 0 értékek egy p 0 Balling-fok értéket adnak, és a (2) egyenlet ezen referencia értékekre az alábbi: Po=P(v o. A 0' l o) 0) A (2) egyenletben megadott függvényt a V0 , A 0 és t 0 értékek környezetében sorba fejtjük és a sornak csak a lineáris tagjait vesszük figyelembe, az alábbi kifejezést kapjuk: p=p0 +a(A-A 0 )+b^—5+c(t-t 0 ) (4) vo Az a, b, és c állandók értékei meghatározhatók kalibrációs mérések segítségével, pl. oly módon, hogy az ismert Balling-fpkú sör — melyet kémiai mérésekkel hagyományos módon határoztunk meg — alkohol tartalmát alkohol adagolással, termosztálással a hőmérsékletét stb. megváltoztatjuk. így a (4) egyenletben szereplő állandók az alábbiak: a= -0,15 B°% b= 350 B° c= -0,7 B°/C° Az állandók értékéből látható, hogy | a |<sc| b j és J c j<scj b j az A alkoholtartalom bizonytalanságai a p Balling-fok értékét kevéssé befolyásolják. Egy sörtípusra tipikus At alkoholtartalmat felvéve a (4) egyenlet közelítő alakja: p=p0 + a(A t -A 0 )+b V ^ V 5_H-c(t-t 0 ) (5) vo azaz a Balling-fok meghatározásához a hangsebesség és a hőmérséklet ismerete elegendő. Felhasználva a referenciaközeget, amelyben a hang vr terjedési sebességének hőfokfüggése a (4) egyenlet szerintivel közelítőleg megegyezik, valamint biztosítva a vizsgált sörminta és a referenciaközeg t hőmérsékletének azonosságát, kimutatható, hogy p = p0 + a(A, - A 0 ) + b^^r (6) v0 Referenciaközeg használata esetén tehát hőmérsékletmérésre nincs szükség. Miután a (2) egyenlet — vagy a belőle levezetett (4) — egyenlet háromváltozós, csupán egy összetartozó v hangsebesség — t hőmérséklet értékpár meghatározása a p Balling-fok értékére csak az (5) egyenlet szerinti közelítő értéket eredményezheti, ahol az At tipikus alkoholtartalom csak becsült érték. Egy további mérés elvégzésével az (1) és (2) egyenletben szereplő mennyiségek között egy további összefüggést kaphatunk. Ez a kiegészítő mérés olyan mennyiség meghatározására irányul, amely az (1) és (2) egyenletben szereplő mennyiségek közül egynek vagy többnek a függvénye. Ilyen pl. a szénsavmentesített sör sűrűsége vagy az optikai törésmutató. így az újabb mérési adat felhasználásával az (1) és (2) egyenletekből álló egyenletrendszer az At tipikus alkoholtartalom becsült értéke nélkül is megoldható. Ekkor matematikai hibaszámítással kimutatható, hogy adott B° Balling-fok meghatározási pontossághoz szükséges sűrűség vagy törésmutató mérési pontosság az ismert eljárások által igényelt-Az 1 mérőedény tartalmazza a vizsgált X sörmintát. Ehhez csatlakozik szoros termikus csatolással a 7 mérőedény, amely 14 hang adó-vevőt és 15 reflektáló felületet, valamint az X sörmintáéval jó közelítéssel azonos hangsebesség hőmérsékleti együtthatójú Y referencia folyadékot tartalmaz, A 1, illetve 14 hang adó-vevőhöz a 8 hangsebesség különbség mérőberendezés csatlakozik, amelynek xdv jele az X és Y minták hangsebességeinek különbségére jellemző. A 4 korrekciós egység a sörtípusra jellemző xA jel beállítására szolgál. Az 5 számítóegység az xdv és x A jelekből a (6) egyenlet alapján meghatározza a Balling-fokra jellemző xp kimeneti jelet, amely a 6 kijelzőn indikálásra kerül. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
