[发明专利]一种检测D-果糖溶液浓度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶液浓度检测技术领域，尤其涉及一种检测D-果糖溶液浓度的装置和方法。

背景技术

现有的D-果糖溶液浓度检测技术方法有仪器分析检测法和化学检测法，仪器分析检测法虽然操作简单，但是存在检测精度低的缺陷；化学检测法存在操作繁琐，重复性差的不足。

中国专利公开号CN103528877，公开日2014年1月22日，发明的名称为一种小型生化反应器在线糖浓度检测系统，该申请案公开了一种小型生化反应器在线糖浓度检测系统，它主要由嵌入式模块、触摸屏、恒流泵、在线糖浓度分析仪以及离线糖浓度分析仪等组成，其中，触摸屏为人机接口，接受现场人员的设置和操作；嵌入式模块作为系统的控制单元，控制恒流泵的流速以及糖浓度分析仪的动作，采集在线糖分析仪的糖浓度检测值，对采集值进行在线校正，得到生化反应器内准确的糖浓度检测值，并能根据离线糖浓度分析仪的值对模型参数进行修正。其不足之处是，糖浓度分析仪的检测精度较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有D-果糖溶液浓度检测装置的检测精度较低的技术问题，提供了一种检测D-果糖溶液浓度的装置和方法，其能够快速准确的检测出D-果糖溶液的浓度。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种检测D-果糖溶液浓度的装置，包括计算机和数据采集装置，所述数据采集装置包括电化学工作站、容器、工作电极和对电极，所述容器顶部设有盖板，所述工作电极和对电极正对设置在盖板下方，所述盖板上设有导向槽，所述导向槽内设有可沿导向槽运动的输送机构，所述导向槽包括呈渐开线形状的通槽以及与通槽首尾相连的凹槽，所述工作电极顶部连接有第一连接柱，所述第一连接柱穿过盖板且位于通槽的渐开线基圆中心，所述第一连接柱与盖板转动连接，所述对电极顶部连接有第二连接柱，所述第二连接柱固定在输送机构上且穿过通槽，所述第一连接柱顶端通过伸缩杆与第二连接柱顶端固定连接，所述盖板连接有带动盖板上下运动的升降器，所述升降器通过连接件与容器侧壁固定连接，所述容器底部设有搅拌机构，所述计算机分别与电化学工作站、输送机构、搅拌机构和升降器电连接，所述电化学工作站还分别与工作电极和对电极电连接。

在本技术方案中，取25ml的0.1mol/L NaOH溶液加入容器内，电化学工作站在工作电极和对电极之间施加+0.5V的恒电压。取0.05ml的0.1mol/L D-果糖溶液加入容器内，搅拌机构工作将溶液搅拌均匀，计算机通过输送机构带动对电极沿通槽运动，调整对电极与工作电极之间的距离，同时计算机通过电化学工作站检测对电极位于不同位置时的电流密度值，使对电极停留在最大电流密度值所对应的位置，然后计算机通过升降器带动盖板上下运动，从而调整工作电极和对电极浸入容器内溶液的深度，检测工作电极和对电极浸入溶液不同深度时的电流密度，最后使工作电极和对电极浸入溶液的深度为电流密度处于最大值处，并记录该电流密度值S(t)及容器内溶液的D-果糖浓度X。

通槽呈渐开线形状，对电极沿渐开线运动，逐渐增大对电极与工作电极之间的距离。渐开线形状的通槽有利于更精确的控制对电极与工作电极之间的距离。第一连接柱顶端通过伸缩杆与第二连接柱顶端固定连接，对电极沿通槽运动时，伸缩杆自由伸缩，同时伸缩杆带动第一连接柱转动，第一连接柱带动工作电极同步转动，从而使对电极与工作电极始终保持正对设置，保证检测的精确性。

接着，每间隔55秒取0.05ml的0.1mol/L D-果糖溶液加入容器内并搅拌均匀，计算机通过电化学工作站检测一次电流密度，如此循环检测9次，并记录每一次检测的电流密度值S(t)及其对应的容器内溶液的D-果糖浓度X。

计算机将检测的10个电流密度值S(t)分别代入二阶线性系统随机共振模型，计算出10个信噪比特征值SNR_特征，结合对应的10个容器内溶液的D-果糖浓度X，线性拟合得到浓度计算公式：SNR_特征＝0.75027+3.88974X。

然后，将容器清洗干净，将待测D-果糖溶液加入容器内，计算机通过电化学工作站检测一次电流密度，将检测的电流密度值S(t)代入二阶线性系统随机共振模型，计算得到信噪比特征值SNR_特征，将信噪比特征值SNR_特征代入浓度计算公式：SNR_特征＝0.75027+3.88974X，计算出D-果糖溶液的浓度。

作为优选，所述工作电极为泡沫铜电极，所述对电极为铂片电极。