Проточный микрокалориметр Советский патент 1985 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к устройствам для теплофизических измерений и может быть использовано для изучения и непрерывного контроля биохимических и биологических процессов в различные периоды роста микроорганизмов, клетки крови, планктона и т.п.

Известен проточный дифференциальный калориметр, содержащий массивный блок из вьтсокотеплопроводного матеI риала,iв котором расположены заключенные в отдельные корпуса рабочая и эталонная камеры с размещенными внутри поршнями. Эталонная камера снабжена эластичным наконечником, заполняемым эталонной жидкостью. Массивный- блок помещается непосредственно в ферментер l }

Недостаток указанного калориметра заключается в том, что в калориметрических камерах ввделяется паразитное тепло, в результате трения поршней о стенки, которое может превосходить тепло, вьщеляемое микроорганизмами за один период измерения,

Наиболее близок к предлагаемому проточный микрокалориметр, содержащий измерительную и эталонную кюветы с входными и выходными патрубками и датчик теплового потока. Микрокалориметр погружается непосредственно в термостатирующую среду ферментера. Обе кюветы, размещены в массивнсм блоке из высокотеплопроводного материала .

; Однако в непосредственной близости от него возникают зоны с недостаточным перемешиванием термостатирующей среды, рабочая и эталонная ка.меры оказываются в неодинаковых температурных условиях, что приводит к большим ошибкам в измерениях. Кроме того, микрокалориметр с массивным блоком не допускает работы с небольшими лабораторными ферментерами.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности и уменьше. ние габаритов и веса микрокалориметра.

Указанная цель достигается тем, что в микрокалориметр введен двухканальный теплообменник, соединенный расположенными симметрично его продольной оси идентичными трубопроводами с измерительной и эталонной кюветами, находящимися в непосредственном контакте с размещенным между ними датчиком теплового потока.

при этом теплообменник и кюветы установлены в корпусе, вьшолненном из нетеплопроводного материала.

Теплообменник выполнен в виде плтины из высокотеплопроводного материала с параллельными друг другу фигурными каналами и снабжен крышками из нетеплопроводного материала и входными патрубками для ввода соответственно эталонной жидкости и суспензии, а измерительная и эталонная кюветы выполнены каждая в виде пластины из высокотеплопроводног материала с фигурным каналом, снабженной крышкой из нетеплопроводного материала.

Такое вьиолнение позволяет повысить точность и чувствительность мирокалориметра за счет одинакового термостатирования эталонной жидкоети и суспензии с помощью теплообменника, а также размещения датчика телового потока между кюветами в непосредственном с ними контакте. Корпус, в котором- размещены теплообменник и кюветы, позволяет уменьшить влияние паразитных тепловых потоков, вызванных внешними температурными возмущениями.

Вьшблнением теплообменника и кювет в виде пластин с фигурными каналами достигается уменьшение габаритов и веса микрокалориметра.

На чертеже изображен проточный микрокалор иметр.

Микрокалориметр содержит две калориметрические кюветы - измерительную и эталонную. Каждая кювета выполнена в виде пластины 1 из высокотеплопроводного матер1иала, в которой с целью увеличения теплообмена выфрезерован канал фигурной формы. Кювета снабжена крьш1кой 2 из нетеплопроводного материала, уменьшающей общую теплоемкость кюветы. Между пластиной и крьшпсой установлена уплотнительная прокладка 3. Крьш1ка к пластине прикреплена посредством фланца 4.

Обе калориметрические кюветы находятся в непосредственном контакте с расположенным между ними датчиком теплового потока. Теплообменник выполнен в вцде пластины 6 из высокотеплопроводного материала, с каждой стороны которой выфрезерованы идущие параллельно друг другу фигурные каналы для создания хорошего теплообмена между исследуемой суспензией и эталонной жидкостью. Теплообменник снабжен крышками 7 из нетеплопроводного материала. Между пластинами и. каждой крьшкой установлены уплотнител ные прокладки 8. Крьшки 7 прикреплены к теплообменнику посредством фланцев 9. Измерительная и эталонная кюветы помещены в корпус 10, вьшолненный из нетеплопроводного материала. Канал 11 теплообменника для протока эталонной жидкости и канал 12 теплообменника для протока суспензии соединены симметрично расположен нь1ми идентичными трубопроводами 13 соответственно с каналом 14 эталонной кюветы и каналом 15 измерительно кюветы. Устройство работает следующим образом. Вся конструкция микрокалориметра помещается в ферментер. С помощью насоса на входы теплообменника по дается эталонная жидкость из резервуара, помещенного в ферментер, и ис следуемая суспензия непосредственно из ферментера. Проходя по фигурным каналам пластины 6 теплообменника, эталонная жидкость, и исследуемая сус пензия выравнивают свои температуры за счет взаимного теплообмена, так что на входы измерительной и эталонной калориметрических кювет они приходят с одинаковыми температурами. Поскольку длина фигурного канал достаточно мала по сравнению с общйм транспортным путем, по которому проходит суспензия, то последняя в измерительной кювете остается активной, не успевая обескислораживаться. В измерительной кювете,, вследствие выделения тепла микроорганизмами происходит повышение температуры исследуемой суспензии. Выделяемое тепло передается через датчик теплового потока 5 к эталонной кювете, из которой это тепло выводится эталонной жидкостью. Тепло, вьщеляемое микроорганизмами и проходящее через датчик теплового потока 5, фиксируется последним в виде термо-ЭДС возникающей на его выводах. Конструкция микрокалориметра разборная и позволяет проводить предварительную обработку кювет я подготовку микрокалориметра к работе. Предлагаемая конструкция проточного микрокалориметра обладает чувствительностью не хуже 1 мкап/ч«мп. Вес предлагаемого устройства не превышает 3 кг. Использование проточного микрокалбриметра позволит повысить точность и надежнойть контроля биохимических и биологических процессов, проводить широкие лабораторные исследования с различного рода микроорганизмами. Проточный микрокапориметр, включенный в систему контроля и автоматического регулирования за процессами промьшшенной ферментации, позволит их оптимизировать.

12

К HSCCCt/

1. ПРОТОЧНЫЙ МИКРОКАЛОРИМЕТР, содержащий измерительную и эталонную кюветы с входными и выходными патрубками, а также датчик теплового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности и уменьшения габаритов и веса микрокалориметра, в него введен двухканальный теплообменник, соединенный расположенными симметрично его продольной оси идентичными трубопроводами с измерительной и эталонной кюветами, находящимися в непосредственном контакте с размещенным между ними датчиком теплового потока, при этом теплообменник и кюветы установлегел в корпусе, вьтолненном из нетеплопроводного материала. 2.Микрокапориметр по п, 1, отличающийся тем, что теплообменник выполнен в виде пластины из высокотеплопроводного материала с параллельными друг другу фигурными каналами и снабжен крышками из нетеплопроводного материала и входными патрубками дпя ввода соответственно этапонной жидкости и суспензии. 3.Микрокалориметр по п. 1, от(Л личающийся тем, что измерительная и эталонная кюветы вьтолнены каждая в виде пластины из высокотеплопроводного материала с фигурным ка§ налом, снабженной крьшкой из нетеплопроводного материала. со 00 4 00