Un laser Rapid Probing Metodo Facilita la determinazione non invasiva e senza contatto di Leaf Proprietà termiche

Johannes F. Buyel; Hannah M. Gruchow; Martin Wehner

doi:10.3791/54835

Articolo metodologico

Un laser Rapid Probing Metodo Facilita la determinazione non invasiva e senza contatto di Leaf Proprietà termiche

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DOI:

10.3791/54835

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7 gennaio 2017

Johannes F. Buyel¹^,² , Hannah M. Gruchow¹ , Martin Wehner³

¹Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., ²Institute for Molecular Biotechnology, RWTH Aachen University, ³Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

In questo articolo

Sommario

È stato sviluppato un metodo per determinare la capacità termica specifica e la conduttività termica del tessuto fogliare mediante sonda laser nel vicino infrarosso non invasiva e senza contatto, che richiede meno di 1 minuto per campione.

Abstract

Le piante possono produrre sostanze preziose come metaboliti secondari e proteine ricombinanti. La purificazione di questo dalla biomassa vegetale può essere semplificato mediante trattamento termico (scottatura). Apparecchiatura scottatura può essere progettato con maggiore precisione se le proprietà termiche delle foglie sono noti in dettaglio, cioè, il calore specifico e la conducibilità termica. La misurazione di queste proprietà è in termini di tempo e manodopera, e di solito richiede metodi invasivi che contattano direttamente il campione. Ciò può ridurre la resa del prodotto e può essere incompatibile con i requisiti di contenimento, ad esempio, nel contesto di buona fabbricazione. Per affrontare questi problemi, un non-invasiva, metodo senza contatto è stato sviluppato che determina la capacità termica specifica e conducibilità termica di un foglio della pianta intatta in circa un minuto. Il metodo prevede l'applicazione di un breve impulso laser di lunghezza e di intensità definito ad una piccola area dellacampioni di foglie, causando un aumento della temperatura che viene misurata utilizzando un sensore infrarosso vicino. L'aumento di temperatura è combinato con note proprietà foglia (spessore e densità) per determinare la capacità termica specifica. La conducibilità termica viene poi calcolato sulla base del profilo del calo di temperatura successiva, prendendo radiazione termica e scambio termico convettivo in considerazione. I calcoli associati e gli aspetti critici della manipolazione del campione sono discussi.

Introduzione

La lavorazione su larga scala di materiali biologici spesso richiede fasi di trattamento termico come pastorizzazione. L'attrezzatura per tali processi può essere progettato con maggiore precisione se le proprietà termiche dei materiali biologici sono ben caratterizzati, compresa la capacità di calore specifico (c _{p, s)} e la conducibilità termica (λ). Questi parametri possono essere determinati facilmente per liquidi, sospensioni e omogenati mediante calorimetria ^1. Tuttavia, la misurazione di tali parametri in campioni solidi può essere laborioso e spesso richiede il contatto diretto con il campione o addirittura la distruzion....