溶氧電極能夠準確地測量發(fā)酵液中的溶氧水平。在微生物發(fā)酵過程中,適宜的溶氧水平是菌體生長和代謝的重要保障。當溶氧電極測值顯示溶氧水平較高時,對于好氧微生物而言,充足的氧氣能夠促進其呼吸作用,加速代謝過程。例如,在谷氨酸發(fā)酵中,較高的溶氧條件有利于谷氨酸脫氫酶的活性提高,從而促進谷氨酸的生成積累。同時,高溶氧水平也有助于微生物合成更多的能量物質,如 ATP,為細胞的生長和繁殖提供動力。然而,過高的溶氧水平也可能對某些微生物產生氧化損傷,影響其正常生長和代謝。當溶氧電極監(jiān)測到較低的溶氧水平時,微生物的生長和代謝會發(fā)生明顯變化。對于厭氧微生物或兼性厭氧微生物來說,低溶氧環(huán)境可能是其適宜的生長條件。但對于好氧微生物,低溶氧會限制其呼吸作用,導致能量供應不足。例如,在微生物燃料電池中,陰極的溶氧水平會影響其產電性能。當溶氧電極測值較低時,陰極的氧還原反應受到抑制,從而降低了微生物燃料電池的輸出功率。此外,低溶氧水平還可能影響微生物的代謝途徑,促使其產生一些特殊的代謝產物以適應環(huán)境。機器學習模型預測溶氧電極的膜壽命,指導預防性維護策略。山東溶解氧電極采購

在食品發(fā)酵工業(yè)中,溶氧電極的應用對于控制發(fā)酵過程和提高產品質量至關重要。不同的發(fā)酵階段需要不同的溶氧水平,通過溶氧電極監(jiān)測可以及時調整通風和攪拌等操作,確保微生物在適宜的溶氧條件下進行發(fā)酵。例如,在發(fā)酵過程中,氧的傳質速率主要受發(fā)酵液中溶解氧的濃度和傳遞阻力影響。研究溶氧對發(fā)酵的影響及控制,對提高生產效率和改善產品質量都有重要意義。溶氧電極測值的溶氧水平還會影響微生物的生存策略。在低氧環(huán)境下,微生物可能會采取一些特殊的生存策略,如改變代謝途徑、產生抗氧化物質等,以適應低氧條件。而在高氧環(huán)境下,微生物可能會增強抗氧化能力,防止氧化損傷。通過研究溶氧水平對微生物生存策略的影響,可以更好地理解微生物在不同環(huán)境條件下的適應性和生存機制。山東溶解氧電極采購通過溶解氧電極的實時監(jiān)測,可快速識別發(fā)酵異常(如污染或代謝停滯)。

發(fā)酵系統(tǒng)中溶解氧電極的選型與安裝規(guī)范
選擇合適的溶解氧電極需要考慮多個因素:發(fā)酵規(guī)模(實驗室、中試或生產)、滅菌方式(在位滅菌或離位滅菌)、培養(yǎng)基特性(粘度、固體含量)等。對于大型發(fā)酵罐(>50m3),通常選用帶溫度補償的工業(yè)級電極,如梅特勒-托利多InPro6860i系列,其防護等級可達IP68,耐受壓力至6bar。
安裝位置對測量準確性有重要影響。電極應安裝在發(fā)酵罐的適當高度(通常位于液面下1/3至1/2處),避開攪拌槳直接作用區(qū)域和氣泡聚集區(qū)。推薦安裝角度為15-30度傾斜,這有利于氣泡的及時排除。
在某疫苗生產企業(yè),通過優(yōu)化電極安裝位置,使溶解氧測量波動幅度從±5%降低到±1.5%。校準程序必須嚴格執(zhí)行。兩點校準法(零點用無氧亞硫酸鈉溶液,滿度用空氣飽和水)是行業(yè)標準。值得注意的是,高溫校準(與發(fā)酵溫度一致)可消除溫度差異帶來的誤差。某氨基酸生產廠的數據顯示,采用60℃校準后,測量系統(tǒng)誤差從2.3%降至0.8%。
隨著科技的不斷進步,溶氧電極的性能也在不斷提高。未來,溶氧電極將朝著更加智能化、高精度、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。例如,智能化溶氧電極可以實現(xiàn)自動校準、故障診斷等功能,提高了使用的便利性和可靠性;高精度溶氧電極可以實現(xiàn)更加準確的測量,為發(fā)酵過程的優(yōu)化提供更加精確的數據支持;高穩(wěn)定性溶氧電極可以在惡劣的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作,降低了維護成本。在發(fā)酵罐廠中,溶氧電極可以通過優(yōu)化發(fā)酵條件,實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。例如,通過實時監(jiān)測溶氧水平,調整通氣量和攪拌速度,可以避免過度通氣和攪拌,從而降低能源消耗。此外,溶氧電極還可以與節(jié)能控制系統(tǒng)相結合,實現(xiàn)更加智能化的節(jié)能控制。在連續(xù)流發(fā)酵中,溶解氧電極的動態(tài)響應特性對穩(wěn)態(tài)維持至關重要。

如何結合先進的控制技術實現(xiàn)對溶氧電極水平的精確控制以提高產酶效率?脈沖電場技術劉振宇等人在2019年的研究中,采用響應面法設計脈沖電場工作參數(脈沖強度5-15kV/cm、脈沖持續(xù)時間10-100μs和脈沖數50-99)并對黑曲霉孢子懸液進行處理和培養(yǎng)。結果表明脈沖強度很大程度影響菌絲干質量和產糖化酶能力,當脈沖強度為12.975kV/cm、脈沖寬度為54μs和脈沖數為66時,黑曲霉的菌絲干質量和糖化酶活性分別為28.05mg和18.01U/mL,比對照提高了68.27%和14.71%。雖然該研究主要針對黑曲霉生長和糖化酶活性,但脈沖電場技術可能為其他產酶過程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如,可以通過脈沖電場刺激微生物的代謝活動,從而提高對溶氧的利用效率,進而提高產酶效率。國際認證機構(如 SGS)提供溶氧電極的合規(guī)性測試服務。山東溶解氧電極采購
測量粘稠樣品后,溶氧電極需及時清洗,防止污染物堵塞膜孔。山東溶解氧電極采購
溶氧電極的維護是保證其長期穩(wěn)定運行的關鍵。每次使用前,應檢查電極外觀,確保各部件無松動現(xiàn)象。用 ArcAir 或平板連接電極,查看性能指標是否在正常范圍(新電極一般接近 100%,當指標低于 35% 時,需更換新的光氧膜帽)。使用過程中,要注意安裝規(guī)范,電極裝入護套時只能向前推,不可轉動電極桿,避免膜帽松動脫落,連接螺絲可用手或扳手輕輕擰緊。此外,千萬不能向光氧電極膜帽中添加電解液,否則會損毀電極;電極內部有污染時,玻璃視窗要用鏡頭紙擦拭 。山東溶解氧電極采購