在食品发酵工业中,溶氧电极的应用对于控制发酵过程和提高产品质量至关重要。不同的发酵阶段需要不同的溶氧水平,通过溶氧电极监测可以及时调整通风和搅拌等操作,确保微生物在适宜的溶氧条件下进行发酵。例如,在发酵过程中,氧的传质速率主要受发酵液中溶解氧的浓度和传递阻力影响。研究溶氧对发酵的影响及控制,对提高生产效率和改善产品质量都有重要意义。溶氧电极测值的溶氧水平还会影响微生物的生存策略。在低氧环境下,微生物可能会采取一些特殊的生存策略,如改变代谢途径、产生抗氧化物质等,以适应低氧条件。而在高氧环境下,微生物可能会增强抗氧化能力,防止氧化损伤。通过研究溶氧水平对微生物生存策略的影响,可以更好地理解微生物在不同环境条件下的适应性和生存机制。在厌氧-好氧切换发酵中,溶解氧电极能够准确判断氧气通入的时机和持续时间。河南污水处理用溶解氧电极
溶氧电极(溶氧水平对生物发酵产酶效率影响):溶氧水平的变化可能会影响微生物的代谢途径。在适宜的溶氧水平下,微生物可能会选择更有利于酶合成的代谢途径。而在低溶氧或高溶氧水平下,微生物的代谢途径可能会发生改变,从而影响酶的合成效率。例如,在低溶氧条件下,微生物可能会启动一些厌氧代谢途径,这些途径可能不利于酶的合成。相反,在高溶氧条件下,微生物可能会产生过多的活性氧,导致氧化应激,从而影响细胞的正常代谢和酶的合成。在生物发酵产酶过程中,溶氧水平的控制需要综合考虑多个因素。除了微生物的种类、酶的类型外,还需要考虑发酵设备的性能、发酵工艺的特点等因素。例如,不同的发酵设备可能具有不同的溶氧传递效率,这就需要根据设备的特点来调整溶氧水平的控制策略。此外,发酵工艺的不同也可能会影响溶氧水平对产酶效率的影响。例如,连续发酵和分批发酵过程中,溶氧水平的控制策略可能会有所不同。河南污水处理用溶解氧电极空气校准中,溶氧电极在 20.9% 氧浓度(标准大气压)下标定满量程。
随着科技的不断进步,溶氧电极也在持续创新发展。新型的溶氧电极在材料选择上更加注重性能优化,采用更先进的透气膜材料,提高氧气的透过效率,同时增强对其他干扰物质的阻隔能力。在电极结构设计方面,朝着小型化、集成化方向发展,便于在更复杂、狭小的空间内安装和使用。此外,智能溶氧电极逐渐兴起,其具备数据自动采集、分析以及无线传输等功能,可与自动化控制系统连接,实现对溶解氧的远程、实时监测与控制 。微基智慧科技(江苏)有限公司
溶解氧电极在生物发酵过程中的关键作用溶解氧电极是生物发酵过程中不可或缺的在线监测工具,用于实时测量发酵液中的溶解氧浓度(DO)。在好氧发酵中,微生物的生长和代谢高度依赖氧气供应,如氨基酸和酶制剂的工业生产均需精确控制溶解氧水平。溶解氧电极通过电化学或光学原理检测氧分压,并将信号转换为可读数据,帮助操作人员优化通气、搅拌速率或补料策略。例如,在青霉素发酵中,溶解氧不足会导致菌体代谢转向乳酸积累,而过高则可能引起氧化应激,影响产物合成。因此,溶解氧电极的精细监测是确保发酵工艺稳定性和产物得率的关键。
职业技能鉴定考试包含溶氧电极操作考核,确保从业人员规范使用。
不同类型的溶氧电极各有特点。原电池型溶氧电极无需外加电压,其工作原理基于电极自身材料的氧化还原反应产生电流,从而反映溶解氧浓度。这种电极结构相对简单,在一些对精度要求不是极高、电源获取不便的场景中有一定应用。而极谱型溶氧电极需要外加 0.6 - 0.8V 的极化电压,它具有更高的测量精度和灵敏度,能够更地测量溶液中的溶解氧浓度,因此在实验室研究、工业生产中对溶氧监测要求较高的环节应用更为广 。微基智慧科技(江苏)有限公司溶氧电极的电流输出与氧气浓度成正比,遵循法拉第电解定律。河南污水处理用溶解氧电极
在微藻培养中,溶解氧电极不仅监测呼吸耗氧,还反映光合作用的产氧动态。河南污水处理用溶解氧电极
溶解氧参数在发酵过程控制中的关键作用
在好氧发酵过程中,溶解氧浓度是反映微生物代谢活性的重要指标。溶解氧水平直接影响细胞的生长速率和产物合成效率。以典型的青霉素发酵为例,当溶解氧浓度低于5%饱和度时,菌体代谢会从有氧呼吸转向无氧发酵,导致乳酸积累和菌丝形态改变,终使产量下降30-50%。
研究表明,不同发酵阶段对溶解氧的需求存在差异。在菌体生长对数期,维持30-50%的溶解氧饱和度有利于生物量快速积累;而在次级代谢产物合成期,适当降低溶解氧至10-20%可能促进目标产物的合成。某制药企业通过实施阶段式溶解氧控制策略,使红霉素发酵效价提高15%,同时降低能耗18%。
溶解氧监测还能反映发酵过程的异常情况。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌体自溶,而持续下降则可能反映通气系统故障或菌体过度生长。在工业化生产中,将溶解氧与OUR(氧摄取率)、CER(二氧化碳释放率)等参数结合分析,可以实现更精细的过程监控和故障诊断。 河南污水处理用溶解氧电极
如何结合先进的控制技术实现对溶氧电极水平的精确控制以提高产酶效率?脉冲电场技术刘振宇等人在2019年的研究中,采用响应面法设计脉冲电场工作参数(脉冲强度5-15kV/cm、脉冲持续时间10-100μs和脉冲数50-99)并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明脉冲强度很大程度影响菌丝干质量和产糖化酶能力,当脉冲强度为12.975kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66时,黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05mg和18.01U/mL,比对照提高了68.27%和14.71%。虽然该研究主要针对黑曲霉生长和糖化酶活性,但脉冲电场技术可能为其他产酶过程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如...