[发明专利]多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物测量领域，具体涉及多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测方法，同时还涉及多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测装置，适用于检测厌氧发酵时排放的温室气体。

背景技术

体外胃肠道微生物厌氧发酵技术是反刍动物营养学和温室气体生成研究的一个重要研究手段。体外胃肠道微生物厌氧发酵技术不仅要关注于其发酵温室气体总量，其气体各组分研究对于环境保护、家畜温室气体减排和家畜能量利用效率非常重要。

杨红建等(专利号：200610011301)使用压力传感器实现了对体外胃肠道微生物发酵气体产生量的实时检测。但是，该装置只适用于对发酵气体总量的实时观测，没有涉及发酵气体甲烷和氢气各组分的检测。

王敏等(专利号：201210284927.3)建立一套体外厌氧发酵温室气体实时检测装置与方法。该发明实现了厌氧发酵温室气体的实时检测，但无法实现在线检测。原因，发明中发酵气体需要真空瓶保存，继而利用气相色谱仪测定各温室气体组分，增加了试验误差的风险。真空瓶需要人工收集，其测定时间存在一定的滞后性。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供了一种多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测方法，该方法操作简便、数据精确、人为误差小，实现了气体自动采集、进样和分析测定，可获取连续的温室气体生成曲线。

本发明的另一个目的在于提供了一种多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测装置，该装置结构简单、使用方便、自动化程度高，实现了厌氧发酵瓶与气相色谱仪相连，并通过PC机调控厌氧发酵瓶放气和启动气相色谱仪测定温室气体的组成。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种多通道厌氧发酵温室气体全自动在线检测方法，其步骤是：

A、各通道三通电磁阀接通相应压力传感器与厌氧发酵瓶，压力传感器测定厌氧发酵瓶中的压力，并将其转换成为1-5V的电子信号；

B、所有通道电子信号通过信号线集成在电路板中进行处理并转化成数字信号，又通过数据线连接到PC机上，PC机对信号进行分析、处理、显示、储存并计算气体产量，同时也可以控制三通电磁阀开关；

其中，第n次排气时，累积气体产量(V_n,ml)计算方法为：

Vn=Σi=1i=nαPi]]>

公式中，α为压力与气体产量间的转化系数(ml/kPa)，P_i为第i次排气时厌氧发酵瓶中的相对压力(kPa)。

C、气体进入气相色谱分析需要一定压力(>3kPa)，设定厌氧发酵瓶的排气条件为9kPa(大约7ml气体)；当厌氧发酵瓶中压力小于9kPa时，回到步骤A；当厌氧发酵瓶中压力大于9kPa时，厌氧发酵瓶排气条件满足；

D、当厌氧发酵瓶排气条件满足并成为唯一满足条件的厌氧发酵瓶通道时，该厌氧发酵瓶进行排气、启动气相色谱仪测定并完成气体组份测定。如果多个通道的厌氧发酵瓶排气条件满足时，PC机对各通道厌氧发酵瓶进行排序，按照厌氧发酵瓶先到条件先排原则，各厌氧发酵瓶依次排气、并启动气相色谱工作、完成气体组份测定。其中，排气、启动气相色谱仪测定并完成测定所需要的时间大约72秒钟；

其中，所述的通道数量确定方法为：厌氧发酵瓶成功排气时的压力要小于13kPa，以确保厌氧发酵瓶中培养的微生物活性不受压力影响。也就是说，厌氧发酵瓶等待排气时所产生的压力要小于4kPa。当厌氧发酵瓶为150ml且发酵液体系为60ml时，通道数量不超过40个可以满足该发明的要求；

其中，所述的厌氧发酵瓶排气过程为：PC机通过电路板将数据信号转化成15V脉冲电子信号控制该通道三通电磁阀开关，三通电磁阀关闭连接厌氧发酵瓶与压力传感器，连接厌氧发酵瓶与气相色谱仪相，该连接过程持续20秒，使得厌氧发酵瓶的压力彻底被释放出来；