Fermentor építés – (1. rész) – Automata titrátor

Az első részben a pH automatikus beállításáról lesz szó, ehhez a következő összeállítást fogjuk használni:

titrátor

Alkatrészlista:

• Raspberry Pi 2 Model B

• Watson-Marlow 120 cased pumps 120U/R

• EZO pH Circuit

• IKA-mágneses-keverő

• Router

• Összekötő kábelek, ellenállások, csövek

 

Videó

A pumpa

AUTO módba kapcsolva a  female 15-pin D-connector-on keresztül lehetőségünk van kommunikálni a pumpával. A raspberry-ről érkező jellel ki-be tudjuk kapcsolni, és a megfelelő ellenállást használva a bemeneti feszültség értékének változtatásával a pumpa sebességét is tudjuk szabályozni.

pumpa pinkiosztása

A raspberry 21-es pinje egy 100K (97,6K mért) és egy 0-180K változtatható ellenálláson keresztül megy a pumpa 2-es pinjébe, a pumpa 10-es kimenete meg lemegy a földre. A feszültség 0-10V közötti változtatásával tudjuk szabályozni a pumpa sebességét.

Gyakorlati megfigyelés alapján a pumpa forgási sebességét 4,4-9,4 rpm közé állítottam be, amit a változtatható ellenállással tudunk szabályozni, ha ez 0kΩ akkor 9,4rpm, ha 180kΩ akkor 4,4, ezt a pumpa elég stabilan tudja tartani. Az átpumpált folyadékmennyiséget is meg kellett mérni, mivel ez nagyban függ az alkalmazott cső típusától, átmérőjétől → kalibrálás szükséges.

Masterflex 13 csövet használva ez a érték 10mL/12min 30sec adódott 9,4rpm-en

A 21-es pin, ha 1-re van húzva akkor 5V-on van

Alkalmazott ellenállás   Pin 2 bemeneti feszültsége (V)   Pin 2 bemeneti áramerőssége   rpm
100K   0,53   16mA   9,4
280K   0,29   8mA   4,4
0K   5V   N/A   88*

*Számolt érték

Az oldatok 

bromocresolpurple1A főzőpohárban 50ml 0,01 mólos HCl oldat van, egy kis brómkrezol lila indikátorral megfestve, hogy kicsit vizuálisabb legyen a pH érték változása. Ez az indikátor széles körben alkalmazott mikrobiológiai területeken, semmiféle toxicitása nincs a sejtekre (én csak E.coli-n teszteltem), átcsapási tartománya 5,2-6,8 között van. A fecskendőben 0,1 mólos nátrium-hidroxid oldat van, ezt fogja adagolni a titrátor a meghatározandó oldathoz. Ami a videóról látszik, a program elindítása után a nátrium-hidroxid adagolása elindul, a kezdeti pH érték kb. 2,5. A NaOH oldat adagolása addig folytatódik amíg a pH eléri a 6-ot  (ez a beállított érték). Mivel a rendszer válaszideje 2mp ezért az átcsapás után 2-3 cseppel túl lett titrálva az oldat, a pH majdnem 10-re felment.

A titrálási görbe

Első körben erős savat titrálunk erős bázissal, itt az átcsapási tartomány elég szűk határok között mozog, így a pH hirtelen változik.

titralas

Lassú emelkedés után hirtelen megugrik, majd stabilizálódik. Ezután néhány csepp citromlevet adtam az oldathoz, a pH kb. 3-ra esett vissza, az áramkör megkapta a jelet, a pumpa bekapcsolt. A citrom 6-7% szabad citromsavat és kb. 1% aszkorbinsavat tartalmaz.

Mivel itt gyenge savat titrálunk erős bázissal a titrálási görbe másképp néz ki a kialakuló puffer hatás miatt. A pH emelkedés közel lineáris, jól látható, hogy a pH 6 értéket elérve  a pumpa leáll, nincs éles pH érték változás. A végpont pontosan 6-nál van. Szerencsére a fermentációnál mindig puffer oldatokkal dolgozunk, így ez az összeállítás tökéletesen megfelel az igényeinknek.

Adatmegjelenítés

A mért értékeket interneten keresztül könnyen lekérdezhetjük, így bármikor, bárhonnan beavatkozhatunk.

pH vizualizálás

A mért értékeket természetesen grafikusan is megjeleníthetjük, majd a korábban mért értékekkel könnyen összehasonlíthatjuk.

chart

59:24-nél az látszik, amikor néhány csepp citromlevet adtam az oldathoz.

A raspberry

(Raspberry Pi 2 Model B, 1GB Ram)

Oprendszer, apache, php, mysql installálására nem térek ki, erről mindent meg lehet találni más oldalakon. Nagyvonalakban:

• RASPBIAN JESSIE letölt

• 16GB SD kártyára kiír pl. ezzel: Win32DiskImager-0.9.5-install.exe

• Raspberry elindít, majd a partíciót ki kell terjeszteni, mert csak 3GB       kb. → https://www.youtube.com/watch?v=iQWjBzxzHmQ

• Install apache, php → https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/web-server/apache.md

• mysql → http://pimylifeup.com/raspberry-pi-mysql-phpmyadmin/

Kód

Szerver oldali kód jelenleg így néz ki:

 

Kapcsolódó fórum

http://weblaboratorium.hu/forums/topic/fermentor-2/

 

folyt. köv…

Share This:

 
Loading Facebook Comments ...

Leave a Comment