201112. lajstromszámú szabadalom • Mérőberendezés mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére
1 HU 201112 II 2 A találmány tárgya mérőberendezés mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére, a találmány a mikrobiológia területén alkalmazható. Mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére ismert olyan berendezés, amely fermentorba beáramló és a fermentorból kiáramló gázkeverék alkotórészét képező oxigén stacioner koncentrációit elemző analizátorokkal, valamint ezen analizátorok kijelzés közötti különbségeinek alapján, a mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználást meghatározó kiértékelő egységgel van ellátva, lásd .Arch. Microbiol.' 121, 3, 1979, Olijve, w., Kok J. J. .Analysis of growth of gluconobacter oxydans in glucose-containing media’, S. S. 283-290. Ezen ismert mérőberendezés alkalmazása során szükséges, hogy a gázkeverék beáramlásának sebességét nagy pontossággal mérjék, ehhez a meglehetősen költséges gázanalizátorokat hasznosítják. Ennek ellenére a mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználás sebességének ezen ismert berendezéssel való meghatározása nem kielégítően érzékeny és megbízható, mivel a fermentor be-, ill. kimenetén lévő gázanalizátorok kijelzései közötti különbség nagyon kicsi. Mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére ismert továbbá olyan mérőberendezés, amelynek átfolyó kamrája, az átfolyási sebességet beállító alapérték-beállítóval ellátott, a folyékony közeget a kamrán átszivattyúzó szivattyúja, az átfolyó kamra bemenetén és kimenetén elrendezett, az oxigén parciális nyomását meghatározó elektrokémiai jeladója, az elektrokémiai jeladók kimenetére csatlakoztatott, ezen kimeneteken megjelenő jelek közötti különbséget meghatározó kiértékelő egysége, valamint a mikroorganizmusok oxigénfelhasználásának sebességét meghatározó számító egysége van. Mindegyik elektrokémiai jeladó elektrolittal megtöltött házzal, valamint a házban elrendezett katóddal és anóddal van ellátva, ahol a ház egyik vége féligáteresztő membránnal van lefedve. A mikroorganizmusokkal ellátott kultúraközeget állandó áramlási sebességgel étszivattyúzzák az átfolyó kamrán, míg az átfolyó kamra bemenetén és kimenetén az elektrokémiai jeladók segítségével a kultúraközegben oldott oxigén parciális nyomását mérik. A mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználás sebességét oly módon határozzák meg, hogy az átfolyó kamra bemenetén és kimenetén elrendezett egy-egy elektrokémiai jeladó kijelzéseinek különbségét képezik, amelyet a kultúrafolyadéknak az átfolyó kamrán való átfolyási idejével elosztják. A fentiekben ismertetett megoldás az US A 3510 406 lajstromszámú US szabadalomból ismert. Ezen mérőberendezés a mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználás sebességének mérése során nagy mérési összhibával jellemezhető, amely abból adódik, hogy az oxigén parciális nyomásának meghatározásához két egyedi elektrokémiai jeladót alkalmaz, amelyeknek jelleggörbéi nem lehetnek azonosak. Az elektrokémiai jeladók jelleggörbéi az elektrolit és az anód minőségi és mennyiségi jellemzőitől, valamint a féligáteresztő membrán és a katód közötti elektrolitréteg vastagságától függnek. A jeladó belsejében lezajló elektrokémiai reakciók következtében pedig mennyiségi és minőségi változások mind az anód felületén mind az elektroliton belül lépnek fel. Ezen változások a jeladó működése során különbözőképpen fejtik ki hatásukat. Ezen felül két olyan jeladó előállítása bonyolult műszaki feladat, amely jeladóknak a katód és a féligáteresztő membrán közötti elektrolitrétegre vonatkozó jellemzői azonosak és időben állandóak, a vonatkozó elektrolitréteg ezen jellemzői pedig meghatározzák a mindenkori elektrokémiai jeladó mind a statikus mind a dinamikus jelleggörbéit. A találmány révén megoldandó feladat abban van, hogy mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére olyan mérőberendezést hozzunk létre, amelynél az átfolyó kamra bemenetén és kimenetén elrendezett, az oxigén parciális nyomását meghatározó elektrokémiai jeladók oly módon vannak kiképezve, hogy jelleggörbéi - az elektrolit és az anód mennyiségi és minőségi jellemzőitől függetlenül azonosak, ami lehetővé teszi, hogy a mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználás sebességmérésének pontosságát és megbizhatóságát növeljük. A kitűzött feladat megoldására mikroorganizmusok által folyékony közegben történő oxigénfelhasználás sebességének mérésére olyan mérőberendezést hoztunk létre, amely átfolyó kamrával, átfolyási sebességet meghatározó alapérték-beóllítóval ellátott, kultúraközeget az átfolyó kamrán étszivattyúzó szivattyúval, az átfolyó kamra bemenetén és kimenetén elrendezett, az oxigén parciális nyomását meghatározó egy-egy elektrokémiai jeladóval, az elektrokémiai jeladók kimenetére csatlakoztatott, a jeladók kimeneti jeleinek különbségét meghatározó kiértékelő egységgel, valamint a kiértékelő egység kimenetére csatlakoztatott, a mikroorganizmusok által történő oxigénfelhasználás sebességét meghatározó számitó egységgel van ellátva, ahol a találmány szerint az oxigén parciális nyomásét meghatározó elektrokémiai jeladók egyetlenegy közös szerkezeti egységként vannak kiképezve, amelynek elektrolittal töltött tokja, a tokban elrendezett két katód ja, szintén a tokban elrendezett anódja, valamint a katódokhoz és az anódhoz társított, jeladók kimeneteit képező áramelvezető vezetékei vannak, ahol a tok egymással szemben lévő két 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
