Экспериментальные установки высокого давления

Экспериментальные исследования [1-7] по определению влияния высокого давления на биосистемы проводились на установке сверхвысокого давления, разработанной и изготовленной в ДонГУЭТ (ДонНУЭТ) [15].

Установка предназначена для исследования влияния высокого гидростатического давления (до 800 МПа) и температуры (от -20°С до +80°С) на пищевые продукты, медицинские препараты, биологические объекты и др. Прибор позволяет регистрировать необходимые параметры объекта перед созданием давления, создавать давления и температуры с выдержкой объекта в камере высокого давления (КВД) от нескольких минут до суток с непрерывным документированием этих параметров на персональном компьютере, уменьшать давление, разгружать камеру, изучать изменения в обработанных объектах (табл. 3.1). Кроме того, автоматически вводится поправка к давлению с учетом зависимости сопротивления катушки от давления и температуры.

Габариты установки -2200х1500х800 мм, масса -300 кг, масса жидкого азота -16 кг.

На рис. 3.1 приводится общая схема установки сверхвысокого давления. В качестве рабочей жидкости выбрана этилполиксановая жидкость ПЭС-3. Она является хорошим диэлектриком, не вызывает коррозию деталей, проводов, защитных покрытий, имеет смазывающие свойства, которые уменьшают трение скольжения, что, с одной стороны, снижает рабочие усилия, уменьшает гистерезис давления, а с другой - уменьшает вероятность заклинивания, не вытекает из камеры при длительных выдержках, нейтральная, без запаха, не воспламеняется, малой вязкости, хорошо выдерживает нагревание.

Этилполиксановая жидкость имеет умеренную сжимаемость и поэтому запасает относительно небольшую упругую энергию, снижает вероятность серьезных последствий в случае разрушения камеры. Жидкость не дефицитная, нейтральная к изучаемым объектам, экологически безопасна, пригодна для работы в условиях высокого давления и температур от -40 до + 100°С.

Таблица 3.1 – Параметры установки высокого давления

Рис. 3.1 – Общая схема установки высокого давления [1]:

1 – камера сверхвысокого давления; 2 – пресс; 3 – экран-нагреватель; 4 – азотный питатель; 5 – сосуд Дьюара с жидким азотом; 6 – кожух; 7 – датчик температуры; 8 – датчик давления; 9 – поршень КВД; 10 – манометр на насосе; 11 – манометр на прессе; 12 – игольчатый вентиль, 13 – металлический стол; 14 – подставки под КВД; 15 – подставки на поршень; 16 – насос; 17 – блок преобразователей; 18 – стол лабораторный; 19 – блок управления установкой; 20 – эталонное тело, 21 – системный блок ПК; 22 – монитор; 23 – подставка со щелью

Для изоляции образца, подвергнутого обработке высоким давлением, от рабочей жидкости ПЭС-3 при проведении испытаний был разработан специальный контейнер, который соответствует специфическим технологическим требованиям, разработанным на основании предварительных исследований различных вариантов контейнеров. Он пластичен, герметично закрывается, обеспечивает возможность многократного использования, легкий и удобный при санитарной обработке. Полезный объем контейнера - 100 моль.

Образцы сока помещались в контейнеры и в камере высокого давления заливались рабочей жидкостью, передающей давление на образец. Камера нагревалась до заданной температуры Т, после чего давление в камере быстро поднималось до заданной величины Р, фиксировалось на время t, а затем снижалось до атмосферного. Температура образцов задавалась нагревом и стабилизацией температуры камеры высокого давления. Контроль и запись исследуемых параметров осуществлялись с использованием цифрового аналогового преобразователя с интервалом в одну минуту. Вся информация выводилась на компьютер, результаты обработки хранились в файле текущего эксперимента.