При нахождении более сложных эмпирических уравнений целесообразно использовать метод нахождения уравнений регрессии, как об этом было сказано ранее. Так, уравнение вида

у = b₀ +b₁х₁ + b₂х₂ + b₃х₃ + b₁₁х + b₂₂х + b₁₂х₁х₂ (2.48)

можно представить, как уравнение, имеющее 5 переменных факторов,

х₁, х₂, х₃, х₄ = х; х₅ = х; х₆ = х₁х₂. (2.49)

Тогда данное уравнение примет вид

у = b₀ + b₁х₁+ b₂х₂ + b₃х₃ + b₄х₄ + b₅х₅ + b₆х₆. (2.50)

Уравнение (2.50) можно назвать уравнением регрессии. Оно может быть решено с использование программы «Регрессия».

При поступлении таких крупноразмерных продуктов в мешках, как копра, на специально подготовленную площадку, покрытую брезентом, высыпают содержимое каждого сотого или пятидесятого мешка в зависимости от размера партии. Затем материал тщательно перелопачивают и путем диагонального деления выделяют лабораторную пробу в количестве 6 кг.

3.2. Отбор проб сыпучих продуктов при хранении

3.2.1. Отбор проб из бунтов

Элементарные пробы при высоте слоя сыпучего материала до 1,5 м отбирают конусным щупом, при большей высоте – конусным щупом с удлиненной штангой.

Перед отбором выемок поверхность семян на складе разделяют на секции примерно по 100 м². В каждой секции элементарные пробы отбирают в пяти точках на поверхности насыпи материала: в четырех углах на расстоянии примерно 1 м от границ секций и в середине насыпи. Отбор производится из трех слоев: из верхнего слоя – на глубине 10 см, из средних слоев – примерно через каждый метр глубины и из нижнего – у самого пола, если высота слоя не превышает 3…4 м. На механизированных складах отбор проб из нижнего слоя производится путем выпуска части материала. Элементарные пробы отбирают из разных слоев в такой последовательности: сначала из верхнего слоя, затем из среднего и, наконец, из нижнего. Общая масса отобранных элементарных проб должна составлять около 2 кг на каждую секцию в 100 м².

3.2.2. Отбор проб из силосов элеваторов

Из силосов элеваторов пробы отбирают автоматическим пробоотборником или ручным способом пересечением потока материала при разгрузке силоса в месте свободного падения. Для контроля качества материала при хранении пробы отбирают при выпуске части материала из силоса. Элементарные пробы отбирают черпаком через равные промежутки времени. Необходимо следить, чтобы при отборе пробы было обеспечено полное пересечение потока по всей толщине и ширине материала.

Частоту отбора элементарных проб устанавливают в зависимости от быстроты перемещения материала с таким расчетом, чтобы общая масса элементарных проб составляла около 0,1 кг на каждую тонну материала.

3.2.3. Отбор проб в производстве

В производстве пробы сыпучих продуктов отбирают из потока движущегося материла в месте его свободного падения. Выделение правильной пробы из движущегося потока материала представляет значительные трудности, так как материал бывает неоднородным и при транспортировании сортируется по высоте слоя. Во избежание появления систематических погрешностей в определении качественных показателей при любом способе отбора должно обеспечиваться полное пересечение потока материала по всему поперечному сечению потока.

Пробы отбирают автоматическими пробоотборниками или ручным способом.

При отборе проб ручным способом поток материала пересекают специальным черпаком по всей ширине в месте свободного падения материала. При пересечении надо стремиться, чтобы черпак перемещался поперек материала с равномерной скоростью. Емкость черпака должна быть больше объема элементарной пробы, чтобы вся отбираемая проба помещалась в нем. Каждую элементарную пробу, отобранную таким образом, переносят в сосуд для генеральной пробы.

При отборе производственных проб на крупных предприятиях отсечки делают шесть раз в течение смены, а на остальных предприятиях – четыре раза. Все элементарные пробы, выделенные в производстве, после смешивания представляют сменную генеральную пробу. Из нее при помощи делителя в лаборатории выделяют сменную лабораторную пробу.

4. Приемы подготовки проб к анализу

Подготовка проб к анализу предусматривает выполнение ряда работ, обеспечивающих благоприятные условия для определения химического состава, физического состояния, количественного состава веществ и их соединений. Она может включать: подсушивание или высушивание, измельчение, извлечение растворимых компонентов, разделение различных веществ на компоненты. Важным требованием, предъявляемым к работам по подготовке проб к анализу, является недопустимость каких-либо изменений веществ, которые подлежат анализу.

4.1. Подсушивание (высушивание)

Подсушивание (высушивание) обычно предшествует процессу измельчения влажных материалов. Целью этой работы является увеличение хрупкости материала, а также доведение содержания влаги до такого оптимума, при котором обеспечивается наиболее быстрое и полное извлечение растворимых в гидрофобных растворителях веществ.

Если требуется провести анализ влажного материала, содержание влаги в котором не регламентируется в соответствующей методике, то его подсушивают до равновесного воздушно-сухого состояния, т. е. до состояния, когда материал не теряет и не поглощает воду при данной относительной влажности воздуха. Подсушивание материала до воздушно-сухого состояния производят при комнатной температуре в тонком слое на листе фильтровальной бумаги, если материал обезжирен, или на листе оконного стекла, если материал жирный. Материал выдерживают на воздухе в течение 24 ч, периодически перемешивая шпателем. Если материал очень влажный и подсушивается в неизмельченном состоянии, то время подсушивания увеличивается.

Когда для выполнения анализа требуется обезвоженный материал или материал, высушенный до определенной влажности, то для его получения используют различные аппараты.

Сушильные шкафы. Сушка производится подогретым воздухом конвективным способом, т. е. теплота передается к высушиваемому материалу нагретым воздухом методом конвекции.

Контактные сушильные устройства. В этих аппаратах теплота к высушиваемому материалу передается от нагретой поверхности при непосредственном соприкосновении материала с ней. Такие аппараты могут работать как при атмосферном давлении, так и при разрежении.

Сублимационные сушильные устройства. Сушка производится при разрежении. Остаточное давление составляет 13…133 Па (0,1…1,0 мм рт. ст.) При этом давлении процесс сушки протекает при отрицательной температуре, когда вода находится в твердом состоянии, т. е. в виде льда, и испарение происходит без плавления льда –процесс сублимации.

Сушильные устройства с нагреванием объекта инфракрасными лучами. В этих аппаратах теплота, необходимая для испарения влаги, подводится к высушиваемому материалу термоизлучением. Поток теплоты не только падает на поверхность материала, но и проникает в его капилляры. Кроме того, лучи поглощаются материалом и многократно отражаются от стенок аппарата. Это позволяет передать единице поверхности материала больше теплоты, чем при конвективной или контактной сушке, и сократить время высушивания материала до нескольких минут.

Сушильные аппараты с применением токов высокой частоты. Прогревание материала происходит одновременно и равномерно по всей толщине его слоя, что значительно ускоряет процесс сушки по сравнению с другими способами.

При выборе сушильных аппаратов и условий сушки необходимо учитывать свойства и особенности высушиваемого материала. Легко окисляющиеся на воздухе вещества необходимо подсушивать при пониженной температуре – в вакуум-сушилках, в сублимационных сушилках или в сушилках в токе азота, диоксида углерода при температуре не выше 60 °С. Так, при сушке маслосодержащих материалов может происходить весьма интенсивное окисление масла.

При необходимости определения в материале сахаров, аминокислот и фракционного состава белковых веществ подсушивание необходимо вести в мягких температурных условиях для избежания развития меланоидиновой реакции и денатурации белковых веществ.

4.2. Измельчение

При выборе способа измельчения необходимо обеспечить тонкое измельчение при наименьшем изменении содержащихся в измельчаемом материале веществ, подлежащих анализу. Одним из факторов, влияющих на изменение анализируемых веществ в измельчаемом материале, является побочное выделение теплоты в процессе образования новых поверхностей, которое может приводить к недопустимому повышению температуры отдельных частиц материала. В отдельных случаях в процессе измельчения исследуемого материала нежелательно или даже недопустимо отделение жидкой фазы.

Способность материала к измельчению, или измельчаемость, может быть определена как реакция материала на механические воздействия при измельчении. Измельчаемость материала в значительной мере определяется его твердостью и вязкостью.

В зависимости от условий приложения усилий к материалу, подлежащему измельчению, различают следующие способы измельчения: раздавливание, удар, истирание и раскалывание (рис. 4.1).

Раздавливание Удар Истирание Раскалывание

Рис. 4.1. Схемы приложения усилий к частицам материала при его измельчении

Измельчение путем раздавливания и удара применимо в основном к твердым материалам; путем раздавливания и истирания – к вязким, а путем раскалывания – к хрупким.

В большинстве случаев процессы измельчения осуществляются в аппаратах или машинах, в которых сочетаются одновременно два или более способа, например истирание и удар, раздавливание и истирание и т. д.

В практике для измельчения объектов исследования используют ряд специальных аппаратов, приспособлений и машин, работающих на сочетании различных способов приложения усилий. По принципам действия эти устройства могут быть разбиты на следующие группы: ступки, терочные машины, дисковые мельницы, фрезерные измельчители, комбинированные мельницы, измельчители в жидкой среде.

4.2.1. Ступки

В ступках материал измельчается путем удара и истирания. Ступки бывают ручные и механические. Материалом для изготовления рабочих органов ступок (пестика и корпуса) могут служить металл, фарфор, агат.

В механических ступках, которые бывают одно- и многопестиковые, перемещение пестика и вращение корпуса осуществляются с помощью различного рода механических систем.

4.2.2. Терочные машины

В терочных машинах материал измельчается путем истирания между пестиком и поверхностью чаши. Материал, подлежащий измельчению, помещается в чашу машины. В процессе работы прижатый к чаше пестик совершает колебательные движения в одной плоскости, а чаша вращается, в результате чего в зону измельчения (истирания) постоянно перемещаются новые порции материала.

По принципу истирания материала работает также роликовая мельница, имеющая горизонтальный цилиндрический корпус, внутри которого соосно корпусу расположен вал. Корпус аппарата закреплен неподвижно. К валу перпендикулярно оси жестко прикреплены два рычага, к концам которых, в свою очередь, прикреплены два шарнирных рычага с вращающимися роликами. Внутрь корпуса загружается измельчаемый материал. При вращении вала ролики шарнирных рычагов прижимаются к корпусу аппарата, при этом они совершают планетарное вращение (вокруг оси вала и оси ролика), накатываясь на материал, раздавливают и истирают его.