Устройство для определения содержания растворенных в жидкости газов Советский патент 1985 года по МПК G01N7/10 

(Л

с

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРЕННЫХ В ЖВДКОСТИ ГАЗОВпо авт. св. № 987463, отличающееся тем, что, с целью сокращения расхода газа-носителя в процессе определения, выход газоанализатора подключен к входному патрубку через побудитель расхода и осуши. тель, замкнутый контур, снабженный вымораживателями влаги, размещенными перед газоанализатором и после него, а газоанализатор выполнен в виде селектийньк датчиков с рабочими полупроницаемыми мембранами, заключенными в герметичный корпус.

со

QD

;о Изобретение относится к технике измерения содержания растворенных в жидкости газов, а именно к устрой , ствам для определения этого содержа ния непосредственно в технологических аппаратах, например ферментерах, и может быть использовано в ме дицинской, пищев.ой, ферментной и микробиЬлогической промышленности. По основному авт. св. № 987463 известно устройство для определения растворенных газов в жидкости, содержащее емкость с полупроницаемыми стенками, выполненную в виде гильзы и укрепленную на общем фланце с патрубком ввода инертного газа и направляющими соплами, внутри гильзы плотно установлена трубка-коллек тор вывода газа с распределительным ребрами, расположенными вдоль образующих, а на торцовые поверхности ребер намотана Электрическая спи- раль, трубка-коллектор соединена с газоанализатором, заключенную в гер метичный корпус с системой трубопро водов для прокачки жидкости гильзу, установленную на общем с основной .гильзой фланце, подсоединенную к патрубкам ввода инертного газа, свя занную с газбанализатором. дополнительным патрубком, и систему регули рования температуры, подключенную к гильзам l . Недостатком известного устройства является значительный расход инертного газа при определении содержания растворенных газов в жидко ти при длительных измерениях в промьшшенных условиях ввиду того, что инертный газ из патрубка вывода, пройдя газоанализатор, выбрасывается в атмосферу. Кроме того использование, например, хромтографа в качестве газоанализатора значительно увеличивает весогабаритные характеристики всего устройства и является неудобным для промьшшенной эксплуатации. Цель изобретения - сокращение расхода инертного газа в процессе определения. Поставленная цель достигается тем, что в устройствеJ содержащем емкость с полупроницаемыми стенка.ми выполненную в виде гильзы и укрепле ную на общем фланце с патрубком вво да инертного газа и направляющими соплами, внутри гильзы плотно установлена трубка-коллектор вывода газа с распределительными ребрами, расположенными вдоль образующих, на торцовые поверхности ребер на ютана злектрическая спираль, причем трубка-коллектор соединена с газоанализатором, заключенную в герметичный корпус с системой трубопроводов для прокачки жидкости гильзу, установленную на общем с основной гильзой фланце, подсоединенную к патрубкам ввода инертного газа, связанную с газоанализатором дополнительным патрубком, и систему регулирования температуры, подключённую к гильзам, выход газоанализатора подключен к входному патрубку через побудитель расхода и осушитель, образуя замкнутый контур, снабженный вымораживателями влаги, размещенными перед газоанализатором и после него, а газоанализатор выполнен в виде селективных датчиков с рабочими полупроницаемыми мембранами, заключенными в герметичный корпус. На чертеже изображено устройство для определения растворенных газов в жидкости. Устройство для определения содержания растворенных в жидкости газов содержит цилиндрическую трубку-коллектор 1 с ребрами 2, на торцы которых плотно одета гильза 3, например из силиконовой резины, фланец 4с соплами 5, патрубок 6 для ввода инертного газа в трубку-коллектор t, патрубок 7 для вывода газа из пшьзы и патрубок 8 для ввода пара на стерилизацию. Патрубки 6 и 7 объединены с побудителем 9 в замкнутый контурi В замкнутый контур вмонтированы также вымораживатели 10 влаги и селективные датчики 11 и 12, регистрирзгющие парциальное давление, рабочими органами которых являются полупроницаемые мембраны, заключенные в общий герметичный корпус 13. Устройство дополнительно снабжено гильзой 14, установленной на фланце 4 и закрепленной на выступающей части трубки коллектора 1 .Внутри гильзы 14 расположен патрубок ввода 6 и патрубок вывода 7 инертного газа.Кроме того, гильза 14 соединена с селективными датчиками П и 1 2 (газоанализатором) через дополнительный патрубок 15. Гильзы 3 и 14 снабжены системой, регулирования температуры, состоящей из датчиков 16 и 17 температуры, связанных с блоком сравнения 18. Блок сравнения 18 через функциональ ный усилитель 19 связан с исполнительным механизмом 20 нагревателя воды 21. Устройство работает следующим об разом. Гильзу 3 помещают в исследуемзто , жидкость (среду). Замкнутый контур перед каждым циклом ферментации заполняют чистым инертным газом. Инер ный газ с помощью побудителя 9 непрерывно циркулирует по патрубкам 6 и 7 внутри гильзы 3 и 14. Проходя между ребрами 2 трубки-коллектора 1 обеих гильз, газ из среды ферментера 22 в гильзе 3 и газ из воды в гильзе 14 диффундирует через стенки гильз. При этом происходит насыщение инертного газа газами ферментера по мере роста культуры в аппарате. В насыщенном инертном газе, выхоДящем из патрубков 7 и 23 предва рительно с помощью вымораживателей 10 удаляется влага. Затем этот насы щенный инертный газ поступает в гер метичный корпус 13, где происходит помощью селективных датчиков 11 и 1 определение содержания растворенных в ферментере газов, например по параметру их парциального давления. Fas диффундирует через мембраны, дат чиков и изменяет их электрический сигнал в зависимости от его парциального давления. Датчики 16 и 17 фиксируют температуру в обоих гильзах. При отклонении температуры от заданной величины данные поступают в блок сравнения 18, затем через функциональный усилитель 19 - на на ; полнительный механизм 20 и нагреватель 21, который и уравнивает темпе ратуры в обеих гильзах, что обеспечивает одинаковый коэффициент диффу . зИи растворенных газов в воде и сус :пензии.; . Измерение этого парциального дав ; ления растворенных газов в культу ральной среде в ферментере происхо; дит до момента выравнивания его с парциальным давлением в замкнутом ; контуре инертного газа. В период измерения в системе соблюдается неравенство объемных растворов анализируемых газов в гильзе 3-й вмембранах датчиков 11 и 12 94 Для селективного датчика с полупроницаемой мембраной соотношение (1) может быть записано как еп(г,/г2)1з ) п. iPrCo- 7 ) Sn, SL концентрация газа в ферментере; концентрация газа в электролите селективного датчика; селективности мембран гильзы и датчика; проницаемости гильзы И датчика; диаметр мембраны датчика ; толщина мембрайы датчика; внутренний и внешний ра диусы гипьзы; L - длина гильзы; - парциальное, давление контролируемого газа. Таким образом, характеристикагильз и мембран датчиков П.,&,D ,Si 8,,Пл,г ,Г2. может быть заранее выбрана. При этом устанавливается соотношение концеНтрационнь1х потенциалов в гильзе ив измеряемом датчике. Так как Сф8, - парциальное давление в ферментере, CgSg - парциальное давление в растворе датчика, PjJ -парциальное давление газа в инертном газе. П2 ln()D2 57 8S L . Соотношение (3) справедливо па всех стадиях роста микроорганизмов в ферментере и зависит от времени , так как ,P(C), (), Р Р| ( и может служить средством выбора йеобходимых селективных датчиков для измерения парциального давления. Предлагаемое устройство позволяет т . « схще(тав1фо. СОКРАТИТЬ расход инертйого газа в процессе контроля при фермен тации так,например,оптико-акустический газоанализатор 0 -22-09 для контроля СО и О требует непрерывного расхода инертного газа 450 см /нин. Кроме того, использование силиконовой гильзы лозволяет существенно повысить температуру стелилизащйГаппарата (до 15Ь°С), тем самым значительно (до 1,5 раза) сократить.время этого процесса ферментации в целом .