Способ контроля концентрации микроорганизмов, взвешенных в жидкой среде, содержащей газы Советский патент 1991 года по МПК C12M1/36 

Изобретение относится к способам контроля процессов культивирования микроорганизмов в ферментерах и может быть использовано в микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности контроля концентрации микроорганизмов.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит линию 1 подачи среды, измерительную кювету 2 и всасывающий насос 3. К окошкам измерительной кюветы 2 подсоединены торцы световодов 4 и 5. На противоположном торце световода 4 находится источник 6 света, а на противоположном торце световода 5 - фотоприемник

7. Сигнал с выхода фотоприемника поступает на измерительную схему. Работой насоса 3 управляют подачей пневмосигналов на его управляющий вход 8.

Устройство размещают на ферментере так, чтобы конец линии подачи среды был погружен в жидкость, находящуюся в ферментере, и стерилизируют совместно с ферментером. По завершении режима стерилизации ферментер заполняют питательной средой и производят культивирование микроорганизмов.

Способ осуществляют следующим образом.

В первом такте работы всасывающего насоса 3 (например, при сжатии его камерной полости) происходит выталкивание стерильного воздуха из полости насоса в

О

ел

8

ч

ю

ферментер, при этом внутренняя полость измерительной кюветы 2 и линии 1 подачи среды остаются заполненными воздухом.

Во втором такте камерная полость всасывающего насоса расширяется и жидкость из ферментера заполняет линию 1 подачи среды и измерительную кювету 2. После подъема пузырьков газа, находящихся в среде, проводят измерение интенсивности прошедшего через кювету 2 света. Сигнал на выходе фотоприемника 7 определяется соотношением

U2 Ki Ф1 , где U2 - амплитуда электрического сигнала;

Ф1 - световой поток, поступающий на поверхность фотоприемника 7 через кювету 2, заполненную анализируемой средой.

В соответствии с законом Бугера-Лам- берта-Бера

ф фое- Ј-1-с+1х-Сх)

где Фо - световой поток, поступающий на вход измерительной кюветы;

е - коэффициент, учитывающий поглощающие свойства среды;

С - концентрация микроорганизмов в среде;

I - толщина (база) кюветы;

Сх - величина, характеризующая поглощение вещества, нарастающего с течением времени на стеклах кюветы;

1Х - толщина слоя поглощающего вещества на стенках.

В третьем такте происходит сжатие камерной полости насоса 3, при этом измерительная кювета 2 и линия 1 подачи среды полностью освобождаются от среды и оказываются заполненными воздухом.

Проводят измерение интенсивности света, прошедшего через кювету, заполненную воздухом. Величина сигнала на выходе фотоприемника

U2 Ki Фг ,

где Фг световой поток, поступающий на поверхность фотоприемника через кювету, заполненную воздухом

) .

Дли определения концентрации микроорганизмов, содержащихся в среде, вычисляют логарифм отношения Фг к Фт

Фг .n

-1хСх

-Ј1С.

e-(ЈIC+lxCx)

Полученная величина пропорциональна концентрации микроорганизмов в среде и не зависит от величины исходного светового потока Фо. коэффициента преобразования Ki светового потока в электрический сигнал, в также не зависит от поглощения

света веществом, остающимся на стенках кюветы.

В отличие от предлагаемого способа выходной сигнал по прототипу зависит от различных факторов: стабильности светового потока Фо, поступающего на вход измерительной кюветы, стабильности степени поглощения вещества на стеклах кюветы, а также стабильности коэффициента Ki преобразования светового потока в электрический сигнал.

Таким образом, предлагаемый способ за счет дополнительного фотометрирования кюветы после возврата среды в ферментер

и определения концентрации микроорганизмов по результатам двух фотометриро- ваний, как логарифм отношений сигнала дополнительного второго фотометрирования к сигналу первого фотометрирования

после подьема пузырьков газа, содержащихся в среде, позволяет исключить не только погрешность контроля, связанную с содержащимися в среде пузырьками газа, но и по сравнению с известным способом

позволяет исключить практически все виды погрешности, связанные с изменением светового потока источника излучения (старения источника), с зарастанием стекол кюветы, нарушением соосности источника и

приемника излучения, а также изменением чувствительности приемника излучения и коэффициента преобразования усилительного тракта электрического сигнала и суще- ственно повысить точность контроля

концентрации микроорганизмов.

Кроме того, предлагаемый способ не требует применения механических очистителей кюветы, что существенно повышает надежность работы и стерилизации внутренней полости измерительной кюветы.

Формула изобретения

Способ контроля концентрации микро- организмов, взвешенных в жидкой среде, содержащей газы, включающий периодическое принудительное всасывание среды из ферментера в измерительную кювету, освещение кюветы светом и измерение интен- сивности прошедшего через кювету света после подьема пузырьков газа, содержащихся в среде, и принудительный возврат среды из кюветы в ферментер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют интенсивность прошедшего через кювету света после возврата среды в ферментер, а концентрацию микроорганизмов определяют по логарифму отношения интенсивности

прошедшего через кювету света после воз- света, прошедшего через заполненную ере- врата среды в ферментер к интенсивности дои кювету.

Изобретение относится к способам контроля процессов культивирования микроорганизмов и направлено на повышение точности контроля концентрации микроорганизмов в ферментере. В процессе культивирования с помощью насоса среда всасывается из ферментера в измерительную кювету. После подъема пузырьков газа, находящихся в среде, измеряют интенсивность Ф1 прошедшего через кювету света. Затем с помощью насоса среду из кюветы возвращают в ферментер и измеряют ин- тинсивность Ф2 света, прошедшего через кювету, заполненную воздухом. О концентрации микроорганизмов судят по величине 1п( Ф2 7Ф1), при этом на полученную величину не оказывают влияния изменение интенсивности Фо-падающего на кювету светового лотока, изменение коэффициента преобразования светового потока в электрический сигнал, а также поглощение света веществом, отлагающимся на стенках кюветы в процессе культивирования. 1 ил.

К измерительной схеме