Емкостной датчик

1073676 2. Датчик по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обе камеры имеют 1Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению концентрации суспензии микроорганизмов в процессе ферментации,и может быть использовано в микробиологической, пищевой и фармацевтической промышленности.Известен прибор для измеренияконцентрации микроорганизмов, основанный на прямом взвешивании биомассы и различных оптических свойствахмикроорганизмов в культуральнойсреде Г 13,Однако измерение этим приборомсвязано с периодическим отбором проб 5и не позволяет определять концентрацию непосредственно в ферментаторе.Наиболее близким к изобретениюявляется емкостный датчик, содержащий два коаксиально расположенныхполых электрода, изолированных другот друга, и третий изолированныйэлектрод, .расположенный по оси внутреннего полого электрода, выполненный в виде стержня Г 23.Известным датчиком можно производить лишь дискретные измерения иневозможно непрерывное автоматическое измерение концентрации биомассыв производственных условиях, вкоторых температура исследуемой системы не постоянна.Цель изобретения - повышение точности непрерывного измерения концентРации суспензии биомассы микроорганизмов в процессе производства. Поставленная цель достигается тем, что емкостный датчик, содержащий два коаксиально расоложенных полых электрода, изолированных друг 40 от друга, и третий изолированный электрод, расположенный по осивнутреннего полого электрода выполненный в виде стержня, датчик в по" лости внутреннего полого электрода дополнительно снабжен связанным с механизмом возвратно-поступательного движения подвижным вдоль оси датчика изолятором, разделяющим указанную полость на две камеры, одна из которых заполнена исследуемой жидкостью, а другая заполнена жидкостью с ди.электрическими характеристиками дисперсной фазы суспензии микроорганизмов, причем обе камеры имеют канали для ввода и вывода жидкости,каналы для ввода и вывода жидкости,2Это дает воэможность измерять концентрацию биомассы микроорганизмов непрерывно с высокой точностью в производственных условиях при значительных изменениях температуры исследуемой среды.Иа фиг. 1 изображен емкостный датчик; на фиг. 2 - временная зависи,мость параметров.В полость внешнего электрода 1 введен полый внутренний электрод 2,.в полости которого находится третийэлектрод в видестержня 3. Все триэлектрода изолированы друг от другаизоляторами 4, 5 и 6. В полость внутреннего полого электрода 2 дополнительно введен соединенный с механизмом возвратно-поступательного движения подвижный вдоль Ьси датчикаизолятор 7, который делит указаннуюполость на две камеры 8 и 9, В камеру 8 залита культуральная исследуемая жидкость, а в камеру 9 - эталонная жидкость, имекщая диэлектричес:кие характеристики и их термическиекоэффициенты, равные соответствующимвеличинам дисперсной фазы суспензиимикроорганизмов. В изоляторах 5 и 7имеются каналы 10 и 11, соединяющиекамеры 8 и 9 с емкостяьп для жидкостей. Через эти каналы жидкости перетекают в камеры и обратно при перемещении изолятора 7 под воздействием механизма возвратно-поступательного движения. При увеличении объема камеры 8 культуральная жидкость втекает в эту камеру через каналы 11. Объем камеры 9 при этом уменьшается и из нее вытекает эталонная жидкость через каналы 10. При изменении направления перемещения изолятора 7 культуральная жидкость вытекает из камеры 8, а эталонная жидкость втекает в камеру 9.Предполагаемым датчиком измерения. концентрации биомассы микроорганизмов могут быть осуществлены как периодически дискретными измерениями,так и. непрерывно с автоматической записью показаний. В том и другомслучае температурные поправки вводятся без специальных номограмм и гра -фиков. В случае дискретных измерений датчиК используют следукщим образом. Датчик присоединяют с помощью фланца к аппарату с суспензией биомассы микроорганизмов. Суспензия проникает в открытую полость электрода 1, заполняя зазор между электродами 1 и 2. Электроды 1 и 2 подсоединяют к прибору и измеряют диэлектрические параметры суспензии микроорганизмов. Подсоединяют к прибору электроды 2 и 3 и с помощью механизма возвратно-поступательного движения перемещают изолятор 7 вдоль оси датчика, добиваясь либо равенства, либо какого-нибудь постоянного отношения диэлектрических параметров комбинации из эталонной и культу- ральной жидкостей к соответствующим параметрам суспензии. Концентрацию биомассы микроорганизмов при этом определяют по величине камеры 9. Жидкости, находящиеся в полости электрода 2, имеют температуру суспензии и 1 состав эквивалентный составу суспензии биомассы микроорганизмов, поэтому в этом случае существенно уменьшаются ошибки измерения, связанные с изменением термических коэффициентов суспензии при изменении ее,состава и температуры, т.е. температурные поправки вводятся автоматически. Методика непрерывных измерений с автоматической. записью показаний практически не отличается от методики дискретных измерений, но в этом случае постоянство отношений диэлектричеоких параметров суспензии и эквивалентной ей по составу комбинации культуральной и эталонной жидкостей поддерживается автоматически с помощью специальной схемы, воздействукщей на механизм возвратно-поступательного движения, который, в свою очередь, изменяет положение изолятора и соотношение объемов эталонной и культуральной жидкостей в измерительной ячейке электродов 2 и 3.Предлагаемый датчик можно использовать для непрерывного автоматического измерения концентрации суспензии биомассы микроорганизмов с высокой точностью измерений.П р и м е р . Проводят измерение концентрации сусйензии биомассы известным датчиком в дискретноми непрерывном режиме и предлагаемымдатчиком в непрерывном режиме. Концентрацию биомассы микроорганизмовплавно уменьшают путем разбавления 5 абсолютно сухих дрожжей Сапй 1 даС 1 е 61 еппопс 111, В процессе опытатемпературу суспензии плавно увеличивают и уменьшают. Концентрациюдрожжей периодически проверяют весо вым анализом.Полученные результаты представлены в виде графиков на фиг. 2,на которой по оси Х отложено текущее время, а по оси У " температура 5 опыта (кривая 12, линия То - температура калибровки прибора); концентрация биомассы микроорганизмов, измеренная весовым анализом (точки а),дискретными измерениями известнымдатчиком с введением температурныхпоправок (точки б), непрерывнымиизмерениями известным датчиком сиспользованием в качестве эталоннойжидкость, имеющую диэлектрическиепараметры дисйерсной фазы суспензии микроорганизмов (кривая 13),непрерывными измерениями известнымидатчиком с использованием культуральной жидкости в качестве эталонной(кривая 14), непрерывными измерениями предлагаемым датчиком (кривая 15) . Как видно из графиков, проводядискретные измерения известным датчиком можно достичь высокой точности 35 измерений, однако при непрерывныхизмерениях имеются значительные помгрешности, связанные с различием температурных коэффициентов диэлектрических характеристик суспензии раз личного состава и эталонной жидкости, состав которой нельзя изменить синхронно с изменением составасуспензии биомассы, При использовании предлагаемого датчика результа ты непрерывных измерений точно совпадают с результатами измерений весовым методом при любых измененияхтемпературы во всем диапазоне изменения концентрации суспензии биомассы микроорганизмов.107367 бСоставитель Ъ.,ПлатоваРедактор Л.Алексеенко Техред В.Далекорей Корректор й,Эрд.п. Эакаэ 321/43 тираж В 23 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэооретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4