DE1913719A1

DE1913719A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Analyse von Fluessigkeiten durch mikrokalorimetrisches Messen des Waermeflusses der Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1913719A1
Application number: DE19691913719
Authority: DE
Inventors: Wadso Bertil Ingemar; Mouk Paul Robin
Original assignee: LKB Produkter AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1968-03-20
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1969-11-06
Also published as: FR2004343A1; US3552207A; SE329025B; JPS5146000B1; GB1257091A

Description

ύψΙ'.-Inq. Λ Grünecker Dr ir-j H. Kinkeldey

U .-"m; VJ. Sl wkmair 1 Q 1 ^ 7 1 Q

Η Mont,ion 22, Maximtlianstr.43 . I 5J I O / I ^

ab 18. März ISB9

Predsforsstigen 22-2Ί, l6l 70 MARIKKKlJ. r l^> SO"/ft// <*

(Schv;eden)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KONTINUIERLICHEN ANALYSE VON ' ' FLÜSSIGKEITEN DURCH MIKROKALORIMETRISCHES MESSEN DES WÄRMEFLUSSES DER FLÜSSIGKEIT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

Vorrichtung zur kontinuierlichen Analyse von Flüssigkeiten durch mikrokalorimetrisches Messen des Wärmeflusses der Flüssigkeit mit oder ohne Zusatz eines flüssigen Reaktionsteilnehmers zu der infragestehenden Flüssigkeit, wobei die durch das Messgerät strömende ' Flüssigkeitsmenge sehr gering sein kann, beispielsweise von einigen Millilitern bis zu einzelnen Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit oder verschiedener Flüssigkeiten. Es ist bereits bekannt, mikrokalorimetrische Analysen von Flüssigkeiten unter Verwendung von satzweise beschickten Messbehältern oder Gefässen auszuführen, die auf mindestens zwei Seiten von Thermosäulen umgeben sind oder von solchen Säulen völlig umschlossen sind, welche ihrerseits mit einem wärmeableitenden Körper in guter wärmeleitender Berührung stehen. Um die Genauigkeit der Messwerte zu verbessern, ist es ferner üblich,

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- r-

im selben Körper eine Ausgleicheinheit derselben Ausbildung wie die im Messgefäss vorgesehene anzuordnen, jedoch ohne dieses Gefäss, wobei die beiden Gruppen von Thermosäulen gegengeschaltet sind. Durch diese sog. Zwillingskalorimetrie werden ev. auftretende Temperaturschwankungen innerhalb des wärmeableitenden Körpers oder des Wärmestrahlschutzes ausgeglichen.

Die Kalorimetrie wird seit etwa 150 Jahren als

eine Methode für das Studium von Reaktionen verschiedener Art benutzt. Obgleich es sich hier um ein durchaus bekanntes Prinzip handelt, wurden die Studien nur in satzweiser Skala ausgeführt, wobei w die sog. Batch-Mikrokalorimetrie die am weitesten fortgeschrittene Form des Entdeckens von Wärmemengen im Mikrokalorimetriebereich darstellt. Der grundsätzliche Aufbau eines Batch-Mikrokalorimeters ist in einem Artikel von Wadsö in "Acta Chemica Scandinavica", (1968) 927-937, näher beschrieben.

Strömungsmikrokalorimetrie ist etwas völlig

Neues. Es mag als naheliegend erscheinen, einen Strömungskalorimeter zu konstruieren, wenn man über die Grundsätze der Kalorimetrie und der für optische Messungen benutzten Zellen Bescheid weiss. Dies scheint jedoch nicht der Fall zu sein, da die Kalorimetrie seit 150 Jahren bekannt ist, und DurchströmungszeIlen sicherlich schon seit 20 Jahren bestehen.

Durch die Entwicklung von Strömungskalorimetern

gemäss der vorliegenden Erfindung sind äusserst interessante Studien von biologischem Material möglich geworden. Die Bakteriologen wünschen seit langer Zeit, über Möglichkeiten zur Untersuchung des Lebensprozesses der Bakterien zu verfügen. Seit etlichen Jahren werden Versuche mit Photometern und trübungsmessenden Vorrichtungen gemacht. Die hierbei erhaltenen Kurven geben jedoch dem Forscher sehr wenig Auskunft.

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Die eingangs beschriebene Methode, bei der die

Reaktionswärme gerossen wird, während sie schnell über eine Thernosäule zu einem wänaeableitenden Körper geleitet v;ird, d.h. unter konstanten und durch die Zwillingsvorrichtung kompensierten Tenperaturbedingungen und unter Registrierung des V.'ärmeflusses in Verhältnis zur Zeit, unterscheidet sich grundsätzlich von denjenigen Methoden, ViO die Temperaturen der Reaktionsteilnehmer je für sich abgelesen werden und dann die Temperatur des Reaktionsgemisches genessen wird, beispielsweise ur.i das Ende eines iJeutralisationsverlaufes festzustellen. Solche .Methoden gründen sich also auf das Messen von Temperaturunterschieden und nicht auf das Messen des Wärmeflusses während einer gewissen Zeit und das Registrieren dieses Wärmeflusses als eine Funktion der Zeit.

Genäss der mikrokalorimetrischen Methode können

Verläufe nit oder ohne Zusatz eines v/eiteren Reaktionsteilnehmers verfolgt v/erden, beispielsweise biochemische Verläufe, wie Gärprozesse.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Analyse von Frozessfli'ssigkeiten mittels des mikrokalorimetrischen Messverfahrens unter Anwendung einer Durchströnungszelle, die sich sowohl sum Messen und Registrieren innerer Reaktionsverläufe, beispielsweise biochemischer Verläufe, ohne Zusatz eines Reaktionsteilnehiners wie auch für Reaktionen eignet, bei denen ein weiterer Reaktionsteilnehmer zugesetzt wird. Im letzteren Falle tritt eine bedeutende Komplikation hinzu, und zwar das Bilden eines homogenen Gemisches im Messgefäss innerhalb der Zeitspanne, wo die Flüssigkeit durch das Gefäss strömt.

Schon bei satzweisen Messungen ist es schwierig, ein homogenes Geuisch zu erhalten, und aus diesen Grunde sind mehrere, in zwei Kammern unterteilte üessgefässe vorgeschlager.

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- if —

worden. Die auf dieselbe Temperatur ausgeglichenen Flüssigkeiten werden in einen solchen Gefäss zusannengeführt, beispielsweise durch Drehen des Gefässes₃ wobei u.a. Luft verwendet wird, un ein rasches und homogenes Vermischen der beiden Reaktionsteilnehner sicherzustellen (wie dies beispielsweise von Erfinder in einer früheren Arbeit vorgeschlagen ist). Dabei wird somit der Dichtigkeitsunterschied zwischen Luft und Flüssigkeit zun Umrühren und Vermischen der Reaktionsteilnehmer ausgenutzt. Bei für Durchströmung gemäss der vorliegenden Erfindung bestinmten Hesszellen treten jedoch ganz andere Probleme auf. Schon vereinzelte Luftblasen in der Messzelle stören den Vermisch- und Messverlauf, weshalb solche Blasen im Gegensatz zu den satzweise arbeitenden Zellen zu vermeiden sind. Dies wird erfindungsgemäss u.a. dadurch erzielt, dass der Durchströnungskanal durch die Iiesszelle einen geringen Querschnitt aufweist, beispielsweise 1,5 mn oder vorzugsweise weniger. Ein derart geringer Querschnitt ist übrigens von Bedeutung gleichviel, ob die zu analysierende Flüssigkeit mit anderen Teilnehmern vermischt wird oder nicht.Die Querschnittsfläche des Durchströmungskanals ist ferner von der Reaktionsgeschwindigkeit in der !les'szelle und in gewissen Ausnass auch von der Viskosität der Flüssigkeit abhängig. Das experimentelle Verfahren beim Satzkalorimeter ist äusserst einfach. Ferner ist das Strömungsverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung in Prinzip völlig automatisch und verlangt keine Ausgleichszeit. Die Strönungsmethode bietet deshalb bedeutende Vorteile, vor allen wenn das Kalorimeter für umfassende Serienmessungen oder als Analysegerät für kontinuierliche Messungen benutzt wird.

Die Empfindlichkeit ₃ ausgedrückt als die Spannung

der Thernosäule bei einer bestimmten Uärneleistung, ist bei beiden Verfahren hauptsächlich dieselbe. Das Satskalorimeter ist in Prinzip

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ORIGINAL INSPECTED

ein empfindlicheres Instrument, da die Warne von einen Volumen von beispielsweise 5 nil kalorimetrischer Flüssigkeit entwickelt und als .ein Puls bei schnellen Proze33en entwickelt und genessen wird. Im Dürchströnungsfalle v/ird eine entsprechende Wärmemenge während einer Zeit von z.B. einer halben Stunde entwickelt. Das Durchströmungsverfahren kann jedoch bedeutend empfindlicher gemacht v/erden, während * eine entsprechende Verbesserung des Satzverfahrens nicht möglich sein dürfte.

Das Satzkalorimeter eignet sich für Reaktionen,

die von momentanen Prosessen bis zu Reaktionen mit einer Dauer von mehreren Stunden verlaufen. Das Durchströmungskalorimeter verlangt dagegen, dass die Wärme in der Hischzone entwickelt v/ird, d.h. die Reaktionszeit muss im Vergleich mit der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Messzelle kurz sein. Bei der vorliegenden Durchströmungszelle ist die Verweilzeit in allgemeinen von der Grössenordnung 5 min, und eine Reaktionszeit von 1 min oder weniger eignet sich deshalb vorzüglich für das Verfahren. Dabei kann die Messzelle natürlich mit einen längeren Kanal ausgebildet werden, der der Flüssigkeit eine längere Durchströmungszeit bzw. Verweilzeit in der Messzelle verleiht, wo-,durch man auch langsameren Reaktionen folgen kann. Bei langsamen Reaktionen ist es ferner möglich, die Strömung durch die Messzelle während so langer Zeit stillzusetzen, dass die Reaktion bis zu ihrem Ende verläuft. Die Strömungsnethode bietet ausserdem grosse Vorteile im Vergleich mit der Satznethode beim Studium von konstant verlaufenden Reaktionen, wie enzynatischen Prozessen mit substratgesättigten Enzymen. Dies tritt besonders hervor, wenn das Kalorimeter als analytisches Instrument benutzt v/ird.

Diese Messungen verlangen ein Strönungskalori-

meter genäss der Erfindung. Jede andere Methodik ist völlig unbrauchbar. Die Satznikrokalorimetrxe hat bedeutende Nachteile im Vergleich

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mit der Strönungsmikrokalorimetrie und kann nicht verwendet werden.

Bei der Satzr.iikrokalorimetrie ist en schwieriger, die erwünschte Sterilität zu erhalten als bein Strömungssystem,, da nämlich im Satzfalle grössere Anforderungen an Reinheit gestellt v/erden. Falls kein steriler Behälter benutzt wird, kann ein Zuwuchs von ungünstiger Kultur entstehen. Dies wird beim Strömungssystem vermieden, da die "Durchs trönung von der Grössenordnuns 1 Liter Substanz pro 2*} Stunden ist.

Bei aeroben Bakterien muss Sauerstoff zugeführt

werden, was beim Strönungskalorimeter leichter ist als bein Satzkalorimeter. In ersteren Falle wird die Lösung von Anfang an mit Sauerstoff gesättigt, wa3 in letzteren Falle jedoch schv/ieriger ist, da eine Satsaelle Flüssigkeitsproben im Luftnilieu enthält. Ein Abdunsten kann leichter erfolgen.

Das Durchströmungssystem ist auch bei der Arbeit

mit Suspensionen vorteilhafter als das Satssysten. Beim Durchströnunrs· system vermeidet man Ablagerungen an Boden der Zelle und die daraus entstehenden Probleme einer gleichmässigen llahrungs- und Sauerstoffzufuhr.

Das Durchströmungssysten eignet sich ausserordentlieh gut für umfassende Studien von biologischen Material mit sukzessivem Zusatz von Antibiotika, Nährmitteln, Vitaminen usw.

Da» Durchströnungssysten lässt sich auch direkt

zur Prozesskontrolle von kontinuierlichen oder satzweise stattfindenden Prozessen in der chemischen Produktion verwenden.

Obgleich mehrere Vorteile mit der Verwendung von Strömungskalorimetern seit langen bekannt sind, sind sie nie in weiterem Umfang verwendet worden. Die Entwicklung auf dem Strömungsbereich ist im grossen auf optische Durchströnungszellen beschränkt gewesen. TIan hat zwar Versuche allein mit der Temperaturfeststellung bei Durchströmungsnessunsen gemacht, aber diese Methode hat offenbare

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-Λ -

Nachteile. Eine Temperaturmessung verlangt sehr schnelle Reaktionen. Bei kalorinetrischen Messungen interessiert i.ian sich für die abgegebene Uärnenengo, v;ährend das Temperaturniveau belanglos ist. Die Reaktionszeit kann verhältnismässig lang sein. In Strönungskalorimeter können s.Z. Reaktionen nit einer Dauer von bis zu 5 Ilinuten studiert werden, aber wenn die Durchlaufzeit erhöht wird, können noch langsamere Reaktionen studiert v/erden. Uebrigens ist es inner möglich, die Strömung momentan stillzusetzen.

Bei der Untersuchung und Messung einer chemischen Reaktion unter Zusatz einer einen Reaktionsteilnehner für die eu analysierende Flüssigkeit enthaltenden Flüssigkeitslösung hat es sich erfindungsgenilsα gezeigt, dass eine durchaus vollständige Mischung in der Messzelle dadurch erreicht v/erden kann, dass diese mit einen beispielsweise zickzackfürnig verlaufenden Kanal ausgebildet ist. Dieser Kanal kann ausserdein in der Uähe der Kinlaufseite für die beiden FlUssigkeitskor.ponenten eine oder mehrere Verengungen aufweisen, durch die die Schleierbildung der verschiedenen Flüssigkeiten reduziert wird. Ein Vermischen der Reaktionsteilnehner kann ggf. jedoch auch ausserhalb der Messzelle stattfinden.

Wenn zwei kalorimetrische Flüssigkeiten in der

Mischsone der Durchströmungszelle zusannengeführt werden, wird eine konstante Strömungsgeschwindigkeit eine konstante Wärmeleistung in der kalorimetrischen Zelle hervorrufen. Falls ci-3se Wärmeleistung während hinreichend langer Zeit andauert, werden konstante Bedingungen erreicht, d.h. die in der Zelle pro Zeiteinheit erzeugte Wärme wird der von der Zelle v/eggeleiteten Warne gleich sein. Das Ausnutzen konstanter Bedingungen ist die genaueste Betriebsweise für das vorliegende !Calorimeter, weshalb dieses Präfsip näher erörtert worden soll.

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fMM I

&tö ORfGiMAt

Der Iiauptanteil der in der Zelle erzeugten V/Urne (W) wird bei konstanten Zustand von der Zelle durch Wärmeleitung durch die benachbarte Thaiaosäule (W. ) geleitet werden und in geringerem Ausnass durch den Luftspalt zwischen denjenigen Teilen der Fläche der Strömungszelle Verloren gehen, die nicht mit der Therr.iosäule in Berührung stehen. Ein geringer Teil der insgesamt erzeugten Wärme wird die Zelle durch die Flüssigkeitsströmung verlassen. Es kann angenommen werden, dass für einen bestimmten Kalorimeter und für bestimmte Vierte der Strömungsgeschwindigkeit, der Reaktionsgeschwindigkeit und der physikalischen Eigenschaften der kalorimetrischen Flüssigkeit, das Verhältnis t konstant ist, d.h.

W"

Es wintangenommen, dass der Temperaturgradient

in verschiedenen Teilen der Therr.iosäule sowohl zum Wärmefluss wie zu der erzeugten Spannung proportional ist. Eine Integrierung über die gesamte Fläche der Thermosäule ergibt die Gleichung W_fc = P . V (2),

wo $ eine Konstante und V die Spannung der Thernosäule ist. Die Kombination der Gleichungen (1) und (2) ergibt dann W = oo .(j V = i . V (3).

Ein Teil der in der Zelle erzeugten Wärme rührt

von der Strömung der Flüssigkeit durch die Zelle her, beispielsweise die Reibungswärme. Das von dieser letztgenannten Wärmeleistung abhängige Signal der Wärnesäule kann durch separate llullversuche festgestellt werden. Ilimmt man diesen l.'ert zum Referenzpunkt für die Spannung der Thernosäule beim Hauptversuch, ist Wp = L . V_p (ή),

wo W_D die von den in der Durchotröi.iungszelle erfolgenden Prozess zustandegebrachte '..'ärr.eleistung ist, und V die Verschiebung des Spannungs-ertes der Th err.io säule von der bestimmten Basis ist. Die

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·■ »J -

Konstante ⁴Lkann durch elektrische Eichung bestimmt v/erden.

Es sei auch betont, dass in denjenigen Fällen,

v/o kein Reaktionsteilnehmer der zu analysierenden bzw. zu untersuchenden Flüssigkeit zugeführt werden soll, der Durchströmungskanal durch die Messzelle gerade ausgebildet werden kann. In seiner extremen Anwendung kann ein Analysegerät genäss der Erfindung somit nur ein Durchströmungsrohr umfassen, das an einer Stelle von einer Thermosäulenvorrichtung umschlossen ist, die mit einem isolierten Warmes trahTschut ζ in guter wärmeableitender Berührung steht und an ein Messinstrument angeschlossen ist. Bei dieser letztgenannten Vorrichtung reicht ein einsiger Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit . Dies bedeutet, dass verschiedene Flüssigkeiten mit verschiedenen Wärmeströmungen sukzessiv und in geringem Abstand voneinander durch das Analyserohr geleitet werden können. Dabei kann es ev. 2Vfeckmässig sein, zwischen den durch Gasblasen getrennten Analyseproben eine SpülflUssigkeit einzuführen.

Erfindungsgemäss ist es ferner möglich, die

Strömung durch die Hessvorrichtung periodisch stillzusetzen, um den Reaktionsverlauf in einer bestimmte Analyseprobe während längerer Zeit verfolgen su können, d.h. eine Art von kontinuierlicher, jedoch sat zv/eise erfolgender Messung·

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäs3 der Erfindung ermöglichen somit eine grosse Anzahl von Analyseabänderungen in einen kontinuierlichen Verfahren, so dass innerhalb der meisten Gebiete der anorganischen und organischen Chemie, ein3chlie3slich und vielleicht vor allen in der Biochemie, eine wesentlich verbesserte Prozesskontrolle möglich ist, darunter Gärprozesse und eine ' kontinuierliche Analyse von sukzessiv abgegebenen Proben von Körperflüssigkeit.

Das erfindungsgemüsse Verfahren zeichnet sich

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deshalb im wesentlichen dadurch aus, dass die Flüssigkeit durch einen Kanal geleitet wird, welcher an der inikrokalorimetrischen Messstelle ohne äussere thermische Störungen und unter guter Wärmeableitung an der Messstelle hauptsächlich von einer Thermosäule umgeben ist, die ev. über einen Verstärker an einen zum Messen des zeilgemässen Wärmeflusses beim Vorbeilauf der Flüssigkeit an der Thermosäule dienenden Indikator angeschlossen ist, wobei die Flüssigkeit oder das Flüssigkeitsgemisch kontinuierlich oder mit Aufenthaltsintervallen an der Messstelle diese in der Form einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Strömung passiert.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst einen Durchströmungskanal, der über mindestens eine Leitung an eine Zuführvorrichtung zum Transport von mindestens einer Flüssigkeit durch den Kanal angeschlossen ist, welcher durch eine Messzelle führt, die in an sich bekannter V/eise zwischen Thermosäulen eingeschlossen ist, deren von der Zelle abgewandte Seiten gegen ein Material mit hohem Wärmeleitvermögen anliegen und die ihrerseits in einem Mantel aus wärmeleitendem Material eingeschlossen sind, wobei vorzugsweise zwei Zwillingsthermosäulen im selben Mantel eingeschlossen sind und im Verhältnis zu den zum Messen des Wärmeflusses der Flüssigkeit vorgesehenen Thermosäulen der Messzelle gegengeschaltet sind.

Die Erfindung ist anhand einer als Beispiel gewählten Ausführungsform und einer Abänderung davon im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung stellen dar

Fig. 1 das zusammengesetzte Messgerät mit seiner Messzelle in einem Wärmestrahlschutz eingeschlossen,

Fig. 2 eine Draufsicht der Messzelle,

Fig. 3 - 5_% mit der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 aufgenommene Diagramme, wobei Fig. 3 eine elektrische Eich-

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kurve ist, Pic. '« ein die Abänderungen der Eichkonstante bei verschiedenen Strönungsgeschwindigkeiten zeigendes Diagramm ist, und Fig. 5 die Abänderung des liullwertes in Verhältnis zur Viskosität der kalorimetrischen Flüssigkeit zeigt.

Fig. 6 den Lebenszyklus von Escherichia coli.

Die Vorrichtung genäss Fig. 1 umfasst einen

Warnestrahlschute 1, welcher hauptsächlich von selben Typ wie der für satzweise erfolgende Messungen verwendete ist. Er besteht aus einen zweiteiligen Aluniniunsylinder r.iit einen Durchmesser von
150 Tun und einer Länge von 200 nm. Der Zylinder hat eine zentrale öffnung nit einer. Durchmesser von 75 nm und ist durch 10 mm dicke Stirnwändeyabgeschlossen. In der Öffnung sind die wärnetauschende Einheit 3 und die kalorimetrischen Einheiten *l vorgesehen. Der
Aluminiumzylinder ist von einer 20 mm dicken Schicht 5 aus PoIystyrolschaurn umgeben, und ferner ist die gesamte Konstruktion in
einem zylindrischen Mantel 6 aus rostfreien Stahl eingeschlossen, welcher über eine ringförmige Dichtung durch einen Deckel abgeschlossen ist. Der Mantel ruht in waagerechter Lage auf einer Stütze in einem Thernostatbacl 7₅ welches eine Temperatur." chwankung von
etv;a 0,005 C aufweist. Elektrische Leitungsverbindungen und Rohre für die kalorimetrische Flüssigkeit sind durch den Hantel und das Bad durch ein 10 mm dickes Stahlrohr (nicht gezeigt) hindurchgeführt .

Da die meisten in Handel erhältlichen Kalbleiter-Thernosäulen hauptsächlich viereckige Pom aufweisen, ist es in der Praxis zwecknässig, die obengenannten Teile mit hauptsächlich
quadratischen Querschnitt auszubilden., so dass ein guter Anschluss an die Therr.iosäulen erhalten wird und diese wirksam ausgenutzt
werden können.

Die warnetauscher.de Einheit 3 besteht aus GoId-

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BAD ORiGlNAt,

rohren nit einen Innendurchmesser von 0,6 mn, die mit Zinn überzogen sind und in einem 75 mn langen Messingbolzen eingebettet sind. In der vorliegenden Konstruktion haben die Goldrohre eine Länge von etwa 500 mn innerhalb des Ilessingbolzens. Ein konstantes

Thermosäulensignal wird bei einer Tenperaturänderung von 25°C des mit einer Geschwindigkeit von 0,17 ml/min in das Kalorimeter hineingepumpten Wassers nicht beeinflusst.

Die kalorimetrischen Einheiten ^ sind Schichtenkonstruktionen. Die Durchströmungsselle, welche die äussere Form einer viereckigen Platte hat, steht in guter thermischer Berührung mit den Platten der Thermosäulen, welche auf beiden Seiten der Zelle vorgesehen sind. Die Thermosäulen sind des im Handel erhältlichen Typs, beispielsweise Thermoelectric Modulus 3951-1? Cambion, Cambridge, Mass., USA. Die elektrischen Leitungen von den beiden Thermosäulenpaaren sind reihengeschaltet. Die Aussenflachen der Platten der Thermosäulen stehen in thermischer Berührung mit Aluminiumbolzen mit einem Durchmesser von 75 mm und einer Dicke von 25 rcm, Vielehe als primärer Uärmestrahlschutz dienen. Die kalorimetrische Einheit wird von drei Schrauben mit einem Durchmesser von ο mm zusammengehalten.

Bei den zur Entwicklung des erfindungsgemässen

Geräts angestellten Versuchen wurde eine grosse Anzahl von verschiedenen Durchströmungszellen untersucht. Einige der dabei gesammelten Erfahrungen sind im folgenden kurz berührt. Es wird nun die Zelle beschrieben, welche schliesslrch für schnelle Reaktionen akzeptiert und in den im folgenden beschriebenen Versuchen benutzt wird.

Die Zelle besteht aus einer ebenen, viereckigen Metallplatte, umfassend ein T-Stt'ck 8, welches zu einem in der Plattenoberflache ausgefrasten Kanalsystera'Q führt. Der offene

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Kanal ist mittels eines aus einer 0,6 ram dicken Platte bestehenden Deckels abgedeckt, und die ganze Konstruktion ist durch ein Epoxyharz (Araldite AYIO3) verschlossen. Zwischen der Platte und deren Karialsystern und den Deckel befindet sich eine 0,05 nun dicke Goldfolie (1*1 Karat), welche als Packung dient. Die Platte und der Deckel bestehen aus reinem Silber, aber sämtliche mit der kalorimetrischen Flüssigkeit in Berührung stehenden Flächen sind vergoldet.

Die beiden eintretenden Flüssigkeitsstrom v/erden in dem aus Gold bestehenden und in einen Loch in der Zellenplatte vorgesehenen T-Stück zusannengeführt. Sin Goldrohr leitet die Flüssigkeitsströmung zum Kanal, wo sie in der Hischzone drei Verengungen 10 passiert, welche zur Sicherstellung eines, vollständigen Vernischens der Reaktionsteilnehner vorgesehen sind. Jede Verengung besteht aus einer.i Kunststoff pfropf en mit einen kleinen Loch. Die Innenabmessung der Goldrohre beträgt im T-Stück 0,6 mm. Der Kanal ist viereckigen Querschnitts mit den Abmessungen 1,5 x 1*5 mn und die Löcher in den Verengungen haben einen Durchmesser von etwa 0,3 mm.

Ein elektrisches Eichelement 11 mit einem Widerstand von 30 0hm und bestehend aus isoliertem Manganindraht ist auf das Goldrohr zwischen den T-Stück und dem Kanal aufgewickelt. Das Element ist mittels eines Luftspalts vom Körper der Durchströnungszelle isoliert, und der Hauptanteil der entwickelten Wärme wird deshalb in unmittelbarer Nähe derjenigen Stelle, wo bei einem Reaktionsversuch Wärme entwickelt wird, von Flüssigkeitsstrom aufgenommen. Für Vergleichsswecke ist bei 12 ein weiteres Wärneelernent vorgesehen, welches nit den Körper der Durchströnungszelle und deren Deckel in guter thermischer Berührung steht. Mit dieser Zellenkonstruktion und der kombinierten Wärmeleistung der Thermosäule dauert

titt*5/UQS

es 15 min, bevor bei normalen Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 1 bis 1,5 ml jeder Flüssigkeitskorriponente ein konstanter Zustand erreicht wird.

Die Flüssigkeit wird mittels peristaltischer

Pumpen durch die Durchströrumcszelle gepumpt. Es hat sich erwiesen, dass diese Pumpen eine sehr stabile Strömung mit konstanter Geschwindigkeit ergeben. Uährend einer Pumprseit von ^lG h betrucen die Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit sonit nur 0,1",

Im vorliegenden Falle, v/o nur wässrige Lösungen

untersucht v/orden sind, v/erden v/eiche Polyvinylchloridrohre für die Verbindunc zwischen den Pumpen, den Wärmetauscher, der Durchströnungszelle und den Sannelgefäss benutzt.

Das Spannungsdifferential von der Thernosäule in

den beiden kalorinetrischen Einheiten v/urde durch ein Keithley 150D Microvolt Anneter verstärkt. Das verstärkte Signal v/urde nit einer.. Sargent SR Recorder registriert. Bei niedrigen Spannungspegeln v/urde die Lesbarkeit des Diagramms mittels eines Integrators verbessert. Für die elektrische Eichung v/urde ein gewöhnlicher elektrischer Eichkreis verwendet.

Elektrische E ich ν e r s u c he

Die bei einem Eichversuch und bei einer Analysereaktion stattfindenden Wärmeentwicklungen nüssen nahe übereinstimmen. Es ist deshalb notwendig, dass die Lage des Eicheletnentes eine solche ist, dass eine gewisse elektrische Uärneleistung dasselbe Thermosäulensignal verursacht, wie eine identische Wärmeleistung von einer Reaktion in der Strör.umgszelle. Die untenstehende Versuchsreihe wurde ausgeführt, um die Eigenschaften des erflnclungsgemässen Kalorimeters in dieser Beziehung zu veranschaulichen. Elektrische Eichungen wurden unter Verwendung des V.'ärneeler.entes

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und des anderen Wärneelenentes 12 ausgeführt. Die Lace des Elementes 11 ist eine solche, dass hauptsächlich die gesamte entwickelte Wärme von der Flüssigkeit an einer Stelle aufgenommen wird, v/o hauptsächlich die gesamte Wärmemenge in einem Reaktionsversuch entwickelt werden wird. Die entwickelte Wärme am Wärmeelement 12 wird jedoch direkt" an den Silberkörper der Durchstromungsaelle übertragen und dort su verschiedenen Stellen der Zelle hinausgeleitet werden. Die elektrischen Wärmeleistungen waren gleichartig, und die Strömungsgeschwindigkeiten waren dieselben in beiden Versuchsreihen. Die Eichkonstante £ ist in Hikrokalorien pro Sekunde angegeben.

Das Ergebnis dieser Versuche ist in Tafel 1 gezeigt.

TAFELJL

Die Eichkonstanten L· wurden mit dem regelmässigen Viärmee lerne nt Il und dem Element 12 bestimmt. Die Durchströnungsgeschwindiskeit betrug 0,182 ml/min.

Wärmeleistung ^kal/sek Regelmässiges Wärmeelement 11

Eingebettetes Element 12

331,0	1,87*1
331,2	1,875
330,8	1,878
330,9	1,877
331,0	1,872
330,6	1,878
Mittelwert =	1,876
259,6	1,88*1
259,6	1,835
259,4	1,885
259,5	1,383
259,6	1,882
259,3	1,881

Mittelwert = 1,8S3 ±0,002

Wie aus der Tafel ersichtlich, ist der Unterschied (O₃HZ) zwischen den mit den beiden Wärneelenenten erhaltenen Sichkonstanten nur unbedeutend. Man kann daraus den Schluss ziehen, dass es für das

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erfindungsgenässe Kalorimeter nicht besonders kritisch ist, in welchen Teil der Ilischzone die Wärme erzeugt wird, und dass infolgedessen die Lage des Elementes die richtige ist. Es kann ferner angenommen v/erden, dass der £-Wert nicht gegen Änderungen in der Reaktionsgeschwindigkeit oder der Mischgeschwindigkei.t empfindlich ist, so lange der Prozess einigernassen nahe den Eichelement stattfindet, d.h. in der Ilischzone der Durchstrb'nungszelle.

Aus den Ergebnissen wiederholter Eichversuche

kann der Schluss gezogen v/erden, dass ein Wärneleistungsmessen unter geeigneten Bedingungen nit einer Genauigkeit von Q,1% bei einer Wärmeleistung von 100 pkal/sek (vgl. Tafel 1) und mit einer Genauigkeit von IJi bei einer Wärmeleistung in der Grössenordnung 10 sek erfolgen kann. Ein Wärmeleistungsempfindlichkeitswert von 0,1 jikal/sek wurde aus der Stabilität ftlr die Spannung-Zeitkurve errechnet. Die Stabilität des Wertes bei konstanten Zustand während 12 Stunden war gewöhnlicherweise besser als 1 jjikal/sek.

Die Gleichung ¹I setzt voraus, dass die Eichkonstante t eine Konstante ist, die nicht durch eine Änderung von W beeinflusst wird. In einer Reihe von Eichversuchen wurde die elektrische Wärmeleistung variiert, während andere Versuchsparameter konstant gehalten wurden. Die Ergebnisse sind in Tafel 2 zusammengestellt, aus der hervorgeht, dass es keine systematische Änderung des έ -Wertes mit der Wärmeleistung gibt. Die Standardabv/eichung vom Ilittelwert (- 0,2") liegt durchaus innerhalb der erwarteten Verstärkung^- und Registrierfehler. -

TAFEL 2

Die Eichkonstante bei verschiedenen Wärueleistungen. Gesante Strönungsseschv/inGigkeit 0,163 nl/nin.

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	At	JL·.	1913719
Wärmeleistung,	ukal/sek	1,879
83,5	Γ"	1,856
136,6		1,353
157,1		1,370
241,3		1,862
307,2		1,866
372,9

Mittelwert = 1,866 -0,003

Pig. *» zeigt die Ergebnisse elektrischer Eichversuche mit einer konstanten Wärmeleistung, jedoch mit verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten. Aus der Kurve geht hervor, dass der Unterschied in der Eichkonstante von einer Strömungsgeschwindigkeit gleich Hull und bis zu normaler, gesamter Strömungsgeschwindigkeit (etv/a 0,17 ml/min) weniger als 35» beträgt. Bei unterbrochener Flüssigkeitsströmung wird keine Vfarme von der Zelle v/eggeleitet, weshalb W = W.. Aus diesen Ergebnissen kann man den Schluss ziehen, dass bei normalen Betriebsbedingungen 97£ der entwickelten Warne in der Strömungszelle durch die Thermosäule gehen v/erden.

Nullvierte

Die unter konstanten Bedingungen durch eine

Reaktion erzeugte Wärme kann aus der Gleichung ¹I, W =£ · V , errechnet werden, v/o V die Verschiebung des Thermosäulensignals von einer gewissen Spannungsbasis zu dem registrierten, konstanten Zustandswert ist. Der Basiswert schwankt etwas mit den Versuchsbedingungen, und die folgenden Versuche wurden angestellt, um diese Schwankungen zu studieren. Der Ilullwert kann als eine Wärmeleistung V/¹ ausgedrückt werden, wo

W' = £(V - V₀) (5),

v/o V die Spannung der Thernosäule unter scheinbaren Gleichgewichts-.bedingungen für das Kalorimeter ist und die Strömungsgeschwindigkeit Null ist. V¹ ist die Spannung (Basiswert) der Thermosäule bei einer

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-.xr-

bestimmten Flüssigkeitsströmung. V ist gewöhnlicherueise nicht Hull, auch nach einer langen Ausgleichzeit des Kalorineters.' In

vorliegenden Falle war V etv/a ^iVolt. In der Gleichung 5 ist angenommen, dass L nit dem beim elektrischen Eichversuch bestimnten Wert identisch ist, auch falls der korrekte f-V'ert in diesem Falle etwas unterschiedlich sein kann.

In Fig. ¹I ist V/¹ als eine Funktion der gesagten

Strömungsgeschwindigkeit angegeben. Die Strömung war in beiden Annen dieselbe, und die Flüssigkeit bestand aus reinen V/asser. Es 3ei bemerkt, dass der JJullwert bei Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 0,15 ml/min zunehmend negativ ist, wonach die Kurve in positive Richtung kehrt, und der W'-Wert ist dann gegen Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit äusserst empfindlich.

Schwankungen de3 Mullwertes entsprechend der Viskosität der kalorimetrischen Flüssigkeit

Fig. 5 zeigt Schwankungen des Ilullv/ertes, v/enn

bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit die kalorimetrische Flüssigkeit ihre Viskosität ändert. Reines Wasser und verschiedene Mensen Zucker enthaltende Lösungen wurden nit einer gesanten Strömungsgeschwindigkeit von 0,1δ5 ml/r.iin durch beide Arne gepunpt. Das Diagramm zeigt, daes für diese besondere Strömungsgeschwindigkeit der Basiswert weniger negativ und dann bei zunehmender Viskosität positiv wird, dass diese Änderung aber gering ist.

Aus Fig. Ί und 5 geht hervor, dass Schwankungen

des llullwertes mit der Strömungsgeschwindigkeit und der Viskosität der Flüssigkeit zu beachten sind, v/enn kleine Wärneleistungen genessen werden sollen. V.'enn jedoch die Schwankungen als «'ärneleistunc ausgedrückt v/erden, ist der Fehler sehr gering und ohne Bedeutung, falls der Easiswert unter Bedingungen (Strömungsgeschwindigkeit,

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BAD ORIGINAL

Viskosität usw.) bestimmt wird, die mit den Bedingungen des Hauptversuchs im wesentlichen übereinstimmen.

Mischleistunp; in der Durchs trömunp;s ze He

Die Mischleistung ist von kritischer Bedeutung

bei einem Reaktions- oder Verdünnungsversuch in der Strömungskalorimetrie. Während der Entwicklung der erfindungsgemässen Vorrichtung wurden mehrere Ausführungsformen von Mischzellen untersucht, wobei es sich herausstellte, dass die meisten nicht für Versuche verwendet werden konnten, wo ein vollständiges Vermischen erforderlich ist.

Als empfindliche Bestimmung der Mischleistung

wurden Titrierkurven für HCl-NaOH-Lösungen aufgenommen. Durch den einen Arm der DurchströmungszeHe wurden NaOH-Lösungen verschiedener Konzentrationen gepumpt, während die Konzentration der HCl-Lösung durch den anderen Arm konstant (0,005 oder 0,01 M) gehalten wurde. Von Verdünnung und Vermischen der Jonen abhängige Änderungen der Wärmeleistung können bei den untersuchten Konzentrationsbereichen unberücksichtigt gelassen werden. Unter idealen Bedingungen würde man einen konstanten Wärmeleistungswert erwarten, so lange NaOH im Ueberschuss vorliegt, und aus dem Gesichtspunkt der Äquivalenz sollte die Wärmeleistung linear zu Null abnehmen, wenn sich die NaOH-Konzentration Null nähert. Innerhalb der Fehlergrenzen wurde die ideale Titrierkurve mit der endgültigen Zellenkonstruktion erhalten.

Die zuerst untersuchte Zelle besass ein T-Stück

aus Gold und ein Wärmeelement, das wie in der endgültigen Ausführungsform gemäss Fig. 2 angeordnet war. Die kombinierte Strömung wurde durch ein gerades Goldrohr (innerer Durchmesser 0,6 mm), eingebettet in Woods-Metall in einem den Zellenkörper bildenden Kupferblech, geleitet. Das Vermischen in dieser Zelle war sehr mangelhaft. Bei

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einem Titrierversuch erreichte die Wärmeleistung keinen konstanten Wert, bevor der berechnete Äquivalenzpunkt mit mehr als einem zehnfachen üeberschuss von NaOH überschritten worden war»

In einej? anderen Konstruktion wurde ein Mischbehälter mit einem Volumen von 0,08 ml zwischen dem T-Stück und dem in der Kupferplatte eingebetteten Qoldrohr eingesetzt. Die Mischleistung verbesserte sich, jedoch nicht genügend, wie aus dem Umstand hervorgeht, dass ein zweifacher Ueberschuss von NaOH nötig war, um den waagerechten Teil der Titrierkurve zu erreichen. Die Gestaltung dieser Zelle wurde in verschiedener Weise abgeändert; somit wurden z.B. Verengungen im Mischbehälter vorgesehen. Diese Änderungen führten zu einer verbesserten Wirkung, die jedoch nicht zuverlässig war. Somit zeigte es sich, dass die in das Strömungssystem eintretenden Luftblasen leicht im Behälter steckenblieben und die Mischleistung reduzierten.

Modellstudien, welche zur endgültigen Ausbildung der vorliegenden Strömungszelle führten, haben gezeigt, dass für Wasser bei Zimmertemperatur die Rohre oder Kanäle in der Zelle einen Querschnitt von vorzugsweise 1,5 mm haben sollen, falls Luftblasen im System verhindert werden sollen.

Verdünnungswärme für Harnstoff und Zucker

Die obengenannten Neutralisationsversuche eignen sich nicht als genaue Versuche für den absoluten Wert der Wärmeleistung, gemessen mit dem Kalorimeter. Zu diesem Zweck würde es notwendig sein, genaue und experimentell schwer ausführbare Sicherheitsmassnahmen zu treffen, um die Einwirkung vom Kohlendioxyd zu vermeiden.

Bequemere Versuchsreaktionen zur Kontrolle des absoluten Viertes bestehen in Verdünnungsversuchen, beispielsweise

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mit Harnstoff und Zucker. Es sei jedoch bemerkt, dass eine sukzessive Verdünnungswärme einer Verbindung gewöhnlicherweise immer geringere Wärmeleistungen bedeutet. Man kann deshalb vermuten, dass man einen hauptsächlich richtigen Wert der Verdünnungswärme erhält, auch falls die Mischung nicht ganz richtig gewesen ist. Mit einer der früheren Zellen, die während der vorbereitenden Arbeit untersucht worden sind, wurden gute Werte der Verdünnungswärme für Harnstoff erhalten, auch wenn eine Säure-Basentitrierung zeigte, dass die Mischung unbefriedigend war.

Harnstofflösungen, die sich für Verdünnungsversuche mit dem vorliegenden Kalorimeter eignen, können verhältnismässig verdünnt sein und niedrige Viskosität aufweisen. Sie lassen sich deshalb verhältnismässig leicht mit Wasser in der Durchströmungs zelle vermischen. Zucker bildet eine fast ideale wässrige Lösung, und die Verdünnungswärme ist deshalb sehr gering. Um bei einem Verdünnungsversuch eine höhere Wärmeleistung zu erhalten, müssen deshalb verhältnismässig konzentrierte Lösungen benutzt werden. Solche Lösungen sind verhältnismässig viskos und lassen sich ohne Verwendung von mechanischen Rührern od.dgl. nicht leicht mit V/asser

in der Durchströmungszelle vermischen.. Mit einer anderen Zelle angestellte Versuche ergaben sehr niedrige Werte für die Verdünnung von einer 1-molaren Zuckerlösung mit einem ebenso grossen Volumen Wasser (55ί des berechneten Wertes). In Tafel 3 und 4 sind die Ergebnisse von Verdünnungsversuchen mit Harnstoff und Zuckerlösungen unter Verwendung der endgültigen Durchströmungszelle dargestellt.

TAFEL 3
Verdünnungswärme für wässrige Lösungen aus Harnstoff bei 25,00⁰C.

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- atr-

Molarität zu Beginn endgültig

0,916
1,053
1,279
¹o

1,659
1,957

0,447 0,512 0,619 0,700 0,806 0,933

	eistung	+AH	,54	19	13719	,34	net
mel	/sek	experi-r	,31	kal/mol	^AHexp.l00	,28	100,6
kai		mentell	,16	I -TT bereoh- berech	,10	100,1
	,38	36	,28	net	,15	100,1
4o	,16	4l	,60	36	,78	100,2
52	,68	49	,25	41	,64	101,3
74	,29	55		49		99,4
94	,49	61		55
119	,70	70	60
158	TAFEL 4		70

Verdünnungswärme für wässrige Lösungen aus Zucker bei 25,00 C.

Molarität Wärmeleistung -^H kal/mol ^AHexp.l00

zu Beginn endgültig jukal/sek

experi- berech- bereehmentell net net

0,516
0,731
0,752
1,252

0,250 0,347 0,375 0,598

22,45 43,22

41,45 106,42

34,49
48,81
47,40
79,70

34,37 48,77 47,75 79,50

100,3

100,1

99,3

100,3

Die erhaltenen Werte der Verdünnungswärme wurden mit von Gucker u.a. errechneten Daten für den sichtbaren Wärmeinhalt von Harnstoff (9) und Zucker (10) in wässrigen Lösungen verglichen. Sämtliche Versuche wurden bei 25,00⁰C ausgeführt.

Wie aus den Tafeln ersichtlich, liegt in sämtlichen Fällen eine gute Uebereinstimmung zwischen den bestimmten und den berechneten Werten vor. Die Unterschiede, gewöhnlicherweise weniger als l%_t liegen durchaus* innerhalb der Unsicherheitsgrenzen der Versuche.

Die oben beschriebene Messzelle kann mit Vorteil auch zur Analyse von Flüssigkeiten verwendet v/erden, die nicht mit einem Reaktionsteilnehmer versetzt werden sollen. Dabei können beispielsweise beide Anschlüsse des T-Rohres über ihre Pumpen an den die zu analysierende Flüssigkeit enthaltenden Behälter angeschlossen werden.

Wie bereits erwähnt, sind die Abmessungen der

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Kanäle in der Messzelle in gewissem Ausmaße von der Viskosität der Messflüssigkeiten abhängig, aber - wie auch schon im Zusammenhang mit den Untersuchungen von Zuckerlösungen erwähnt - können relativ viskose Lösungen mit Vorteil in der beschriebenen Zelle studiert werden.

Es sei auch nochmals hervorgehoben, dass, wenn

keine Mischung von Reaktionsteilnehmern stattfinden soll, eich der Kanal gerade durch die Messzelle hindurcherstrecken kann, ohne Verlängerung des Strömungsweges.

Um weiter zu veranschaulichen, welche Möglichkeiten sich durch die Verwendung der neuen Strömungskalorimeter eröffnet haben, wird auf Fig. 6 verwiesen, die den Lebenszyklus der Bakterie Escherichia coli in einem aus Difco bestehenden Nährmittel zeigt. Wie aus der Kurve ersichtlich, finden mehrere starke Veränderungen statt (Wärmemenge in Mikrokalorien). Beispielsweise geht aus der Kurve hervor, dass Umlagerungen auf chemischem Wege erfolgen, dass das Nährmittel verbraucht ist, und dass bei Zusatz von Antibiotika gewisse Wirkungen entstehen. Die nun erhältliche Information ist in der Tat äusserst reichhaltig, und der Bakteriologe kann nun besser studieren, was sich in den Lösungen abspielt.

Bei einer entsprechenden turbidimetrischen Messung erhält man eine gleichmässigere Kurve. Aus dieser Kurve gehen chemische Veränderungen nicht hervor, da eine solche Veränderung sehr wohl eintreten kann, ohne dass sich die Trübung ändert. Auch kann nicht angezeigt werden, wann der Lebenszyklus beendet ist. Schliesslich können die Messungen nicht in erwünschter Weise über die Zeit hinaus ausgedehnt werden, da sehr bald ein Höchstwert der Trübung erreicht wird.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, dass mehrere Abänderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich sind.

Claims

■if

PATENTA NSPRUECHE

..) Verfahren zur kontinuierlichen Analyse von Flüssigkeiten durch mikrokalorimetrisches Messen des Wärmeflusses der Flüssigkeit mit oder ohne Zusatz eines flüssigen Reaktionsteilnehmers eu der infragestehenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch einen Kanal geleitet wird« welcher an der mikrokalorimetrischen Messstelle ohne äussere thermische Störungen und unter guter Wärmeableitung an der Messstelle hauptsächlich von einer Thermosäule umgeben 1st, die ev. Über einen Verstärker an einen zum Messen des zeitgemässen Wärmeflusses beim Vorbeilauf der Flüssigkeit an der Thermosäule dienenden Indikator angeschlossen ist, wobei die Flüssigkeit oder das Flüssigkeitsgemisch kontinuierlich oder mit Aufenthalteintervallen an der Messstelle diese in der Form einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Strömung passiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit während ihres Vermischens durch einen mittels mehrerer Krümmungen verlängerten Kanal an der Messstelle in der Thermosäule geleitet wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischflüssigkeit durch einen zickzackförmigen Kanal geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in dem verlängerten Kanal durch eine oder mehrere Drosselstellen geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit oder die Flüssigkeiten mit konstanter Geschwindigkeit mittels peristaltischer Pumpen durch die Messstelle geleitet werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle tropfenweise mit der Messflüssigkeit beschickt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die tropfenweise zugeführten Hüssigkeiten verschiedener Zusammensetzung sind.
8. Mikrokalorimetrische Analysevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch einen Durehströmungskanal, der über mindestens eine Leitung an eine Zuführvorrichtung zum Transport von mindestens einer Flüssigkeit durch den Kanal angeschlossen ist, welcher durch eine Messzelle führt, die in an sich bekannter Weise zwischen Thermo-'säulen eingeschlossen ist, deren von der Zelle abgewandte Seiten gegen ein Material mit hohem Wärmeleitvermögen anliegen und die ihrerseits in einem Mantel aus wärmeleitendem Material eingeschlossen sind, wobei vorzugsweise zwei Zwillingsthermosäulen im selben Mantel eingeschlossen sind und im Verhältnis zu den zum Messen des Wärmeflusses der Flüssigkeit vorgesehenen Thermosäulen der Messzelle gegengeschaltet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle die Form einer ebenen, dünnen Platte hat, in der der Kanal aufgenommen ist, beispielsweise durch Fräsen, wobei über dem Kanal und der Platte ein Deckel vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal in geradem Verlauf von einer Seite zu einer gegenüberstehenden Seite der Platte erstreckt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine kurvenförmige Bahn hin und her über die Fläche der Platte beschreibt, beispielsweise eine zickzackförmige Bahn.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal an zwei Zuleitungen angeschlossen ist,
beispielsweise mittels eines T-Stücks.
13· Vorrichtung nach Anspruch 8, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine oder mehrere Drosselstellen aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal viereckigen Querschnitts ist.
15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-1-Ί, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine Querschnittsfläche von Vorzugsweise 2,3 mm hat.
16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das3 die Messzelle aus chemisch inertem Material mit gutem Wärmeleitvermögen besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle tropfenweise mit der Flüssigkeit beschickt
wird. ' .
18. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung durch den Kanal der Hesszelle zwecks Verlängerung der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Zelle stossweise erfolgt.

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Leerielte