Устройство для определения содержания растворенных в жидкости газов

Устройство для определения содержания растворенных в жидкости газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ф(З1) G 01 N 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВМДА"ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРС 1 ЕЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

: (61) 987463 (21) 3462422/23-26 (22) 19.05.82 (46) 15.02.85. Вюл. У 6 (72) Г.Н. Егоров и Д.П. Лебедев (71) Всесоюзный научно-исследовательский .институт биологического приборостроения (53) 543.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 987463, кл. G 01 И 7/10, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРЕННЪ|Х В ЖИДКОСТИ

ГАЗОВ по авт. св. У 987463, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения расхода газа-носителя в процессе определения, выход газоанализатора подключен к входному патрубку через побудитель расхода и осуши.тель, 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.

1139999

15

20 в жидкссти

Изобретение относится к технике измерения содержания растворенных в жидкости газов, а именно к устройствам для определения этого содержания непосредственно в технологических аппаратах, например ферментерах, и может быть использовано в медицинской, пищевой, ферментной и микробиЬлогической промышленности, По основному авт. св. 9 987463 известно устройство для определения растворенных газов в жидкостй, со" держащее 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-коллектор вывода газа с распределительными ребрами, расположенными вдоль образующих, а на торцовые поверхности ребер намотана электрическая спираль, 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 гаэбаналиэатором, дополнительным патрубком„ и систему регулирования температуры, подключенную к гильзам (1).

Недостатком известного устройства является значительный расход инертного газа при определении содержания растворенных газов в жидкос ти при длительных измерениях в промышленных условиях ввиду того, что инертный газ из патрубка вывода, пройдя гаэоанализатор, выбрасывается в атмосферу.

Кроме того использование, например, хромтографа в качестве гаэоанализатора значительно увеличивает весогабаритные характеристики всего устройства и является неудобным для промышленной эксплуатации.

Цель изобретения — сокращение расхода инертного газа в процессе определения.

Поставленная цель достигается . тем, что в устройстве, содержащем емкость с полупроницаемыми стенками, выполненную в виде гильзы и укреплен ную на общем фланце с патрубком ввода инертного газа и направляющими соплами, внутри гильзы плотно уста30

55 новлена трубка-коллектор вывода газа с распределительными ребрами, расположенными вдоль образующих, на торцовые поверхности ребер намотана электрическая 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, подключенную 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 газоаналиэатор выполнен в виде селективных датчиков с рабочими полупроницаемыми мембранами, заключенными в герметичный корпус.

На чертеже изображено устройство для определения растворенных газов

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 4 с соплами 5, патрубок 6 для ввода инертного газа в трубку-коллектор патрубок 7 для вывода газа из гильзы и патрубок 8 для ввода пара на стерилизацию. Патрубки 6 и 7 объединены с побудителем 9 в замкнутый контур. В замкнутый контур вмонтированы также вымораживатели 10 влаги и селективные датчики 11 и 12, регистрирующие 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 ll и 12 (газоанализатором) через дополнительный патрубок 15.

Гильзы 3 и 14 снабжены системой, регулирования температуры, состоящей

1139999

55

3 из датчиков 16 и 17 температуры, связанных с блоком сравнения 18.

Блок сравнения 18 через функциональный усилитель 19 связан с исполнительным механизмом 20 нагревателя воды 21.

Устройство работает следующим образом.

Гильзу 3 помещают в исследуемую жидкость (среду). Замкнутый контур перед каждым циклом ферментации заполняют чистым инертным газом. Инерт ный гаэ с помощью побудителя 9 непрерывно циркулирует по патрубкам .б 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, предварительно с помощью вымораживателей

10 удаляется влага. Затем этот насыщенный инертный газ поступает в герметичный корпус 13, где происходит с помощью селективных датчиков 11 и 12 определение содержания растворенных в ферментере газов. например по параметру их парциального давления.

Газ диффундирует через мембраны. датчиков и изменяет их электрический сигнал в зависимости от его парциального давления. Датчики 16 и 1? 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 происходит до момента выравнивания его с парциальным давлением в замкнутом контуре инертного газа. В период измерения в системе соблюдается неравенство объемных растворов аналиб ф Ф зируемых газов в гильзе 3 и в мембранах датчиков 11 и 12

Ч;1 inst

Для селективного датчика с полупроницаемой мембраной соотношение (1) может быть записано как ., С, ;-Р;) П, . ., г,р (Р с6) Зц где С вЂ” концентрация газа в ферментере;

С вЂ” концентрация газа в

1О электролите селективного датчика;

8„,S. — селективности мембран гильзы и датчика;

Л,IT — проницаемости гильзы и

15 датчика;

D — диаметр мембраны датчика; б — толщина мембраны датчика;

r r — внутренний и внешний раЭ

20 диусы гильзы;

L - длина гильзы;

P — парциальное давление

) контролируемого газа.

Таким образом, характеристика гильз и мембран датчиков П,3,П,8

8,П,г„,г может быть заранее выбрана. При этом устанавливается соотношение концентрационных потенциалов в гильзе и в измеряемом датЗО чике °

Так как С S =Р— парциальное ф давление в ферментере, C

85L Р -Pg

Соотношение (3) справедливо на всех стадиях роста микроорганизмов в ферментере и зависит от времени о, 4 так как Р =Ру(С), Р =Р (2 ) Р =Р (Ф) и может служить средством выбора йеобходимых селективных датчиков для .измерения парциального давления.

Предлагаемое устройство позволяет ,; сущестцен ко .сократить расход инертного газа в процессе контроля при фермен тации так,например, оптико-акустичес50 кий газоанализатор 0А. — 22-09 для контроля СО и О требует непрерывного расхода инертного газа 450 см /вин.

Кроме того, использование силиконовой гильзы позволяет существенно повысить температуру стелилизации аппарата (до 150 С),тем самым значительно (до 1,5 раза сократить, время этого процесса ферментации в целом

1139999

Составитель О. Чернуха

Редактор Н. Горват Техред С.Легеза Корректор О. Билак

Заказ 254/32 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4