SU1433974A1 - Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms - Google Patents

Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms Download PDF

Info

Publication number
SU1433974A1
SU1433974A1 SU874204826A SU4204826A SU1433974A1 SU 1433974 A1 SU1433974 A1 SU 1433974A1 SU 874204826 A SU874204826 A SU 874204826A SU 4204826 A SU4204826 A SU 4204826A SU 1433974 A1 SU1433974 A1 SU 1433974A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
concentration
switch
total carbonate
sensor
electrode
Prior art date
Application number
SU874204826A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Петрович Макеев
Валентин Васильевич Бирюков
Семен Борисович Ицыгин
Original Assignee
Московский Институт Химического Машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Институт Химического Машиностроения filed Critical Московский Институт Химического Машиностроения
Priority to SU874204826A priority Critical patent/SU1433974A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1433974A1 publication Critical patent/SU1433974A1/en

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к микробиологической промьгашенности и направлено на повышение точности измерени  бикарбонатной и общей карбонатной концентрации в ферментационной среде в процессе культивировани  . микроорганизмов. Датчик электрода выполнен на основе газочувствительного электрода Северингхауса и помещен в ферментационную среду. Дл  измерени  общей карбонатной концентрации в локальном объеме вблизи газопроницаемой мембраны датчика путем электролиза создают ,3. В этих услови х 99% ионов бикарбоната переход т в свободную углекислоту и выходной сигнал датчика будет пропорционален общей карбонатной концентрации . Лп  определени  концентрации ионов бикарбоната электролиз прекращают и измер ют датчиком концентрацию свободной углекислоты в ферментационной жидкости. Эту величину вычитают из измеренного ранее значени  общей карбонатной концентрации и получают таким образом значение концентрации ионов бикарбоната. 2 ил., 1 табл. с (ЛThe invention relates to the microbiological industry and is aimed at improving the accuracy of the measurement of bicarbonate and total carbonate concentration in the fermentation medium during the cultivation process. microorganisms. The electrode sensor is made on the basis of a gas-sensitive Severinghaus electrode and placed in a fermentation medium. To measure the total carbonate concentration in a local volume near the gas permeable membrane of the sensor, 3 are created by electrolysis. Under these conditions, 99% of the bicarbonate ions are transferred to free carbon dioxide and the sensor output will be proportional to the total carbonate concentration. By determining the concentration of bicarbonate ions, electrolysis is stopped and the concentration of free carbon dioxide in the fermentation liquid is measured by a sensor. This value is subtracted from the previously measured total carbonate concentration, and thus the concentration of bicarbonate ions is obtained. 2 ill., 1 tab. with (L

Description

соwith

00 СО00 WITH

4four

Изобретение относитс  :к микробиологической промьшшенности и может найти примепение при контроле и регули- ,|ровании процессов культивировани  микроорганизмов.The invention relates to: the microbiological industry and can be used in the control and regulation of the cultivation processes of microorganisms.

Цель изобретени  - повышение точ- Iности измерени  бикарбонагной и общей Iкарбонатной концентрации.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of bicarbonic and total carbonate concentrations.

Обща  карбонатна  концентраци  (С) в ферментационной жидкости равна сумме концентраций растворенного углекислого газа (COi) и ионов бикарбоната (НСОр , т.е. The total carbonate concentration (C) in the fermentation liquid is equal to the sum of concentrations of dissolved carbon dioxide (COi) and bicarbonate ions (HCOp, i.e.

(О- (СО,) + (НСО).(O- (CO,) + (NSO).

Суть изобретени  состоит в том, что дл  измерени  общей карбонатной концентрации в ферментационной жидкости в жидкость погружаетс  датчикThe essence of the invention is that a sensor is immersed in a liquid to measure the total carbonate concentration in the fermentation liquid.

рСОл и в лока-пьной области вблизиrSOL and in the local area near

мембраны датчика создаетс  ,3, При этом значении рН более 99% ионов бикарбоната переход т в свободную кислоту, концентраци  которой измер етс  датчиком рСО, т.е. выходной I сигнал датчика пропорционален общей карбонатной концентрации. Дл  определени  в ферментационной жидкости иона бикарбоната датчиком рСО измер етс  значение (СО) в жидкости без перевода ионов бикарбоната в углекислый газ, а концентраци  ионов бикарбоната вычисл етс  по приведенной формуле с учетом ранее измеренного значени  (С).sensor membranes are created; 3, At this pH, more than 99% of the bicarbonate ions are converted to free acid, the concentration of which is measured by the pCO sensor, i.e. the output I of the sensor is proportional to the total carbonate concentration. To determine the bicarbonate ion in the fermentation liquid, the pCO sensor measures the value (CO) in the liquid without converting bicarbonate ions to carbon dioxide, and the concentration of bicarbonate ions is calculated using the above formula, taking into account the previously measured value (C).

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - фрагмент газочувствительного электрода, изображенного на фиг.1.. FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed device; in fig. 2 - a fragment of the gas-sensitive electrode shown in figure 1 ..

Датчик 1 устройства выполнен на основе газочувствительного электрода Северингхауса и помещаетс  в ферментационную среду. Каналы 2 служат дл  периодической замены электролита, по зици  3 - газопроницаема  мембрана датчика 1, изготовленна -из полимерного материала. На мебрану 3 методом вакуумного напылени  г одной стороны нанос т токопровод щ:и й слой 4 золота минимальной плотности.- Катод 5 смонтирован на прикрепленном к корпусу датчика 1 держателе .6 параллельно мембране 3 на рассто нии достаточном дл  свободного обмена ферментацион- ной жидкости.Sensor 1 of the device is made on the basis of a gas-sensitive Severinghaus electrode and is placed in a fermentation medium. Channels 2 serve to periodically replace the electrolyte; in step 3, the gas-permeable membrane of the sensor 1 is made of a polymer material. On the mebran 3 by vacuum spraying one side, a conductor u is applied: and a gold layer 4 of minimal density. The cathode 5 is mounted on a holder. 6 attached to the sensor body 1 parallel to the membrane 3 at a distance sufficient for free exchange of fermentation liquid.

Слой 4 на мембране 3 и катод 5 электрически соединены соответственно с положительным и отрицательнымThe layer 4 on the membrane 3 and the cathode 5 are electrically connected, respectively, with positive and negative

0 0

5five

00

5five

5five

00

5 Q g 5 Q g

полюсами источника 7 посто нного тока через выключатель 8. Датчик 1 подсоединен к высокоомному преобразователю 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные коммутатор 10, запоминающий блок 11 и вычис- лительньй блок 12. Выходы программного блока 13 соединены с входами выключател  8, коммутатора 10 и вычислительного блока 12.poles of the source 7 of direct current through the switch 8. Sensor 1 is connected to a high-resistance converter 9, the output of which is connected in series with the switch 10, the storage unit 11 and the computing unit 12. The outputs of the program block 13 are connected to the inputs of the switch 8, switch 10 and computing unit 12.

Устройство работает циклически в Двух режимах (А и Б).The device operates cyclically in two modes (A and B).

В режиме А включают источник 7 посто нного тока. Силу тока источника 7 устанавливают на уровне 1-2 мА. У поверхности газопроницаемой мембраны 3 в результате электролиза образуетс  избыток водородных ионов, вызывающий уменьшение рН ферментационной жидкости в области вблизи газочувствительной мембраны. В этой области ионы бикарбоната НСО переход т в свободную углекислоту СО, концентраци  которой измер етс  датчиком 1. Измеренньш сигнал, пропорциональный общей карбонатной концентрации , преобразуетс  преобразователем У и через коммутатор 10 и запоминающий блок 11 поступает в вычислительный блок 12 (сигнал ot,) .In mode A, a constant current source 7 is switched on. The current source 7 is set at 1-2 mA. At the surface of the gas-permeable membrane 3, an excess of hydrogen ions is formed as a result of electrolysis, causing a decrease in the pH of the fermentation liquid in the region near the gas-sensitive membrane. In this area, the bicarbonate ions of HCO are converted to free carbon dioxide CO, the concentration of which is measured by sensor 1. The measured signal proportional to the total carbonate concentration is converted by converter Y and through switch 10 and storage unit 11 enters the computing unit 12 (signal ot,).

В режиме Б источник посто нного тока отключаетс , концентраци  свободной углекислоты у мембраны датчика становитс  равной концентрации своводной углекислоты в ферментационной среде. Измеренный сигнал через преобразователь 9, коммутатор 10 и запоминающий блок 11 поступает в вы- числительньй блок 12, где вычитаетс  из измеренного ранее значени  общей карбонатной концентрации. Вычисленна  величина равна концентрации ионов бикарбоната (сигнал (S ) .In mode B, the direct current source is turned off, the concentration of free carbon dioxide at the sensor membrane becomes equal to the concentration of water-containing carbon dioxide in the fermentation medium. The measured signal through the converter 9, the switch 10 and the storage unit 11 enters the computing unit 12, where it is subtracted from the previously measured total carbonate concentration. The calculated value is equal to the concentration of bicarbonate ions (signal (S).

Программньй блок 13 обеспечивает заданный режим переключений и синхронизацию процедуры вычитани  с учетом динамических характеристик газочувствительного электрода.The software unit 13 provides the specified switching mode and synchronization of the subtraction procedure taking into account the dynamic characteristics of the gas sensitive electrode.

Градуировку системы автоматического контрол  провод т путем погружени  датчика в водные растворы, содержащие бикарбонат натри , концентраци  которого определ етс  также методом количественного анализа.The calibration of the automatic control system is carried out by immersing the sensor in aqueous solutions containing sodium bicarbonate, the concentration of which is also determined by a quantitative analysis method.

В таблице приведены сравнительные результаты измерений предлагаеммм и известным устройствами в ферментационной жидкости в ферментере -вместимостью П,25 м , где провод т выращивание продуцента стрептомицина на .комплексной среде.The table shows the comparative results of measurements with the proposed and known devices in the fermentation liquid in the fermenter — capacity P, 25 m, where the producer of streptomycin is grown on a complex medium.

Как видно из таблицы, предлагаемое устройство по сравнению с известным позвол ет получить относительную погрешность определени  карбонатной концентрации не более 4%, что в 5 раз ниже.As can be seen from the table, the proposed device in comparison with the known one allows to obtain a relative error in determining the carbonate concentration of not more than 4%, which is 5 times lower.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает непрерывньп точ ый контроль бикарбон,атной и общей карбонатной концентраций непосредственно в ферментационной среде, что позвол ет создать оптимальные услови  биосинтеза за счет поддержани  указанного параметра на заданном уровне. The use of the proposed device provides continuous precise control of bicarbon, atomic and total carbonate concentrations directly in the fermentation medium, which allows creating optimal conditions for biosynthesis by maintaining the specified parameter at a given level.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula .... Устройство дл  автоматического контрол  концентрации ионов бикарбоната и общей карбонатной концентрации 25Device for automatic control of bicarbonate ion concentration and total carbonate concentration 25 10ten 1515 00 5five в процессе культивировани  микроорганизмов , содержащее газочувствительный электрод pCOj с рН-метрической индикацией и газопроницаемой мембраной, соединенный с высокоомным преобразователем , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно содержит источник посто нного тока с выключателем, коммутатор выходного сигнала электрода и последовательно соединенные с ним запоминающий и вычислительный блоки, программный блок управлени  и катод, распо поженный вне электрода и соеди- ненньы с отрицательным полюсом источника посто нного тока, при этом внешн   сторона газопроницаемой мембраны - токопровод ща  и соединена с положительным полюсом источника посто нного тока, а программный блок управлени  соединен с выключателем, коммутатором и вычислительным блоком, причем вход коммутатора св зан с выходом высокоомного преобразовател .in the process of cultivating microorganisms, containing a gas sensitive pCOj electrode with a pH-metric indication and a gas-permeable membrane, connected to a high-resistance transducer, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, it contains a source of direct current with a switch, an output switch of the electrode and connected in series the memory and computational units, the program control unit and the cathode located outside the electrode and connected to the negative pole of the source the direct current, wherein the outer side of the gas permeable membrane - conductive and connected to the positive pole of a constant current, and the program control unit is connected to the switch, the switch and the computer unit, wherein the input switch is coupled to the output of a high-resistance transducer. Карбонатна  коцентраци , измеренна  устройством,Carbonate concentration, measured by the device, мМmM предлагаемымproposed известнымfamous 2424 4848 7272 9696 2020 4444 6868 2,68 3,81 4,72 3,42 3,82 2,93 18,802.68 3.81 4.72 3.42 3.82 2.93 18.80 3,04 3,18 5,24 2,75 4,52 3,59 23,153.04 3.18 5.24 2.75 4.52 3.59 23.15 Погрешность измерени , вычисленна  по отношению к концентрации, определенной методом количественного анализа, дл  устройстваThe measurement error calculated with respect to the concentration determined by the quantitative analysis method for the device известного предлагаемогоknown proposed 2,59 3,71 4,60 3,53 3,75 3,04 9,202.59 3.71 4.60 3.53 3.75 3.04 9.20 17,4 15,6 18,3 18,9 23,5 18,1 20,617.6 15.6 18.3 18.9 23.5 18.1 20.6 3,08 2,70 2,61 3,12 1,87 3,62 1,563.08 2.70 2.61 3.12 1.87 3.62 1.56 иъ.11 Фиг. 2FIG. 2
SU874204826A 1987-03-05 1987-03-05 Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms SU1433974A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874204826A SU1433974A1 (en) 1987-03-05 1987-03-05 Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874204826A SU1433974A1 (en) 1987-03-05 1987-03-05 Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1433974A1 true SU1433974A1 (en) 1988-10-30

Family

ID=21288812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874204826A SU1433974A1 (en) 1987-03-05 1987-03-05 Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1433974A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. Journal of Applied Physiology, 1958, V. 13, p. 515-520. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103364469A (en) Device and method for quickly measuring BOD (biochemical oxygen demand) based on microbial electrolysis cell technology
SE7606076L (en) ANALYSIS
Claes et al. Solubility and Solvation of Carbon Dioxide in the Molten Li2CO3/Na2CO3/K2CO3 (43.5: 31.5: 25.0 mol‐%) Eutectic Mixture at 973 K I. Experimental Part
Dixon et al. The control and measurement of ‘CO2’during fermentations
US4443763A (en) Method and an apparatus for checking polarographic measuring electrodes
SU1433974A1 (en) Apparatus for automatic control of concentration of biocarbonate ions and total carbonate concentration in cultivation of microorganisms
DE3484746D1 (en) ARRANGEMENT FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF A SUBSTANCE.
JPS56140898A (en) Novel method for determination of number of living bacterial cell
JP3106247B2 (en) Electrolytic cell
CN108303455A (en) The electrochemical detection method of chlorine ion concentration in a kind of milk
CN110243914B (en) All-solid-state electrochemical polymer sensor for measuring dissolved oxygen
GB2054859A (en) Molecule-selective sensor and a process for its preparation
SU652125A1 (en) Waste water purification process automatic monitoring and control method
JPH01191035A (en) Method for measuring concentration of dissolved oxygen in liquid
DE59707482D1 (en) Process for dosing solutions containing hydrogen peroxide
JP3633077B2 (en) pH sensor and ion water generator
SU525626A1 (en) Automatic device for controlling the qualitative composition of liquid and gas media
US3349011A (en) Method and apparatus for monitoring co2
SU1525206A1 (en) Device for automatic fermentative determination of penicillin concentration in process of biosynthesis
JPH0151774B2 (en)
JPS6259775B2 (en)
SU1497545A1 (en) Method of continuous analysis of multicomponent electrolyte system
RU2107286C1 (en) Method of determination of octadecylamine concentration in water heat carrier and device intended for its realization
CN118518731A (en) Weak acid substance concentration detection method based on acid-base mass transfer limiting current
SU1375648A1 (en) Pickup for determining oxygen content