[發明專利]多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201410205400.6
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103954706A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王敏;湯少勛;周傳社;韓雪峰;譚支良
• 申請（專利權）人: 中國科學院亞熱帶農業生態研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及生物測量領域，具體涉及多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測方法，同時還涉及多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測裝置，適用于檢測厭氧發酵時排放的溫室氣體。

背景技術

體外胃腸道微生物厭氧發酵技術是反芻動物營養學和溫室氣體生成研究的一個重要研究手段。體外胃腸道微生物厭氧發酵技術不僅要關注于其發酵溫室氣體總量，其氣體各組分研究對于環境保護、家畜溫室氣體減排和家畜能量利用效率非常重要。

楊紅建等(專利號：200610011301)使用壓力傳感器實現了對體外胃腸道微生物發酵氣體產生量的實時檢測。但是，該裝置只適用于對發酵氣體總量的實時觀測，沒有涉及發酵氣體甲烷和氫氣各組分的檢測。

王敏等(專利號：201210284927.3)建立一套體外厭氧發酵溫室氣體實時檢測裝置與方法。該發明實現了厭氧發酵溫室氣體的實時檢測，但無法實現在線檢測。原因，發明中發酵氣體需要真空瓶保存，繼而利用氣相色譜儀測定各溫室氣體組分，增加了試驗誤差的風險。真空瓶需要人工收集，其測定時間存在一定的滯后性。

發明內容

本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供了一種多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測方法，該方法操作簡便、數據精確、人為誤差小，實現了氣體自動采集、進樣和分析測定，可獲取連續的溫室氣體生成曲線。

本發明的另一個目的在于提供了一種多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測裝置，該裝置結構簡單、使用方便、自動化程度高，實現了厭氧發酵瓶與氣相色譜儀相連，并通過PC機調控厭氧發酵瓶放氣和啟動氣相色譜儀測定溫室氣體的組成。

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施：

一種多通道厭氧發酵溫室氣體全自動在線檢測方法，其步驟是：

A、各通道三通電磁閥接通相應壓力傳感器與厭氧發酵瓶，壓力傳感器測定厭氧發酵瓶中的壓力，并將其轉換成為1-5V的電子信號；

B、所有通道電子信號通過信號線集成在電路板中進行處理并轉化成數字信號，又通過數據線連接到PC機上，PC機對信號進行分析、處理、顯示、儲存并計算氣體產量，同時也可以控制三通電磁閥開關；

其中，第n次排氣時，累積氣體產量(V_n,ml)計算方法為：

Vn=Σi=1i=nαPi]]>

公式中，α為壓力與氣體產量間的轉化系數(ml/kPa)，P_i為第i次排氣時厭氧發酵瓶中的相對壓力(kPa)。

C、氣體進入氣相色譜分析需要一定壓力(>3kPa)，設定厭氧發酵瓶的排氣條件為9kPa(大約7ml氣體)；當厭氧發酵瓶中壓力小于9kPa時，回到步驟A；當厭氧發酵瓶中壓力大于9kPa時，厭氧發酵瓶排氣條件滿足；

D、當厭氧發酵瓶排氣條件滿足并成為唯一滿足條件的厭氧發酵瓶通道時，該厭氧發酵瓶進行排氣、啟動氣相色譜儀測定并完成氣體組份測定。如果多個通道的厭氧發酵瓶排氣條件滿足時，PC機對各通道厭氧發酵瓶進行排序，按照厭氧發酵瓶先到條件先排原則，各厭氧發酵瓶依次排氣、并啟動氣相色譜工作、完成氣體組份測定。其中，排氣、啟動氣相色譜儀測定并完成測定所需要的時間大約72秒鐘；

其中，所述的通道數量確定方法為：厭氧發酵瓶成功排氣時的壓力要小于13kPa，以確保厭氧發酵瓶中培養的微生物活性不受壓力影響。也就是說，厭氧發酵瓶等待排氣時所產生的壓力要小于4kPa。當厭氧發酵瓶為150ml且發酵液體系為60ml時，通道數量不超過40個可以滿足該發明的要求；

其中，所述的厭氧發酵瓶排氣過程為：PC機通過電路板將數據信號轉化成15V脈沖電子信號控制該通道三通電磁閥開關，三通電磁閥關閉連接厭氧發酵瓶與壓力傳感器，連接厭氧發酵瓶與氣相色譜儀相，該連接過程持續20秒，使得厭氧發酵瓶的壓力徹底被釋放出來；