SU1642347A1

SU1642347A1 - Device for determining moisture content of bioreactor exhaust gases

Info

Publication number: SU1642347A1
Application number: SU884480469A
Authority: SU
Inventors: Евгений Самуилович Левитан; Имант Екабович Вилкс; Улдис Эрнестович Виестур
Original assignee: Институт Микробиологии Им.А.Кирхенштейна
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1991-04-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл контрол процесса культивировани микроорганизмов и направлено на повышение точности определени влагосодержани отработанных газов биореактора. Отработанные газы биореактора поступают в измерительную камеру устройства через перфорированный трубопровод, в котором происходит разделение жидкой и газовой фазы. Последн непосредственно поступает в измерительную камеру, а жидка фаза поступает в нагреватель расположенный на дне камеры, где она испар етс и тоже поступает в измерительную камеру. В измерительной камере распопожены датчики температуры и относительной влахности, по показани м которых вычисл етс влаго- содержание отработанных газов бпзреакто- ра. В измерительной камере расг ложен вентил тор, обеспечивающий од-юрод- ность паровоздушной сгссн 2 ил , 1 табл.The invention relates to devices for monitoring the cultivation of microorganisms and is aimed at improving the accuracy of determining the moisture content of the exhaust gases of a bioreactor. The waste gases of the bioreactor enter the measuring chamber of the device through a perforated pipe, in which the liquid and gas phases are separated. The latter directly enters the measuring chamber, and the liquid phase enters the heater located at the bottom of the chamber, where it evaporates and also enters the measuring chamber. In the measuring chamber, there are temperature and relative insolation sensors, according to the indications of which the moisture content of the exhaust gas is calculated. A fan is installed in the measuring chamber, which ensures the uniqueness of the steam-vapor pressure sludge 2, 1 tab.

Description

Изобретение относитс к микробиологии , а именно к приборам дл контрол процесса культивировани микроорганизмовFIELD OF THE INVENTION The invention relates to microbiology, namely to devices for monitoring the cultivation of microorganisms.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени влагосодержа- ни .The aim of the invention is to improve the accuracy of moisture content determination.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл измерени влагосодержани отработанных газов биореактора; на фиг 2 - поперечное сечение измерительной камеры .Fig. 1 shows a block diagram of a device for measuring the moisture content of waste gases of a bioreactor; Fig 2 is a cross section of the measuring chamber.

Устройство дл измерени влагосодержани отработанных газов биореактора содержит измерительную камеру 1, вычислительный блок 2 и индикатор 3. Измерительна камера 1 представл ет собой корпус 4, на дне которого расположен нагреватель 5. В крышку 6 измерительной камеры 1 встроены входной патрубок 7, вал вентил тора 8, датчик 9 температуры, датчик 10 относительной влажности и выходной патрубок 11 Входной патрубок 7 соединен с нагревателем 5 перфорированным трубопроводом 12, а нагреватель С окоужен термоизол цией 13, имеюа;ей в верхней части отверсти 14A device for measuring the moisture content of the exhaust gas of a bioreactor contains a measuring chamber 1, a computing unit 2 and an indicator 3. Measuring chamber 1 is a housing 4, at the bottom of which a heater 5 is located. Inlet 6 of measuring chamber 1 has an inlet 7, the fan shaft 8 , the temperature sensor 9, the relative humidity sensor 10 and the outlet 11 of the inlet 7 is connected to the heater 5 with perforated pipe 12, and the heater has a thermal insulation 13, having an opening in its upper part 14

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Отработанные газы биореаю ора (возду- хопарожидкостна смесь) через входной патрубок 7 поступают в измерительную камеру 1 и попадают в перфорированный трубопровод 12,вследствиечего не происходит конденсаци жидкости на стенках измерительной камеры 1. Перфориоованный трубопровод 12 может быть выполнен также сетчатым, например, из стальной сетки. Перфорированный трубопровод 12 может быть выполнен как в виде пр мой трубы, Tak и в виде змеевика. В-перфорированном трубопроводе 12 происходит сепараци возду- хопарожидкостной смеси отработанныхExhaust gases from a biorei-air (air-vapor-liquid mixture) through the inlet 7 enter the measuring chamber 1 and enter the perforated conduit 12, which does not cause the liquid to condense on the walls of the measuring chamber 1. The perforated conduit 12 can also be made mesh, for example, steel mesh. The perforated conduit 12 can be made either as a straight pipe, Tak, or as a coil. In the perforated pipe 12, an air-liquid-vapor mixture is separated.

СWITH

кэ ka

(А)(BUT)

4four

газов. Во-первых, происходит гравитационное осаждение жидкости на стенке перфорированного трубопровода 12; во-вторых, отработанные газы поступают в измерительную камеру 1 с достаточно большой скоростью, котора увеличиваетс в перфорированном трубопроводе 12 за счет разных сечений перфорированного трубопровода 12 и входного патрубка 7, при этом жидкость как бы отстает от паровоздушной смеси; в-третьих, в змеевике при таком конструктивном выполнении перфорированного трубопровода 12 сепараци возду- хопарожидкостной смеси отработанных газов усиливаетс за счет многократного изменени направлени потока. В результате жидкость стекает по стенке перфорированного трубопровода 12 на нагреватель 5, а паровоздушна смесь через отверсти пер- форированноготрубопровода 12 попадает в объем измерительной камеры 1. Нагреватель 5 окружен термоизол цией 13, котора выполнена таким образом, чтобы между рабочей поверхностью нагревател 5 и верхней частью термоизол ции 13 образовалс зазор дл жидкости, поступающей на нагреватель 5 по перфорированному трубопроводу 12. Верхн часть термоизол ции 13 может быгь как плоской, так и сферической, причем в ней расположены отвеости 14дл удалени в объем измерительной камеры 1 паров испарившейс на нагревателе 5 жидкости . Величина зазора между рабочей поверхностью нагревател 5 и верхней частью термоизол ции 13, а также диаметр, количество и расположение отверстий 14 определ ютс тепловым и гидродинамическим режимами внутри измерительной камеры 1. Материалом термоизол ции 13 может служить, например, асбоцемент Благодар наличию термоизол ции 13, котора направл ет весь тепловой поток нагревател 5 на слой жидкости, наход щейс на рабочей поверхности нагревател 5, и преп тствует перегреву паровоздушной смеси в объеме измерительной камеры 1, температура нагревател 5 значительно превышает температуру паровоздушной смеси в объеме измерительной камеры 1, что позвол ет полностью и достаточно быстро испарить всю жидкость, поступающую на нагреватель 5. Кроме того, наличие термоизол ции 13 гарантирует сохранность датчика относительной влажности 10. При выполнении верхней части термоизол ции 13 сферической значительно уменьшаетс гидродинамическое сопротивление пара при ею переходе в объем измерительной камеры 1 через отверсти 14, что позвол ет исключить захват и перенос в объем измерительной камеры 1 капель жидкости, кип щей на нагревателе 5. Таким образом, вс жидкость, попадающа на нагреватель 5, полностью испар етс , при этом паровоздушна смесь в объеме измерительной камеры 1 также нагреваетс . Дл выравнивани температурного и аэродинамического режима в измерительной камере 1 предусмотрен вентил торе, который обес0 печивает однородность паровоздушной смеси и равномерность ее нагрева. Схема автоматического регулировани в вычислительном блоке 2 с помощью датчика 9 температуры обеспечивает в объеме изме5 рительной камеры 1 стабилизацию температуры на уровне 90°С. По сигналам датчика 10 относительной влажности в вычислительном блоке 2 вычисл етс величина влагосо- держани отработанных газов биореактора,gases. First, there is a gravitational sedimentation of liquid on the wall of the perforated pipeline 12; secondly, the exhaust gases enter the measuring chamber 1 at a sufficiently high speed, which increases in the perforated pipe 12 due to different sections of the perforated pipe 12 and the inlet 7, while the liquid lags behind the vapor-air mixture; third, in the coil with such a structural design of the perforated pipe 12, separation of the air-liquid-vapor mixture of exhaust gases is enhanced by repeatedly changing the direction of flow. As a result, the liquid flows along the wall of the perforated pipeline 12 to the heater 5, and the vapor-air mixture through the holes of the perforated pipeline 12 enters the volume of the measuring chamber 1. The heater 5 is surrounded by thermal insulation 13, which is designed so that between the working surface of the heater 5 and the upper part thermal insulation 13 formed a gap for the fluid entering the heater 5 through the perforated pipeline 12. The upper part of the thermal insulation 13 can be either flat or spherical, and A hole 14dl is placed in the volume of the measuring chamber 1 for the vapor vaporized on the heater 5 to be removed. The size of the gap between the working surface of the heater 5 and the upper part of the thermal insulation 13, as well as the diameter, number and location of the holes 14 are determined by thermal and hydrodynamic modes inside the measuring chamber 1. Asbestos-cement can serve as a thermal insulation material 13, due to the thermal insulation 13, which directs the entire heat flow of the heater 5 to the liquid layer located on the working surface of the heater 5, and prevents the vapor-air mixture from overheating in the volume of the measuring chamber 1, the temperature The heater 5 significantly exceeds the temperature of the vapor-air mixture in the volume of the measuring chamber 1, which allows you to completely and quickly evaporate all the liquid entering the heater 5. In addition, the presence of thermal insulation 13 ensures the safety of the relative humidity sensor 10. When performing the upper part of thermal insulation 13 the hydrodynamic resistance of steam during its transition into the volume of the measuring chamber 1 through the holes 14 is significantly reduced spherical, which allows eliminating the capture The chamber of 1 drop of liquid boiling on the heater 5. Thus, all the liquid falling on the heater 5 is completely evaporated, while the vapor-air mixture in the volume of the measuring chamber 1 is also heated. To equalize the temperature and aerodynamic conditions in the measuring chamber 1, a fan is provided, which ensures the uniformity of the vapor-air mixture and the uniformity of its heating. The automatic control circuit in the computing unit 2 with the help of the temperature sensor 9 provides in the volume of the measuring chamber 1 temperature stabilization at 90 ° C. From the signals of the relative humidity sensor 10 in the computing unit 2, the moisture content of the exhaust gases of the bioreactor is calculated,

0 результат выводитс на табло индикатора 3. Были проведены сравнительные испытани данного устройства и прототипа. При этом- воздух пропускали через биореактор дл аэробного культивировани микроорга5 низмов объемом 5 л, содержащий 3 л питательной среды при температуре 30°С На выходе из биореактора определ ли влзгосо- держание отработанных газов. В качестве контрольного использовали определение0, the result is displayed on the indicator panel 3. Comparative tests of this device and the prototype were carried out. At the same time, air was passed through a bioreactor for aerobic cultivation of microorganisms of 5 liters volume containing 3 liters of nutrient medium at a temperature of 30 ° C. At the exit from the bioreactor, the exhaust gas content was determined. As a control used the definition

0 влагосодержани , основанное на сборе и взвешивании влаги, выделившейс после охлаждени отработанных газов до температуры -72°С, причем к полученным результатам влагосодержани добавл етс 0 moisture content based on the collection and weighing of moisture released after cooling the exhaust gases to a temperature of -72 ° C, and to the results of the moisture content is added

5 остаточное содержание вод ного пара при температуре -72°С, составл ющее 0,16 г/см3.5 residual water vapor content at –72 ° C, 0.16 g / cm3.

Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.The results of the comparative tests are presented in the table.

0Как видно из таблицы, применение дл 0As can be seen from the table, the application for

измерени влагосодержани отработанных газов биореактора данного устройства позвол ет снизить среднюю относительную ошибку по сравнению с прототипом наmeasuring the moisture content of the waste gases of the bioreactor of this device reduces the average relative error compared with the prototype

5 9,36%, при этом с увеличением расхода отработанных газов точность измерени устройства возрастает и приближаетс к контрольному определению влагосодержани .5 9.36%, with an increase in the exhaust gas flow rate, the measurement accuracy of the device increases and approaches the control determination of moisture content.

00

Claims

Apparatus of the Invention A device for determining the moisture content of waste gases of a bioreactor, comprising a computing unit and a measuring chamber with inlet and outlet nozzles, a heater located inside the measuring chamber, and temperature and relative humidity sensors, in order to improve the determination accuracy in the measuring the chamber is a perforated tubing that connects the inlet to the heater, while the inlet and outlet are embedded in

the lid of the measuring chamber, the heater is surrounded by thermal insulation with openings in the upper part, and the measuring chamber is equipped with a fan.

f

Schig.1

11 6