在大規模生物發酵生產中,改善溶氧電極水平均勻性對于提高發酵效率和產品質量至關重要,以下是采用氣體擴散系統和生物降解活性劑這一方法的講解說明。在曝氣灌溉中,采用變壓分離制氧技術-氧氣擴散系統-空氣注射技術耦合系統,可以有效分析NaCl介質及生物降解活性劑對純氧曝氣灌溉水氧傳輸特性的影響。其中,生物降解活性劑BS1000的添加促進氧傳質過程的發生,提高了曝氣水中的溶氧飽和度。當BS1000質量濃度在2mg/L及以上時,NaCl介質對氧總傳質系數的增幅明顯,而NaCl介質對曝氣水中的溶氧飽和度起到抑制作用。各組合條件下,曝氣滴灌中流量均勻系數均在95%以上,溶氧均勻系數均在97%以上。添加活性劑BS1000可使氧總傳質系數平均提高18.85%以上。由此可見,通過合理使用生物降解活性劑和特定的氣體擴散系統,可以改善溶氧水平的均勻性,為大規模生物發酵生產提供了一種可行的技術手段。溶氧電極向微型化、低功耗、高集成度方向發展,適配物聯網傳感器節點。成都熒光淬滅溶氧電極
溶氧電極的校準頻率因應用場景而異。在實驗室研究中,由于對測量精度要求極高,每次實驗前都可能需要對溶氧電極進行校準,以確保實驗數據的準確性。微基智慧科技(江蘇)有限公司而在一些工業生產場景中,如化工生產,如果生產過程相對穩定,且電極維護良好,校準頻率可適當降低,例如每周或每月校準一次。但在實際操作中,還需根據電極的使用情況、測量數據的波動程度等因素靈活調整校準頻率,以保證測量結果的可靠性。微基智慧科技(江蘇)有限公司蘇州溶氧電極溶氧電極產業鏈涵蓋傳感器芯片、膜材料、電解液及終端設備制造。
溶氧電極的工作原理及重要性溶氧電極是一種用于測量發酵液中溶解氧濃度的傳感器。它通過電化學原理,將溶解氧的濃度轉化為電信號,從而實現對溶氧水平的實時監測。在發酵罐廠中,溶氧電極的重要性不言而喻。合適的溶氧水平對于微生物的生長和代謝至關重要。如果溶氧不足,微生物的生長和代謝會受到抑制,從而影響發酵產物的產量和質量;反之,如果溶氧過高,可能會導致微生物的過度氧化,同樣會對發酵過程產生不利影響。因此,通過溶氧電極實時監測溶氧水平,并根據監測結果及時調整發酵條件,對于提高發酵產物的產量和質量具有重要意義。
溶氧電極的校準工作至關重要,直接關系到測量結果的準確性。以光學溶氧電極校準為例,首先需在儀表室給電極通電,穩定 10 分鐘,使其達到工作狀態。接著通過手操器或者電腦 ArcAir 軟件平臺連接電極(需配備無線發射頭和無線 USB 轉接頭等設備)。然后用軟件修改補償壓力值為 1013mbar,等待電極在空氣中的測量值基本穩定。之后選擇校準功能,對電極實施校準,校準值設為 100% Sat.。由于空氣是穩定介質,正常情況下校準過程應順利通過。若未通過,則需檢查電極狀態和報警信息,進行相應處理 ,確保電極測量精細。通過溶解氧電極的實時監測,可快速識別發酵異常(如污染或代謝停滯)。
溶解氧參數在發酵過程控制中的關鍵作用
在好氧發酵過程中,溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標。溶解氧水平直接影響細胞的生長速率和產物合成效率。以典型的青霉素發酵為例,當溶解氧濃度低于5%飽和度時,菌體代謝會從有氧呼吸轉向無氧發酵,導致乳酸積累和菌絲形態改變,終使產量下降30-50%。
研究表明,不同發酵階段對溶解氧的需求存在差異。在菌體生長對數期,維持30-50%的溶解氧飽和度有利于生物量快速積累;而在次級代謝產物合成期,適當降低溶解氧至10-20%可能促進目標產物的合成。某制藥企業通過實施階段式溶解氧控制策略,使紅霉素發酵效價提高15%,同時降低能耗18%。
溶解氧監測還能反映發酵過程的異常情況。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌體自溶,而持續下降則可能反映通氣系統故障或菌體過度生長。在工業化生產中,將溶解氧與OUR(氧攝取率)、CER(二氧化碳釋放率)等參數結合分析,可以實現更精細的過程監控和故障診斷。 溶氧電極的透氣膜(聚丙烯 / 硅橡膠)隔絕溶液,允許氧氣選擇性滲透至電極表面。江蘇耐消殺溶氧電極采購
清潔溶氧電極時,需用軟布擦拭表面,防止劃傷透氣膜。成都熒光淬滅溶氧電極
谷氨酸棒桿菌在生物發酵產酶過程中對溶氧電極水平的具體需求和差異說明。在 3L 發酵罐上系統研究溶氧水平對谷氨酸棒桿菌菌體生長及新型生物絮凝劑 REA-11 合成的影響,提出生物絮凝劑 REA-11 合成的分階段供氧控制策略:發酵過程 0~16h 維持體積傳氧系數 kLa 為 100h?1,16h 后降低 kLa 為 40h?1 至發酵結束,整個發酵過程通氣量保持在 1L?L?1?min?1。采用該分階段供氧控制策略,生物絮凝劑產量達到 900mg?L?1,發酵周期縮短到 30h,比恒定 kLa 為 40h?1 條件下的 REA-11 產量(549mg?L?1)提高了 64%,產率提高了 45%,生產強度也比 kLa 恒定為 40h?1、100h?1 和 200h?1 的分批發酵過程分別提高了 81.2%、120% 和 420%,實現了高細胞生長速率和高產物產率的統一。綜上所述,不同種類的微生物在生物發酵產酶過程中對溶氧水平的需求差異較大。這些差異主要體現在不同的微生物對攪拌轉速、通氣量、溫度、pH 等因素的要求不同,且溶氧水平的變化會對菌體生長和產物產量產生較大影響。因此,在生物發酵過程中,需要根據不同的微生物種類和發酵目的,優化溶氧控制條件,以提高發酵效率和產物產量。成都熒光淬滅溶氧電極
溶氧電極的工作原理基于復雜而精妙的電化學過程。常見的極譜型溶氧電極,在工作時,需向其施加 0.6 - 0.8V 的極化電壓。此時,陰極一般采用如白金等純度極高(99.999% 以上)的材料,會釋放電子;陽極通常為銀等金屬,負責接受電子。當溶液中的氧氣透過覆蓋在電極頭部的透氣膜,進入電解液后,便與陰極和陽極構成完整回路,進而產生電流。根據法拉第定律,此電流與氧分壓呈正比關系,即 I = k?PO? 。憑借這一特性,溶氧電極能夠將溶液中溶解氧的濃度轉化為可測量的電信號 ,為后續的分析和監測提供基礎。溶氧電極的電解液添加量需適中,過多可能導致膜膨脹變形。南京光學法溶解氧電極合適的溶氧水平對于發酵產物...