Проточный микрокалориметр Советский патент 1988 года по МПК G01K17/00 

О1

сх

СА9

Изобретение относится к области калориметрических измерений тепло- продук даи микроорганизмов при их объемном культивировании в ферментере , на жидких питательных средах и может быть использовано в медицинской., мик- робиологической и других областях промьппленности, для непрерывного контроля роста и развития микроорга- to низмов,

Цель изобретения - повьшение точ- кости измерения.

На чертеже показана конструкция проточного микрокалориметра, вид спе- 15 реди, разрез.

Микрокалориметр содержит корпус 1 Цилиндрической формы из теплоизоляционного материала с крышками 2 и теп- лостатирующим экраном 3, расположен- 20 ным на внешней поверхности корпуса и крышек 2. Внутри корпуса 1 размещен тепловой радиатор 4, выполненный в виде двух дисков 5 из высокотеплопроводного материала, скрепленных 25 винтами 6. Внутрь теплового радиатора 4 помещен теплообменник 7 в виДе диска из высокотеплопроводного материала с двухсторонним лабиринтным каналом 8, входными 9 и выходными 10 ЗО штуцерами. Между теплообменником 7 и тепловым радиатором 4 установлены уплотнительные прокладки 11, обеспе- швающие герметизацию каналов 8, Между измерительной 12 и эталонной (ком- пенсационной) 13 кюветами, выполненными в виде дисков из высокотеплопроводного материала с лабиринтными каналами 14, и входными 15 и выхо дными 16 штуцерами размещены контактирую- Q щие каждый с соответствующей кюветой основной 17 и дополнительный 18 датчики теплового потока, а также тепловой радиатор 4, имеющий тепловой контакт с датчиками 17 и 18, электричес-45 ки соединенными между собой последовательно. ,

Между крьшками 2 и.кюветами 12 и 13 установлены уплотнительные прокладки 19, обеспечивающие герметизацию каналов 14. Выходные штуцера 10 соединены с входными штуцерами 15 патрубками 20 из эластичного материала. Прокладки 21 и 22 и гайки 23 обеспечивают герметизацию корпуса фа рокалориметра в случае работы в погрулсном режиме. Винты 24 крепят крышки 2 к корпусу 1.

Микрокалориметр работает следующим образом.

Через входные штуцера 9 в теплообменник 7 поступают культурапьная суспензия из ферментера и контрольная (нейтральная) жидкость, например дистиллированная вода, из сборника, расположенного в ферментере. Проходя по каналу 8, жидкости выравнивают свои температуры за счет теплообмена через тонкую стенку с точностью, ограниченной термическим сопротивлением стенки. Из теплообменника 7 культу- ральиая суспензия и контрольная жидкость по выходным штуцерам 10, соединительным патрубкам 20 и входным штуцерам 15 поступают соответственно в измерительную 12 и эталонную 13 кюве Tbii Проходя по каналу 14 измерительной кюветы 12, культуральная суспензия нагревается за счет теплопродукции живых клеток. Выделяемое тепло передается через основной датчик 17 теплового потока в тепловой радиатор 4, в котором оно рассеивается. При этом на электрических выводах основного-датчика 17 возникает сигнал термоЭДС, пропорциональный передаваемому теплу и концентрации живых клеток. Контрольная жидкость в это время проходит по каналу 14 эталонной кюветы 13 для обеспечения стабильности экспериментального нуля микрокалориметра при воздействии на него нестационарного теплового поля окружающей среды за счет компенсационного сигнала, снимаемого с дополнительного датчика 18.

Б ходе процесса роста концентрации микроорганизмов в ферментере и,. соответственно, роста выделяемого тепла в измерительной кювете 12 увеличивается передача тепла в тепловой радиатор 4, что приводит к увеличению его температуры. По этой причине измеряемый тепловой поток уменьшается, как если бы на него стал действовать противоположно направленный тепловой поток, вызванный повьш1екием ; температуры теплового радиатора. Однако одновременно с этим фактором . возникает и тепловой поток, направленный от теплового радиатора 4 к эталонной кювете 13, а на электрических выводах дополнительного датчика 18 теплового потока появляется сигнал термоЭДС, пропорциональный этому потоку. Снимаемьй сигнал суммируется

С сигналом с основног-о датчика 17 и следовательно, компенсирует его уменьшение. Через выходные штуцера 16 культуральная суспензия и контрольная жидкость возвращаются в ферментер и сборник.

Конструкция микрокалориметра предусматривает его использование в погружном виде для ферментеров объемом более 20 л. Для ферментеров меньшего объема микрокалориметр может быть использован в состыкованном с корпусом ферментера состоянии, Ф о р мула изобретения

Проточный микрокалориметр, содержа- щий установленные в корпусе из тепло

изоляционпого материа-па теплообменник и соедине ные с ним измерительную и эталонную кюветы, между которы- Mt размещен датчик теплового потока, контактирующий с измерительной кюветой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный датчик теплового потока, контактирующий с эталонной кюветой, и тепловой радиатор из высокотеплопроводного материала, размещенньп между KmBeTSNm в тепловом контакте с основным и дополнительным датчиками теплового потока, электрически соединенными между собой последовательно.

Изобретение относится к области калориметрических измерений теплопродукции микроорганизмов при их объемном культивировании в ферментере на жидких питательных средйх и может быть использовано в медицинской, микробиологической областях промышленности для непрерывного контроля роста и развития микроорганизмов. Цель . изобретения - повышение точности из- , мерения. Из теплообменника 7 культуральная суспензия и контрольная жидкость поступают соответственно в из- мерительную кювету 12 и эталонную кювету 13. При этом на электрических вьшодах основного датчика 17 возникает сигнал термоЭДС, пропорциональный передаваемому теплу и концентрации живых клеток. Контрольная жидкость, проходя по каналу 14 эталонной кюветы 13, обеспечивает стабильность экспериментального нуля микрокалориметра за счет компенсационного сигнала дополнительного датчика 18. При росте концентрации микроорганизмов в ферментере в измерительной кювете 12 увеличивается передача тепла в тепловой радиатор 4. Тепловой поток от теплового радиатора 4 к эталонной кювете 13 образует на электрических выводах дополнительного датчика 18 сигнал термоЭДС,пропорциональный этому потоку. Этот сигнал суммируется с сигналом основного Датчика 17.- 1 ил.. а (Л

2

22