专利名称：还原糖在线自动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种连接淀粉水解生产线，能够连续检测出淀粉的水解工艺过程中还原糖生成量的还原糖在线自动检测装置。属于生化检测仪器
背景技术：
淀粉的水解加工是淀粉利用的一个重要环节，液化和糖化是淀粉糖生产中最基本的工艺，在食品、发酵、医药等生产领域广泛应用。淀粉水解的过程是多聚糖向低聚糖、双糖或单糖的转化，其典型的生化特征就是还原性逐渐增加，测定还原糖在水解过程中的变化是水解过程控制的重要指标。多年来，我国淀粉加工技术有了很大的提高，pH、温度、压力、流量等控制指标的在线技术已广泛应用，但水解过程中最重要的工艺参数(产物)还原糖变化仍是采用离线分析(人工取样、化验)，不能连续跟踪动态变化、及时反映生化过程状态，并且人为测定误差较大，给生产管理和过程控制带来很多麻烦，也影响了自动控制技术的广泛应用。还原糖在线检测已成为我国淀粉糖生产过程控制的关键技术。
随着生物技术与计算机技术的发展和结合，生化过程的控制和最优化已从靠经验管理向用微机管理的方向发展。应用在线测控系统，取样、检测、信号处理、反馈控制等过程可连续迅速、准确完成，有利于提高企业管理水平，提高产品的产量和质量。
发明内容
本实用新型解决已有技术的不足，提供一种连接淀粉水解生产线，能够连续检测出淀粉的水解工艺过程中还原糖生成量的还原糖在线自动检测装置。
本实用新型的技术特征是根据裴林试剂测定还原糖基本原理，设计出与计算机相连接的还原糖分析检测单元和与生物反应器(水解罐)相连接的自动取样、过滤，自动稀释和进样机构，采用计算机程序控制快速、准确地在线检测还原糖的变化，并打印出结果。
还原糖测定单元包括一个圆柱型滴定反应池；滴定池左右两侧有入射光源和光电转换器，在入射光源和光电转换器之间有一个筛网型光通道，即能保证液体的流动，又能避免加热气泡等杂色光的干扰；将光源和光敏器件安装于滴定池两侧，用自动控制系统检测光敏器件产生的电压。随着滴定过程中颜色的变化，检测电压也相应改变，在滴定过程中，溶液颜色逐渐变化兰色→深兰色→浅兰色→紫红色→淡紫红色，在滴定终点时突然变化至无色透明。颜色的突变和电压的突变一致，由此确定滴定终点。根据标准液(S)消耗量，计算出被滴定样品的含量。滴定池前后两侧有液体进出管道，多个蠕动泵可自动加入试剂、标准液、滴定液、完成清洗和排空。
试剂包括(1)费林甲液硫酸铜35g，1％次甲基兰溶液5mL，共溶后定容至1000mL。(2)裴林试剂氢氧化钠126.4g，酒石酸甲钠17g，亚铁氢化钾9.4g，共溶后定容至1000mL。(3)100g/L标准葡萄糖溶液。
连接包括样品循环、过滤、取样、稀释、进样部分。还原糖测定和糖化罐连接装置由计算机控制按照设定程序运行。自动控制单元包括电源电路、控制板、显示面板、打印机以及接口驱动电路等，按设定时间进行样品循环、取样、经定量稀释后将样品输送到生化反应控制器；控制滴定池液体的进出、液体温度、搅拌，自动确定滴定终点，并将化学反应信息转化成电信号，经放大、转换成数字信息，自动计算和显示水解过程还原糖的变化量。
综上所述，一种还原糖在线自动检测装置，其特征是由样液处理单元、样液测定单元、计算机及控制接口三部分连接构成样液处理单元包括与各水解罐分电磁阀相联的总控电磁阀、总控电磁阀联通取样蠕动泵，取样蠕动泵、蒸馏水罐连接稀释蠕动泵，稀释蠕动泵出口经管道与样液测定单元的反应池联通；样液测定单元包括透明的反应池，反应池底部有搅拌机构，反应池内安装有加热器和温度传感器，反应池的两侧分别装有光源和光电池，反应池与稀释蠕动泵、滴定蠕动泵、试剂蠕动泵的输出管道联通，反应池一侧有管道与清洗蠕动泵相通，反应池底有管道与排空蠕动泵相通；计算机及控制接口包括微处理器、键盘、显示器、打印机构成，温度传感器、光电池经模/数转换器与微处理器构成输入回路，微处理器的控制端与加热器、搅拌机构的电机连接构成控制回路，微处理器的控制端经光电隔离器与驱动器相连，分别与取样蠕动泵、稀释蠕动泵、滴定蠕动泵、试剂蠕动泵、清洗蠕动泵、排空蠕动泵、分罐电磁阀、总控电磁阀构成控制回路。
本实用新型工作时，接通电源(220)，“电源”灯亮，进入待机状态(目的是使检测系统进入稳定状态，同时可进行功能的设定和测定方式选择，未设定时，开机后将进入上次最后一种测定时所设定的模式或固定值)。
程序设定F0---(X1)--→取样蠕动泵、试剂蠕动泵、滴定蠕动泵、排空蠕动泵，转动(将管道内气泡排空后充满液体)；F1---(X2)--→排空蠕动泵(X2)秒F2---(X3)--→清洗蠕动泵+排空蠕动泵(X3)秒，F3---(X4)--→清洗蠕动泵(X4)秒F4---(X5)--→滴定蠕动泵启动，转动时间为(X5)秒，；每次滴定蠕动泵滴定完成后，启动取样蠕动泵(X7)秒；F5---(X6)--→每间隔(X6)秒启动一次；F6---(X7)--→试剂蠕动泵(X8)秒；F7---(X8)-→第一次测定完成后，每间隔(X9)秒，测定一次；F8---(X9)-→从在线系统启动开始，每测定(X10)次，自动定标一次F9---(X10)-→标准液值FA---采样电压FB---时间设定FC---测定结果显示开机按“开/关”键，“开/关”指示灯(2)亮。同时自动启动准备程序(目的是使液体系统进入正常工作状态，同时自动定标，样品取样及稀释完成)。
启动取样蠕动泵、试剂蠕动泵、滴定蠕动泵、排空蠕动泵转动时间为(X1)秒；→排空蠕动泵(X2)秒，→清洗蠕动泵+排空蠕动泵(X3)秒，→清洗蠕动泵(X4)秒→排空蠕动泵(X2)秒；定标、样品取样及稀释取样蠕动泵启动，转动时间为(X5)秒，每间隔(X6)秒启动一次，每次为(X5)秒；每次取样蠕动泵完成后，启动稀释蠕动泵(X7)秒-→试剂蠕动泵(X8)秒→停止转动后，搅拌电机开始转动，光电检测装置开启(检测指示灯亮)，屏幕显示零。同时自动控温装置启动，加热开始，到达预定温度后，加热停止；→滴定蠕动泵开始转动，检测装置一直监测光电池压变化的速率，按采样公式计算，当单位时间内的变化值达到最大(即检测电压的变化速率达到最大，此时反应液由蓝色变为无色或由浅色变深色)，按采样方式判断终点，光电检测装置关闭(相关指示灯灭)，自动控温装置关闭，滴定蠕动泵停止转动，屏幕上显示测定结果。搅拌电机停止转动。该程序再自动重复进行(2)次，最后二次的结果为定标值。
定标完成后，将管道中的相应的电磁阀打开与糖化罐接通，样品取样、稀释自动完成，在线系统进入连续的循环测定程序，测定过程同定标，测定完成后由计算机完成结果计算和显示。
根据生产需要，可以设定每间隔(X9)时间，自动测定一次。接通电源；按“开机”；近年来，随着生物技术与计算机技术的发展和结合，生化过程的控制和最优化已从靠经验管理向用微机管理的方向发展。如何实现淀粉糖及发酵生产的在线检测和自动控制已成为国内外研究的热点，很多的控制模型已在实际生产中应用。这些控制系统主要依靠常规的物理或化学传感器建立起来的计算机控制模型，在实际生产中，重要的生化指标还原糖的含量变化仍依靠手工取样测定。但实际上，淀粉糖生产和发酵生产是一个实时、非线性、多变量输入输出的动态生化过程。自动控制的目的就是控制底物的消耗和产物的生成，以达到提高产量，降低成本的目的。还原糖作为产物(淀粉糖生产)或底物(发酵生产)则是这一生化过程中的最直接的控制指标。由于我国目前没有实用性的还原糖在线检测技术，还原糖的检测仍依靠人工测定完成。因此，目前的各种自动控制技术仅限于计算机模型的改进和完善，没有形成完整的闭环控制体系。还原糖在线检测技术已成为提高自动控制水平的最关键的技术之一。与已有技术相比本实用新型性能稳定，结果可靠，还原糖测定的准确度为0.24％以内，精密度2.32％；测定速度快，在线检测滞后时间不超过7分钟；不受样品颜色和浊度的影响。消除了人为测定的误差，可快速、准确地在线检测还原糖的变化。且操作简单、设备成本和测试、维护成本低、实用性强。为淀粉糖生产提供了一种新的在线检测技术。在食品、发酵、医药等行业具有广阔的应用前景。
附图1是本实用新型的结构示意图。其中带箭头的实线为管路连接结构示意；实线框内为各构成单元结构示意；虚线为电气连接结构示意。附图2是计算机及控制接口的输入输出结构示意图。图中1总控电磁阀、2取样蠕动泵、3蒸馏水罐、4稀释蠕动泵、5清洗蠕动泵、6光源、7滴定蠕动泵、8反应池、9搅拌电机、10排空蠕动泵、11试剂蠕动泵、12光电池、13打印机、14CPU、15加热器、16温度传感器、17分罐电磁阀、18键盘、19显示器、20光电隔离器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步介绍一种还原糖在线自动检测装置，其特征是由样液处理单元、样液测定单元、计算机及控制接口三部分连接构成样液处理单元包括与各水解罐分罐电磁阀17相联的总控电磁阀1、总控电磁阀1联通取样蠕动泵2，取样蠕动泵2、蒸馏水罐3连接稀释蠕动泵4，稀释蠕动泵4出口经管道与样液测定单元的反应池8联通；样液测定单元包括透明的反应池8，反应池8底部有搅拌电机9，反应池8内安装有加热器15和温度传感器16，反应池8的两侧分别装有光源6和光电池12，反应池8与稀释蠕动泵4、滴定蠕动泵7、试剂蠕动泵11的输出管道联通，反应池8一侧有管道与清洗蠕动泵5相通，反应池8底有管道与排空蠕动泵10相通；计算机及控制接口包括微处理器CPU、键盘18、显示器19、打印机13构成，温度传感器16、光电池12经模/数转换器A/D与微处理器构成输入回路，微处理器的控制端与加热器15、搅拌电机9连接构成控制回路，微处理器的控制端经光电隔离器20与驱动器相连，分别与取样蠕动泵2、稀释蠕动泵4、滴定蠕动泵7、试剂蠕动泵11、清洗蠕动泵5、排空蠕动泵10、总控电磁阀1、分罐电磁阀17构成控制回路。
各部分的主要功能分别是分罐电磁阀、总控电磁阀在微处理器的控制下打开或关闭各水解罐与总控电磁阀的通道。
取样蠕动泵在微处理器的控制下将相应水解罐的样液输送到稀释蠕动泵。
稀释蠕动泵在微处理器的控制下将蒸馏水罐和取样蠕动泵的样液混合稀释输送到反应池。
加热器在微处理器的控制下对反应池中的样液加温。
搅拌电机在微处理器的控制下对反应池中的样液进行充分搅拌。
温度传感器向微处理器传送温度信号。
试剂蠕动泵在微处理器的控制下向反应池内加入试剂。
滴定蠕动泵在微处理器的控制下向反应池内加入滴定液。
光电池在微处理器的控制下检测滴定状态，向微处理器传送滴定信号。
清洗蠕动泵在微处理器的控制下向反应池内注入清洗水流。
排空蠕动泵在微处理器的控制下将反应池内的清洗水排空。
权利要求1.一种还原糖在线自动检测装置，其特征是由样液处理单元、样液测定单元、计算机及控制接口三部分连接构成样液处理单元包括与各水解罐分罐电磁阀(17)相联的总控电磁阀(1)、总控电磁阀(1)联通取样蠕动泵(2)，取样蠕动泵(2)、蒸馏水罐(3)连接稀释蠕动泵(4)，稀释蠕动泵(4)出口经管道与样液测定单元的反应池(8)联通；样液测定单元包括透明的反应池(8)，反应池(8)底部有搅拌电机(9)，反应池(8)内安装有加热器(15)和温度传感器(16)，反应池(8)的两侧分别装有光源(6)和光电池(12)，反应池(8)与稀释蠕动泵(4)、滴定蠕动泵(7)、试剂蠕动泵(11)的输出管道联通，反应池(8)一侧有管道与清洗蠕动泵(5)相通，反应池(8)底有管道与排空蠕动泵(10)相通；计算机及控制接口包括微处理器(CPU)、键盘(18)、显示器(19)、打印机(13)构成，温度传感器(16)、光电池(12)经模/数转换器(A/D)与微处理器构成输入回路，微处理器的控制端与加热器(15)、搅拌电机(9)连接构成控制回路，微处理器的控制端经光电隔离器(20)与驱动器相连，分别与取样蠕动泵(2)、稀释蠕动泵(4)、滴定蠕动泵(7)、试剂蠕动泵(11)、清洗蠕动泵(5)、排空蠕动泵(10)、总控电磁阀(1)、分罐电磁阀(17)构成控制回路。
专利摘要本实用新型公开了一种连接淀粉水解生产线，能够连续检测出淀粉的水解工艺过程中还原糖生成量的还原糖在线自动检测装置。属于生化检测仪器技术领域。是由样液处理单元、样液测定单元、计算机及控制接口三部分连接构成，根据裴林试剂测定还原糖基本原理，与计算机相连接的还原糖分析检测单元和与生物反应器相连接的自动取样、过滤，自动稀释和进样机构，采用计算机程序控制快速、准确地在线检测还原糖的变化，并打印出结果。具有性能稳定，结果可靠，且操作简单、设备成本和测试、维护成本低、实用性强。为淀粉糖生产提供了一种新的在线检测技术。在食品、发酵、医药等行业具有广阔的应用前景。
文档编号G01N31/16GK2634481SQ0321700
公开日2004年8月18日 申请日期2003年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者史建国, 马耀宏, 杨燕, 张利群, 孟庆军, 杨俊慧 申请人:山东省科学院中日友好生物技术研究中心