CS255986B1

CS255986B1 - Gas phase ethanol detector

Info

Publication number: CS255986B1
Application number: CS859382A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Pavlicek; Bohuslav Dolezal; Miroslav Marek; Miloslav Stastny; Radko Volf; Oldrich Gilar; Pavel Jursa
Original assignee: Zdenek Pavlicek; Bohuslav Dolezal; Miroslav Marek; Miloslav Stastny; Radko Volf; Oldrich Gilar; Pavel Jursa
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS938285A1

Abstract

Detektor ethanoLu v plynné ť-ízi je tvořen pracovní komůrkou, v niž jsou umístěny dva teplotní elementy - měrný a referenční. Na měrný teplotní element je nanesena vrstva s imobilizovaným enzymem, například alkoholoxidázou, na referenční teplotní element je nanesena stejná vrstva s dezaktivovaným enzymem. Oba teplotní elementy jsou zapojeny do měrného můstku. Pomocí jeho rozvážení je vyhodnocován obsah plynného ethanolu v pracovní komůrce detektoru.The detector of ethanol in gaseous phase consists of a working chamber in which two temperature elements are placed - measuring and reference. A layer with an immobilized enzyme, for example alcohol oxidase, is applied to the measuring temperature element, and the same layer with a deactivated enzyme is applied to the reference temperature element. Both temperature elements are connected to a measuring bridge. By weighing it, the content of gaseous ethanol in the detector's working chamber is evaluated.

Description

Vynález se týká detektoru ethanolu v plynné fázi na bázi enzymatické oxidace ethanolu.The invention relates to a gas-phase ethanol detector based on the enzymatic oxidation of ethanol.

Analytické stanovení ethanolu v plynné směsi lze uskutečnit celou řadou způsobů. Jsou známy a ověřeny především spektroskopické a chromatografické metody jeho detekce, a to v širokém koncentračním rozmezí od několika setin až po desítky procent. Nevýhodou zařízení využívaných pro tyto metody-je jednak jejich složitost a jednak skutečnost, že nejsou vhodná pro použití v terénu jako přenosná zařízení.Analytical determination of ethanol in a gas mixture can be accomplished in a number of ways. Especially spectroscopic and chromatographic methods of its detection are known and verified in a wide concentration range from several hundredths to tens of percent. The disadvantages of the devices used for these methods are both their complexity and the fact that they are not suitable for field use as portable devices.

Ze známých detektorů ethanolu v plynné fázi jsou to především výrobky firmy Dráger, označované jako Alcotest 703 10 a firmy Lion Laboratories Ltd., známé jako Alcometer. Tyto výrobky jsou založeny na anorganickém polovodičovém detektoru, jejich nevýhodou je však citlivost nejen na ethanol, ale současně i na aceton a na další organické páry a plyny, jako je například ethylen, metan atd.Among the known ethanol detectors in the gas phase, these are primarily the products of Dráger, referred to as Alcotest 703 10, and of Lion Laboratories Ltd., known as Alcometer. These products are based on an inorganic semiconductor detector, but their disadvantage is their sensitivity not only to ethanol but also to acetone and other organic vapors and gases such as ethylene, methane, etc.

Relativně novým způsobem identifikace a především kvantitativního stanovení řady organických látek se jeví jejich analýza pomocí enzymů. Podstatou těchto, v analytice perspektivních postupů, je skutečnost, že řada zajímavých látek může být oxidována, případně podléhat jiné látkové změně za normálních podmínek pouze v přítomnosti odpovídajícího enzymu. Tyto enzymem zprostředkované látkové přeměny jsou doprovázeny v závislosti na typu použitého enzymu, bud úbytkem kyslíku přítomného ve směsi s alkoholem, nebo změnou spektroskopických vlastností směsí po reakci, ve většině případů však dochází k významným energetickým efektům.Enzyme analysis appears to be a relatively new way of identification and, above all, quantitative determination of a number of organic compounds. The essence of these, in analytical perspective processes, is that a number of interesting substances can be oxidized or possibly subject to other substance changes under normal conditions only in the presence of the corresponding enzyme. These enzyme-mediated metabolisms are accompanied, depending on the type of enzyme used, either by the loss of oxygen present in the mixture with the alcohol or by changing the spectroscopic properties of the mixtures after the reaction, but in most cases there are significant energy effects.

Uvedené nedostatky odstraňuje detektor ethanolu v plynné fázi podle vynálezu, jehož podstatou je, že na teplotní element je nanesena vrstva s zmobilizovaným enzymem alkoholoxidázou nebo alkoholdehydrogenázou. Detektor ethanolu v plynné fázi může být vytvořen také tak, že u prvního teplotního elementu je umístěn ještě druhý teplotní element, jehož pracovní část může být popřípadě také pokryta zmobilizovaným enzymem stejným jako u prvního teplotního elementu a tento enzym je trvale dezaktivován.These drawbacks are eliminated by the gas-phase ethanol detector according to the invention, which is based on the fact that a layer with a mobilized enzyme alcohol oxidase or alcohol dehydrogenase is applied to the temperature element. The ethanol detector in the gas phase can also be designed such that a second temperature element is located at the first temperature element, the working part of which may optionally also be covered with the immobilized enzyme the same as the first temperature element and the enzyme is permanently deactivated.

Základní výhoda detektoru ethanolu v plynné fázi podle vynálezu spočívá v tom, že probíhá exotermní reakce ethanolu selektivně katalyzována enzymem, což umožňuje sledovat obsah ethanolu v plynné fázi, která obsahuje i další složky, které mohou oxidovat, nebo které poskytují při spektrometrické analýze signály rušící správné vyhodnocení spektroskopických signálů ethanolu.Detektor ethanolu v plynné fází podle vynálezu byl odzkoušen na příkladném provedení, které je uvedeno na obr. 1 a obr. 2.The main advantage of the gas-phase ethanol detector according to the invention is that the exothermic reaction of ethanol is selectively catalyzed by the enzyme, which allows monitoring the ethanol content of the gas phase which contains other components which can oxidize or give signals interfering with correct spectroscopic analysis. evaluation of the spectroscopic signals of ethanol. The gas-phase ethanol detector according to the invention was tested in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2.

Detektor ethanolu v plynné fázi na obr. 1 je tvořen pracovní komůrkou £, která je zhotovena z vhodně izolačního materiálu, například teflonu, opatřenou otvorem £ pro vstup a otvorem £ pro výstup sledované fáze. V pracovní komůrce £ jsou umístěny první teplotní element £, tvořený měrným termistorem, a druhý teplotní element 5, tvořený referenčním termistorem, přičemž na pracovní část 6. prvního teplotního elementu £ je zmobilizován vhodný enzym, například alkoholoxidáza, na pracovní část £ druhého teplotního elementu £ je zmobilizován typově stejný enzym, který je trvale dezaktivován.The gas-phase ethanol detector in FIG. 1 is constituted by a working chamber 6 which is made of a suitably insulating material, for example Teflon, having an inlet opening 6 and an outlet opening 6 for the phase of interest. In the working chamber 6 a first temperature element 6 constituted by a specific thermistor and a second temperature element 5 constituted by a reference thermistor are placed, wherein a suitable enzyme, for example an alcohol oxidase, is immobilized on the working part 6 of the first temperature element 6 to the working part 6 of the second temperature element. The same type of enzyme is immobilized and is permanently inactivated.

Uspořádání detektoru ethanolu v plynné fázi na obr. 2 je uvedeno pro případ, kdy je zapotřebí sledovat obsah ethanolu v mediu, které neobsahuje dostatečné množství vlhkosti nutné pro správnou funkci enzymu.The arrangement of the gas-phase ethanol detector in Fig. 2 is given when it is necessary to monitor the ethanol content in a medium which does not contain enough moisture necessary for the proper functioning of the enzyme.

Detektor ethanolu v plynné fázi je tvořen stejnými díly jako v prvém případě a v pracovní komůrce £ je navíc umístěna přívodní rozdvojená kapilára 9. zhotovená z tepelně izolačního materiálu - z teflonu nebo skla, která je napojena na zásobník £ vodného roztoku a dotýká se vrstev zmobilizovaného enzymu na obou pracovních částech £ a £ teplotních elementů £ a 5.The ethanol detector in the gas phase is made up of the same parts as in the first case and, in addition, a working bifurcated capillary 9 made of thermally insulating material - Teflon or glass is placed in the working chamber. of the enzyme on both working portions 6 and 6 of the temperature elements 6 and 5.

Při vstupu plynného ethanolu do pracovní komůrky 1^ dochází vlivem enzymu, který je imobilizován na pracovní části 6 prvního teplotního elementu _4, k bezplamennému spalování ethanolu s kyslíkem, čímž dochází ke zvýšení teploty měrného termistoru - prvního teplotního elementu 4. První teplotní element £ je zapojen do měrného můstku s druhým teplotním elementem 5, pokrytým vrstvou s dezaktivovaným enzymem, necitlivým tedy na ethanol. Rozvážení měrného můstku je pak vyhodnocováno a je úměrné množství plynného ethanolu v pracovní komůrce detektoru ethanolu v plynné fázi.Upon entry of the gaseous ethanol into the working chamber 1, the enzyme which is immobilized on the working portion 6 of the first temperature element 4 causes flame-free combustion of ethanol with oxygen, thereby increasing the temperature of the specific thermistor - the first temperature element 4. connected to a measuring bridge with a second temperature element 5, covered with a layer with an inactivated enzyme, thus insensitive to ethanol. The weighing bridge is then evaluated and is proportional to the amount of ethanol gas in the working chamber of the gas-phase ethanol detector.

Claims

A gas-phase ethanol detector comprising a working chamber in which at least one temperature element is located, characterized in that a layer with immobilized enzyme alcohol oxidase or alcohol dehydrogenase is applied to the working part (6) of the temperature element (4).

2. The gas-phase ethanol detector according to claim 1, characterized in that a second temperature element (5) is provided at the first temperature element (4), the working part (7) of which is optionally covered with a layer with the same immobilized enzyme as the working temperature. part (6) of the first temperature element (4), the layer being permanently deactivated.

2 drawings