一种体外厌氧发酵温室气体实时检测装置及检测方法

摘要

本发明公开了一种体外厌氧发酵温室气体实时检测装置，包括胃肠道微生物、发酵培养底物和发酵瓶，还包括用于给发酵瓶进行加热保温的水浴锅、用于吸收发酵瓶排除气体的真空样品瓶、用于连通真空样品瓶和发酵瓶的导管、用于控制导管通断的电磁阀和用于检测发酵瓶内气压并控制电磁阀的压力检测装置。还公开了一种体外厌氧发酵温室气体实时检测方法，通过测量发酵瓶内的气压值计算体外厌氧发酵气体产量；控制电磁阀排放气体到样品瓶直至发酵瓶内的气压恢复大气压；厌氧发酵反应完成后计算发酵产生的气体总体积及甲烷和氢气等各组分体积。

主权项

1.一种基于体外厌氧发酵温室气体实时检测装置的检测方法，体外厌氧发酵温室气体实时检测装置，包括设置有胃肠道微生物（1）和发酵培养底物（2）的发酵瓶（3），还包括用于给发酵瓶（3）进行加热保温的水浴锅（4）、用于吸收发酵瓶（3）排除气体的真空样品瓶（5）、用于连通真空样品瓶（5）和发酵瓶（3）的导管（6）、用于控制导管（6）通断的电磁阀（7）和用于检测发酵瓶（3）内气压并控制电磁阀（7）的压力检测装置；压力检测装置包括用于检测发酵瓶（3）内气压的压力传感器（8）、用于读取压力传感器数据并根据压力传感器数据输出控制信号的气体数据读取装置（9）和用于对控制信号进行波形转换并输出到电磁阀（7）的数字信号转换装置（10）；导管（6）为两根，所述的电磁阀（7）为两通电磁阀，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在发酵瓶（3）内放置发酵培养底物（2）和胃肠道微生物（1），发酵瓶（3）通过导管连接压力传感器（8），将发酵瓶（3）通过电磁阀（7）与真空样品瓶（5）连通；步骤2、测量发酵瓶（3）内的气压值，通过测得的气压值计算胃肠道微生物产生的发酵气体；步骤3、控制电磁阀（7）将发酵瓶（3）内的发酵气体排放到真空样品瓶（5）直至发酵瓶（3）内的气压恢复大气压，若排气后，发酵过程被终止，根据气体排放次数、发酵累计产生的发酵气体体积和各真空样品瓶（5）中的甲烷、氢气和二氧化碳的含量计算发酵累计产生的甲烷、氢气和二氧化碳的体积；若排气后，发酵过程没有结束，则更换真空样品瓶（5），返回步骤2，时间t时，累积气体量可由以下公式计算：$V_{\mathrm{at}}=P_t\frac{V_h}{P_a}+n{V}_r$V_at为发酵累积气体量，P_t为发酵瓶中的相对压力，V_h发酵瓶顶部空间的体积，P_a为1个大气压，n为经两通电磁阀释放气体的次数，V_r为电磁阀（7）释放的气体体积；累积气体组分可由以下公式计算：$V_{\mathrm{Xat}}=(P_t\frac{V_h}{P_a}+V_h)C_{\mathrm{Xt}}+\underset{i=1}{\overset{i=n}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{Xi}}{V}_r$其中，V_Xat为发酵气体组分x累积气体量，x为甲烷、氢气或二氧化碳，P_t为发酵瓶中的相对压力，V_h为发酵瓶顶部空间的体积，P_a为1个大气压，C_Xt为t时刻点时发酵气体组分x的含量，C_Xi为第i次放气时发酵气体组分x的含量；n为经两通电磁阀释放气体的次数，V_r为电磁阀（7）释放的气体体积。