Способ определения интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих организмов Советский патент 1990 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при измерении интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих микроорганизмов, например микроводорослей, в промышленных и лабораторных условиях.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения измерения интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих организмов в условиях насыщения суспензии последних растворенным кислородом.

При осуществлении способа на выходе фотореактора микроводорослей чистый кислород, выделяющийся из суспензии микроводорослей в результате фотосинтеза в газообразном виде,разбавляют атмосферным воздухом, определяют расход атмосферного воздуха, подаваемого на разбавление кислорода, объем суспензии, находящейся

в технологической линии производства микроводоросдей, и нормирующий коэффициент путем деления значения расхода воздуха, подаваемого для разбавления кислорода, на объем суспензии, находящейся в технологической линии производства микроводорослей, измеряют концентрации кислорода в атмосферном воздухе и в воздушно-кис- лородной смеси после разбавления ат- |мосферным воздухом кислорода, выделяющегося в результате фотосинтеза. На основе материального баланса можно вывести уравнение для измере- ния интенсивности фотосинтеза микроводорослей

Ф к(сьых - см),

Ф - интенсивность фотосинтеза

микроводорослей, мин; К - нормирующий коэффициент

к vt/6c;

V, - расход атмосферного воздуха, поступающего для разбавления кислорода, выделяющегося из суспензии в ре- зультат е фотосинтеза,л/мин; 6С - объем суспензии микроводорослей, находящейся в технологической линии производства микроводорослей, л; Свх - концентрация кислорода в

атмосферном воздухе, л; Cs,|x - концентрация кислорода в

воздушно-кислородной смеси после разбавления кислорода атмосферным воздухом, выделяющимся в результате фотосинтеза, л.

Это уравнение справедливо для случая интенсивного перемешивания в про цессе смешивания кислорода, выделяющегося в результате фотосинтеза, и атмосферного воздуха при постоянных значениях: Vt, С 8х и &с .

Таким образом, как видно из уравнения, для получения значения интенсивности фотосинтеза необходимо измерить концентрации кислорода в воздушно-кислородной смеси после разбавления атмосферным воздухом кислорода, вселяющегося в результате фотосинтеза, и в атмосферном воздухе определить их разность и умножить ее на нормирующий коэффициент

Q j

0

35

5

Q

Q

.,

.

50

Пример. Измерение фотосинтеза микроводорослей.

В технологической линии промышленного культиватора микроводорослей находится 10000 л-суспензии, которая при стационарных условиях циркулирует по замкнутому контуру: насос - фотореактор - измерительная емкость - газообменник - насос.

В газоприемную часть измерительной емкости с расходом V 10 л/мин подают атмосферный воздух с концентрацией кислорода 22 об.%, газоанализаторами измеряют концентрации кислорода С Вь1х - 35 об.% и С 8Х 22 об.%,

или С

бык

0,35 л и С

ех

0,22 л.

В результате расчета по формуле получаем значение интенсивности фотосинтеза микроводорослей,

Ф 10/10000 (0,35 - 0,22) 0,00013 лО,/л . мин,

-С-дГСП

т.е. Ф 1,3 .на всю суспензию, находящуюся в культиваторе микроводорослей.

Устройство для измерения интенсивности фотосинтеза микроводорослей состоит из измерительной емкости 1, устанавливаемой в технологической линии производства микроводорослей после фотореактора микроводорослей и соединенной с ним трубопроводом 2, побудителя 3 расхода атмосферного воздуха, соединенного с измерительной емкостью 1 через трубопровод 4, газоанализатора 5 концентраций кислорода атмосферного воздуха, соединенного с трубопроводом 4 транспорта атмосферного воздуха трубопроводом 6, а также линией 7 передачи информации с вычислительным устройством 8, газоанализатора концентраций 9 кислорода воздушно-кислородной смеси, соединенного с трубопроводом 10 транспорта воздушно-кислородной смеси, ; выходящим из измерительной емкости 1, трубопроводом 11 и с вычислительным устройством 8 линией 12 передачи информации.

Вычислительное устройство 8 соединено с газоанализаторами 5 и 9, снабжено устройствами ввода информации о расходе атмосферного воздуха через измерительную емкость 1 и о количестве суспензии микроводорослей в технологической линии производства

микроводорослеи и устройством вывода информации об интенсивности Лотосинтеза потребителю через линию

13передачи информации. Измерительная емкость 1 состоит

из газоприемной части 14, которая оснащена съемной крышкой 15 с укрепленным на ней электровентилятором 16, штуцерами 17 и 18 и суспензиеприем- ной части 19, оснащенной штуцерами 20 и 21.

Измерительное устройство работает следующим образом.

Суспензия вместе с газообразным кислородом, выделяющимся в процессе фотосинтеза в фотореактере, поступает в суспензнеприемную часть 19 измерительной емкости по трубопроводу 2 через штуцер 20, в измерительной емкости 1 происходит разделение газообразного кислорода и суспензии ми .кроводорослей - газообразный кислород поступает в газоприемную часть

14измерительной емкости 1, а суспензия микроводорослей выходит через штуцер 21 (сечение штуцера должно быть таким, чтобы поддерживалась стабильность уровня суспензии в измерительной емкости 1) в технологическую линию производства микро-i водорослей, затем газообразный кислород интенсивно перемешивается вентилятором 1б с атмосферным воздухом,подаваемым с постоянным расходом побудителем 3 расхода воздуха через трубопровод 4 и штуцер 17, воздушно- кислородная смесь выходит через штуцер 18 и трубопровод 10 в атмосферу,

часть атмосферного воздуха, поступающего в измерительную емкость 1 из трубопровода 4, по трубопроводу 6 подается в газоанализатор 5 концентраций кислорода, часть воздушно-кислородной смеси из трубопровода 10 по трубопроводу 11 подается в газоана-у лизатор 9 концентраций кислорода, информация о концентрациях кислорода в атмосферном воздухе и воздушно-кислородной смеси с газоанализаторов 5 и 9 концентраций кислорода поступает по линиям 7 и 12 передачи информации в вычислительное устройство 8, которое на основании поступающей информации и информации о расходе атмосферного воздуха через измерительную емкость 1 и количестве суспензии микроводорослей в технологической линии производства микроводо

848246

рослей, вводимой в вычислительное устройство, вычисляет интенсивность фотосинтеза микроводсьрослей и передает результат в линию 13 передачи информации. Устанавливая различные значения расхода подаваемого в измерительную емкость атмосферного воздуха, можно обеспечивать необходи- JQ мую скорость разбавления кислорода, выделяющегося в результате фотосинтеза и тем самым необходимые точ- , ность и диапазон измерений интенсивности фотосинтеза микроводорослей. J5Таким образом, предлагаемый способ измерения интенсивности фотосир-- теза микроводорослеи/..rjfcrdB6ляет; измерять уровень ин №нсивн эсти фото7 . синтеза микроводорослей в условиях 20 насыщающих концентраций растворенного кислорода на входе и выходе фотореактора при стационарных условиях, обеспечивать желаемый диапазон и точность измерения интенсивности 25 фотосинтеза.

В случае нескольких технологических линий произвадства микроводорослей для определецйяйконцентраций кислорода в атмосферном воздухе 30 (Cgjt ) используется один газоанализатор на все технологические линии. Возможно также управление несколькими технологическими линиями производства микроводорослей на основе je измерения фотосинтеза микроводорослей в одной из них.

Суспензиеприемная часть измерительной емкости может и отсутствовать, вместо нее может быть исполь- 40 зован трубопровод для транспорта суспензии с вертикальным отводом для выхода образующегося в результате фотосинтеза кислорода в газоприемную часть измерительной емкости.

Формула изобретения

Способ определения интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих организмов, предусматривающий установление заданного расхода воздушного потока, измерение концентраций газового компонента в воздушном потоке в выходном и входном каналах и установление разности концентраций, возникающей вследствие фотосинтеза фотосинтезирующих организмов, с последующим определением интенсивности фотосинтеза, пропорциональной

йормирующему коэффициенту, скорости воздушного потока и разности кон- ентрацин газового компонента, о т- личающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения измерения интенсивности фотосинтеза фо- foсинтезирующих организмов в условиях насыщения суспензии последних ра створенным кислородом, установление

10

разности концентраций газового компонента осуществляют в воздушном потоке выходного и входного каналов измерительной камеры, выполненной с гачоотделительнрй емкостью для улавливания газового компонента, а в качестве последнего используется кислород, выделяющийся в виде пузырей н процессе фотосинтеза из суспензий сЬотосин тезирующих организмов.

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при измерении интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих микроорганизмов, например микроводорослей в промышленных и лабораторных условиях. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения измерения интенсивности фотосинтеза фотосинтезирующих организмов в условиях насыщения суспензии последних растворенным кислородом. Чистый кислород, выделившийся из суспензии в результате фотосинтеза микроводорослей в газообразном виде, разбавляют атмосферным воздухом, определяют расход атмосферного воздуха, подаваемого на разбавление кислорода, определяют объем суспензии, находящейся в технологической линии производства микроводорослей, определяют нормирующий коэффициент путем деления значения расхода воздуха, подаваемого для разбавления кислорода, на объем суспензии, находящейся в технологической линии производства микроводорослей, измеряют концентрации кислорода в атмосферном воздухе и в воздушно-кислородной смеси после разбавления атмосферным воздухом кислорода, определяют разность этих концентраций, определяют значение интенсивности фотосинтеза путем умножения значения нормирующего коэффициента на значение разности концентраций кислорода в воздушно-кислородной смеси и в атмосферном воздухе. 1 ил.

/

13