Емкостной датчик

 

1. ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК, содержащий два коаксиально расположенных полых электрода.: изолированных друг от друга, и третий изолированный электрод, расположенный по оси внутреннего полого электрода, выполненный в виде стержня, отличающийся тем, что, с целью повышения точности непрерывного измеренц концентрации биомассы микроорганизмов в процессе производства, датчик в полости внутреннего полого электрода дополнительно снабжен связанным с механизмом возвратно-поступательного движения подвижным вдоль оси датчика изолятором, разделяющим указанную полость на две камеры, одна из которых заполнена исследуемой жидкостью, а другая заполнена жид-С костью с диэлектрическими характерис--j тиками дисперсной фазы суспензии микроорганизмов.

1(50 L 01 М 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 4.BTOPCRGMV СВИДЕТЕПЬСТВУ

1И „,,„„13

565p3j©l . Ф! Ю от друга, и третий изолированный электрод, расположенный по оси внутреннего полого электрода, выполненный в виде стержня, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности непрерывного измерения концентрации биомассы микроорганизмов в процессе производства, датчик в полости внутреннего полого электрода дополнительно снабжен связанным с механизмом возвратно-поступательного движения подвижным вдоль оси датчика изолятором, разделяющим указанную голость на две камеры, одна из которых заполнена исследуемой жидкостью, а другая заполнена жидкостью с диэлектрическими характерис-Я тиками дисперсной фазы суспензии микооорганизмов.

Nu> t

"Ф-. союз советсних — СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ (ЕСПУЬЛИН 4у (фр%, ф ф

Гос".""/(АРстБенный Комитет сссР

Г)О,.",==ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНГЦТИй (21) 34б9572/RB-25 (22) 09,07.82 (4б) 15.02,84. Бюл. 9 б (72) Н.В.Седых, П.М.Саргаев, В.Я.Штегман и 1 .Л,Липин (71) Ленинградский ветеринарный институт (53) 551.508.7(088.8) (5б) 1. Грановский Л.Д. Методы определения накопления дрожжей. Обэор

МПП СССР, M., 1974, с. 3-25.

2. авторское свидетельство СССР

Р 449317, кл. Q 01 Я 27/2б, 1971 (прототип) . (54) (57) 1.ЕМКОСТНЫй ДАТЧЙК, содержащий -,.âà коаксиально расположенных .полых электрода: изолированных друг

„„BU„„1073676 А

С:

©) 4

©) 1073676

2. Датчик поп. 1, отлич аю шийся тем, что обе камеры имеют

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению концентрации суспензии микроорганизмов в процессе ферментации, и может быть использовано в микробиологической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Известен прибор для измерения концентрации микроорганизмов, основанный на прямом взвешивании биомассы и различных оптических свойствах микроорганизмов в культуральной среде Г1 }.

Однако измерение этим прибором связано с периодическим отбором проб 5 и не позволяет определять концентрацию непосредственно в ферментаторе.

Наиболее близким к изобретению является емкостный датчик, содержащий два коаксиально расположенных полых электрода, изолированных друг от друга, и третий изолированный электрод, расположенный по оси внутреннего полого электрода, выполненный в виде стержня Г23.

Известным датчиком можно производить лишь дискретные измерения и невозможно непрерывное автоматическое измерение концентрации биомассы в производственных условиях, в которых температура исследуемой системы не постоянна.

Цель изобретения — повышение точности непрерывного измерения концент рации суспензии биомассы микроорганизмов в процессе производства.

Поставленная цель достигается тем, что емкостный датчик, содержащий два коаксиально рас*оложенных полых электрода, изолированных друг 40 от друга, и третий изолированный электрод, расположенный по оси внутреннего полого электрода,. выполненный в виде стержня, датчик в по " лости внутреннего полого электрода дополнительно снабжен связанным с механизмом возвратно-поступательного выдвижения подвижным вдоль оси датчика изолятором, разделякщим указанную полость на две камеры, одна из которых заполнена исследуемой жидкостью, а другая заполнена жидкостью с ди электрическими характеристиками дисперсной фазы суспензии микроорганизмов, причем обе камеры имеют канали для ввода и вывода жидкости. каналы для ввода и вывода жидкости.

Это дает воэможность измерять концентрацию биомассы микроорганизмов непрерывно с высокой точностью в производственных условиях при значительных изменениях температуры исследуемой среды.

На фиг. 1 изображен емкостный датчик; на фиг. 2 — временная зависимость параметров.

В полость внешнего электрода 1 введен полый внутренний электрод 2, в полости которого находится третий электрод в виде стержня 3. Все три электрода изолированы друг от друга изоляторами 4, 5 и 6. В полость внутреннего полого электрода 2 дополнительно введен соединенный с механизмом возвратно-поступательного движения подвижный вдоль оси датчика изолятор 7, который делит указанную полость на две камеры 8 и 9. В камеру 8 залита культуральная исследуемая жидкость, а в камеру 9 — эталонная жидкость, имекщая диэлектричес=кие характеристики и их термические коэффициенты, равные соответствующим величинам дисперсной фазы суспензии микроорганизмов. В изоляторах 5 и 7 имеются каналы 10 и 11, соединяющие камеры 8 и 9 с емкостяья для жидкостей. Через эти каналы жидкости перетекают в камеры и обратно при перемещении изолятора 7 под воздействием механизма возвратно-поступательного движения. При увеличении объема камеры 8 культуральная жидкость втекает в эту камеру через каналы 11.

Объем камеры 9 при этом уменьшается и из нее вытекает эталонная жидкость через каналы 10. При изменении направления перемещения изолятора 7 культуральная жидкость вытекает из камеры 8, а эталонная жидкость втекает в камеру 9.

Предполагаемым датчиком измерения. концентрации биомассы микроорганизмов могут быть осуществлены как периодически дискретными измерениями, так и. непрерывно с автоматической записью показаний. В том и другом случае температурные поправки вводятся без специальных номограмм и гра— фиков.

В случае дискретных измерений датчик используют следукщим образом.

Датчик присоединяют с помощью фланца к аппарату с суспензией био1073676 массы микроорганизмов. Суспензия проникает в открытую полость электрода 1, заполняя зазор между электродами 1 и 2. Электроды 1 и 2 подсоединяют к прибору и измеряют диэлектрические параметры суспензии микро- 5 организмов. Подсоединяют к прибору электроды 2 и 3 и с помощью механизма возвратно-поступательного движения перемещают изолятор 7 вдоль оси датчика, добиваясь либо равенства, 10 либо какого-нибудь постоянного отношения диэлектрических параметров комбинации из эталонной и культуральной жидкостей к соответствующим параметрам суспензии. Концентрацию биомассы микроорганизмов при этом определяют по величине камеры 9.

Жидкости, находящиеся в полости электрода 2, имеют температуру суспензии и состав эквивалентный составу суспензии биомассы микроорганизмов, поэтому в этом случае существенно уменьшаются ошибки измерения, связанные с изменением термических коэффициентов суспензии при изменении ее,состава и температуры, т.е. температурные поправки вводятся автоматически. Методика непрерывных измерений с автоматической. записью показаний практически не отличается от методики дискретных измерений, но в этом случае постоянство отношений диэлектрических параметров суспензии и эквивалентной ей по составу комбинации культуральной и эталонной жидкостей З5 поддерживается автоматически с помощью специальной схемы, воздействукщей на механизм возвратно-поступательного движения, который, в свою очередь, изменяет положение иэолято- 40 ра и соотношение объемов эталонной и культуральной жидкостей в измерительной ячейке электродов 2 и 3.

Предлагаемый датчик можно использовать для непрерывного автоматичес- 45 кого измерения концентрации суспензии биомассы микроорганизмов с высокой точностью измерений.

Пример . Проводят измерение концентрации сусйензии биомассы известным датчиком в дискретном и непрерывном режиме и предлагаемым датчиком в непрерывном режиме. Концентрацию биомассы микроорганизмов плавно уменьшают путем разбавления абсолютно сухих дрожжей Candida

Cie6iermondii В процессе опыта температуру суспензии плавно увеличивают и уменьшают. Концентрацию дрожжей периодически проверяют весовым анализом.

Полученные результаты представлены в виде графиков на фиг. 2, на которой по оси Х отложено текущее время, а по оси У - температура опыта (кривая 12, линия To — температура калибровки прибора); концентрация биомассы микроорганизмов, измеренная весовым анализом (точки а), дискретными измерениями известным датчиком с введением температурных поправок (точки б), непрерывными измерениями известным датчиком с использованием в качестве эталонной жидкость, имеющую диэлектрические параметры дисйерсной фазы суспензии микроорганизмов (кривая 13), непрерывными измерениями известными датчиком с использованием культуральной жидкости в качестве эталонной (кривая 14), непрерывными измерениями предлагаемым датчиком (кривая 15).

Как видно из графиков, проводя дискретные измерения известным датчиком можно достичь высокой точности измерений, однако при непрерывных измерениях имеются значительные погрешности, связанные с различием температурных коэффициентов диэлектри ческих характеристик суспензии различного состава и эталонной жидкости, состав которой нельзя изменить синхронно с изменением состава суспензии биомассы. При использовании предлагаемого датчика результаты непрерывных измерений точно совпадают с результатами измерений весовым методом при любых изменениях температуры во всем диапазоне изменения концентрации суспензии биомассы микроорганизмов.

1073676

Составитель Ъ Платова

Редактор Л.Алексеенко Техред В.Далекорей Коррек тор й.Эрд--.п.

Эакаэ 321/43 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва, Ж-З5, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4