SU552525A1 - Дифференциальный калориметр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области калориметрических исследований в ходе ферментационных процессов выращивани  микроорганизмов и может быть применено в микробиологии, микробиологической технологии, пищевой и фармацевтической промыщленности.

Дл  исследовани  термогенеза обычно примен ют дифференциальные калориметры типа Кальве 1, состо щий из двух одинаковых камер (рабочей и эталонной), при этом в рабочую камеру помещают исследуемую суспензию , а в эталонную - эталонное вещество. Обе камеры термостатируютс  путем выдерживани  в массивном блоке. Дл  регистрации теплового эффекта используют термобатареи, помещенные между камерами и блоком калориметра . Измерени  делаютс  после выравнивани  температур камер и блока. Однако несмотр  на высокую чувствптельность этих нриборов они требуют строгой сбалансированности суспензии и эталонной жидкости как по температуре, так и по теплофизическим свойствам .

Сбалансированность но температуре требует длительной термостабилизации обеих камер в строго идентичных услови х, что невозможно без значительных изменений в параметрах процесса и, следовательно, не позвол ет проводить последовани  ни аэробных культур, ни тем более ферментационных цроцессов в естественных услови х непосредственно в ферментере.

Сбалансированность по теплофпзическмм свойствам  вл етс  важнейщим фактором, определ ющим точность прибора и вызывает необходимость тщательного подбора специального эталона, разного дл  различных суспензий . С целью повыщени  точности измерени  тепловыделени  в услови х, близких к естественным (опытным, промышленным), без применени  специальных эталонов в предложенном устройстве эталонна  и измерительна  камеры выполнены в виде разъемных тенлоизол ционных крыщек с симметричиыми углублени ми,

расположенными встречно и разделеинымн

термобатареей, установленной в теплонзол ционной прокладке.

Измернтельна  и эталонна  камеры выполнены различными по глубине.

На фиг. 1 показано сечение калориметра в нлОСкостн симметрии; Еа фиг. 2 - разрез ио А-А на фиг. 1. В круглых крыщках 1 и 2 из теплоизол ционного матерпала (например, тефлон) сделаны плоские углублени , образующие при смыкании с тенлоизолирующей прокладкой 3 с закренленной в ней термобатареей 4 измерительную 5 Н эталонную 6 камеры. Площади

поверхностей соприкосновени  камер 5, 6 с

термобатареей идентичны и равны площад м поверхностей термобатареи. Глубины камер различаютс  в отношении 2:1 (1,5:1) и выбираютс  дл  уменьшени  насто нной времени калориметра но возможности малыми, наирнмер , глубина измерительной камеры может быть нор дка 3 мм, а эталонна  - пор дка 1 мм. В каждой из камер находитс  калибровочный нагреватель 7. Выстуны 8 и назы 9 служат дл  устранени  контакта камер 5 и 6 с внешней средой в захлоннутом состо нии калориметра. Дл  лучшей теплоизол ции в назы 9 вставл ютс  эластичные прокладки {например, из м гкой резины нли поролона ) .

Пластины 10 нз нержавеюш,ей стали  вл ютс  крепежными и соедин ютс  с крышками 1 и 2 при помош,и винтов 11. Крышка 2 вместе с пластиной 10 жестко скренлена со штоком 12, строго параллельным ее оси симметрии . Последний свободно проходит через ирокладку 3, крышку 1 с нластиной 10 и трубку 13, име  в средней части стопор 14, не позвол юший штоку выпадать из трубкн 13. Трубка 13 жестко крепитс  с одной стороны к крышке 1 с пластиной 10, а с другой - к крышке ферментера. Верхн   часть штока 12 выведена через трубку 13 наружу ферментера н сочлен етс  с т нушнм устройством (например, электромагнитом).

При нодн тии штока 12 крышка 2 и прокладка 3 с датчиком тенлового потока свободно перемеш,аютс  до полного смыкани  но общим направл юшим 15 (фиг. 2), выполненным в виде цилиндрических стальных столбиков переменного диаметра, креп щихс  к пластине 10 на крышке 1.

Перед посевом культуры калориметр выдерживают в ферментере несколько часов (2-3) в раскрытом состо нии, погруженным в питательную среду.

Ферментер должен быть выведен на рабочий режим по всем параметрам, необходимым дл  ведени  процесса культивировани . За это врем  происходит выравнивание темнературы частей калориметра и температуры ферментера . После этого производитс  внесение инокул та. Снуст  несколько минут т нущим усилием на шток 12 (фиг. 1) осуществл етс  захлопывание крышек калориметра. По части направл ющих 15 (фиг. 2) большего диаметра крышка 2 приходит в контакт с прокладкой, образу  эталонную камеру с заключенной в ней жидкостью. Затем крышка 2 вместе с прокладкой и термобатареей движутс  по части направл ющих 15 (фиг. 2) меньшего диаметра до полного смыкани  с крышкой 1. При этом формируетс  измерительна  камера с аналогичной жидкостью внутри. Таким образом , обе камеры заполнены одним и тем же по своим свойствам веществом, что исключает иеобходимость в подборе специального эталона .

Через несколько минут шток 12 отпускаетс  и осуществл етс  раскрытие калориметра в

обратном пор дке. Рабочие поверхностн термобатарен смешиваютс  жидкостью, однородной по тенлофнзическим параметрам, при этом сигнал термобатареи фиксирует базисную линию .

Далее захлопывани  производ тс  периодически с интервалом 10-30 мин. Поскольку камеры отличаютс  по объему, а следовательно и по количеству генерируемого в них суснензней тепла, датчик регистрирует разностную тепловую мошность, соответствующую этому моменту времени. Если, например, соотношение между объемными камерами равно 2:1, то регистрируемый датчиком тепловой поток будет равен 2q - , где п

1 - теплова  мощность, развиваема  в камере меньшего объема (эталонной). Момент раскрыти  оиредел етс  временем достижени  максимума (плато) в показани х датчика теплового потока в данном такте.

Результирующа  крива  термогенеза в процессе роста строитс  но амплитудам сигнала калориметра (датчика) прп каждом захлопывании .

Claims (2)

1.Дифференциальный калориметр, содержащий измерительную и эталонную камеры, термобатарею , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , эталонна  н измерительна  камеры вынолнены в виде разъемных теплоизол ционных крышек с симметричными углублени ми, расноложенными встречно и разделенными термобатареей , установленной в теплоизол ционной прокладке .

2.Дифферепциальный калориметр по п. 1, отличающийс  тем, что эталонна  и измерительна  камеры выполнены различными по глубине.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1. Кальва Э., Прат А. Мнкроколорнметри . М. Иностранна  литература, 1963, с. 54 (прототип ).