溶氧电极在发酵罐厂的应用中,稳定性至关重要。提高溶氧电极的稳定性可以优化发酵罐的操作条件:1、控制搅拌转速和通气量,搅拌转速和通气量对发酵过程中的溶氧水平有重要影响。适当提高搅拌转速 可以增加发酵液与空气的接触面积,提高溶氧传递效率;增加通气量 可以提高发酵罐内的氧气含量,从而提高溶氧水平。例如,以双孢蘑菇为实验菌种的研究表明,较佳的培养条件为温度25℃、搅拌转速160r/min、通气量0.9vvm,此条件下,菌体生物量至多达20.81g/L,胞外多糖产量多达3.75g/L。2、控制发酵温度和pH值,发酵温度和pH值对发酵过程中的微生物生长和代谢有重要影响,同时也会影响溶氧电极的稳定性。一般来说,发酵温度和pH值应控制在适合发酵菌种生长和代谢的范围内。过高或过低的发酵温度和pH值会影响微生物的活性和代谢产物的生成,从而影响溶氧水平的变化。同时,也会对溶氧电极的性能产生一定的影响,降低其稳定性。因此,需要根据发酵菌种的特性和发酵工艺的要求,优化发酵温度和pH值,以提高溶氧电极的稳定性。清洁溶氧电极时,需用软布擦拭表面,防止划伤透气膜。江苏高寿命溶氧电极供应商
在大规模生物发酵生产中,改善溶氧电极水平均匀性对于提高发酵效率和产品质量至关重要,以下是提高搅拌速度和控制溶解氧浓度这一方法的讲解说明。在黄原胶发酵中,搅拌速度影响黄原胶发酵液的运动程度和氧传递速率。通过研究发现,在恒定的非限制性溶解氧浓度为空气饱和度的20%下,比较500和1000rpm的搅拌速度的影响。结果表明,只要能确保发酵液的均匀性,培养物的生物性能与搅拌速度无关。随着黄原胶浓度增加,流变复杂性增加,导致停滞区域出现。在1000rpm时,由于其更好的整体混合效果,使得发酵罐中更多的细胞处于代谢活跃状态,从而提高了微生物的氧摄取率。在生产阶段,临界氧水平确定为6%至10%,低于此值,黄原胶的特定生产速率和特定氧摄取率均明显下降。这表明在大规模生物发酵生产中,合理控制搅拌速度和溶解氧浓度可以改善溶氧水平的均匀性。综上所述,在大规模生物发酵生产中,可以通过采用气体扩散系统和生物降解活性剂、优化搅拌转速和通气量、使用压力补偿式发射器、添加表面活性剂以及提高搅拌速度和控制溶解氧浓度等先进发酵技术来改善溶氧水平的均匀性。这些技术手段可以根据不同的发酵需求进行选择和组合,以提高发酵效率和产品质量。高寿命溶解氧电极多少钱租赁模式为临时监测项目提供溶氧电极解决方案,降低初期投入。
溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素的影响及调控,溶解氧(DissolvedOxygen,DO)是生物发酵过程中影响类胡萝卜素合成的关键因素之一,其浓度和调控直接影响微生物的代谢途径、细胞生长及次级代谢产物的积累。以下是溶解氧对类胡萝卜素发酵的影响及调控策略的详细分析:溶解氧对类胡萝卜素合成的影响,1.直接代谢调控:(1)好氧需求:类胡萝卜素合成菌(如红酵母、黏红酵母、三孢布拉霉等)多为好氧微生物,其合成途径依赖氧分子作为底物(如β-胡萝卜素合成需氧依赖的环化酶)。(2)氧化应激响应:适度氧胁迫可促进抗氧化防御机制,促进类胡萝卜素(如β-胡萝卜素、虾青素)积累,因其具有qingli活性氧(ROS)的功能。但过量ROS会抑制细胞生长。2.能量与还原力平衡:(1)高DO促进TCA循环和氧化磷酸化,生成更多ATP和NADPH,为类胡萝卜素合成提供能量和还原力(如NADPH是类胡萝卜素合成关键辅因子)(2)但过高的DO可能导致碳源过度消耗于菌体生长,而非产物合成。3、关键酶活性,(1)限氧条件下,MVA途径(甲羟戊酸途径)关键酶(如HMG-CoA还原酶)活性可能受抑制,减少类胡萝卜素前体(IPP/DMAPP)供应。(2)如三孢布拉霉中,DO>30%饱和度时胡萝卜素合成酶基因。
溶解氧电极的工作原理及技术发展
溶解氧电极作为生物发酵过程中关键的在线监测设备,其工作原理主要基于电化学检测方法。
目前市场上主流的溶解氧电极可分为极谱式和原电池式两种类型。极谱式电极采用三电极系统,包括工作电极(通常为金或铂)、对电极和参比电极,在工作电极表面施加稳定的极化电压(通常为-0.6至-0.8V),溶解氧透过选择性透气膜后在电极表面发生还原反应,产生的电流信号与溶解氧浓度成正比。
近年来,溶解氧传感技术取得了进展。传统电化学电极逐渐被基于荧光猝灭原理的光学传感器所补充。光学传感器利用特定荧光物质在氧分子作用下的荧光寿命变化来测定溶解氧浓度,具有无需极化、不受流速影响、维护简单等优势。
在发酵应用中,溶解氧电极面临的主要技术挑战包括:高温灭菌(121℃、30分钟)条件下的稳定性、长期运行的漂移控制、抗培养基污染能力等。现代电极采用特殊的膜材料(如PTFE复合膜)和固态电解质技术,使使用寿命延长至12-18个月。某大型氨基酸生产企业的对比数据显示,采用新型电极后,校准周期从3天延长至2周,年维护成本降低40%。 测量粘稠样品后,溶氧电极需及时清洗,防止污染物堵塞膜孔。
虽然溶氧电极的价格相对较高,但是它在发酵罐厂中的应用可以带来大量的成本效益。通过实时监测溶氧水平,优化发酵条件,可以提高发酵产物的产量和质量,降低生产成本。此外,溶氧电极还可以减少能源消耗、降低维护成本等,进一步提高了成本效益。随着发酵技术的不断发展,溶氧电极在发酵罐厂中的应用前景将越来越广阔。未来,溶氧电极将更加智能化、高精度、高稳定性,为发酵过程的优化提供更加精确的数据支持。同时,溶氧电极还将与其他传感器和自动化控制系统相结合,实现对发酵过程的多方面监测和自动控制,提高生产效率和产品质量。干扰气体(如 H2S/CO2)可能穿透膜影响测量,需选择抗干扰膜材料。高寿命溶解氧电极供应
机器学习模型预测溶氧电极的膜寿命,指导预防性维护策略。江苏高寿命溶氧电极供应商
淀粉液化芽孢杆菌、出芽短梗霉和短梗霉,在生物发酵产酶过程中对溶氧电极水平的具体需求和差异说明。1、淀粉液化芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BS5582 在 IOL - 全自动发酵罐规模生产 β- 葡聚糖酶时,通过控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化。在装液量 6L,接种量 6.67%,发酵温度 37℃的条件下,优化后通气量 9L/min,搅拌转速 600r/min,罐压 0.6MPa,β- 葡聚糖酶酶活在 44h 达到 511U/mL,比优化前提高了 122.76%。2、从自然界中分离筛选出的短梗霉菌株 ipe-3 和 ipe-5,经 2.7L 发酵罐发酵。研究发现,在 70%溶氧条件下,ipe-3 聚苹果酸产量为 10.027g/L,苹果酸产量为 5.70g/L,ipe-5 聚苹果酸产量为 03g/L,苹果酸产量较高为 57.24g/L。与 70%溶氧条件下发酵产量相比,在 10%溶氧条件下,ipe-3 聚苹果酸产量降低了 41.67%,苹果酸产量降低了 62.63%;ipe-5 不产聚苹果酸,苹果酸产量降低了 83.05%。得出溶氧降低导致菌体浓度及葡萄糖利用速率降低,从而造成短梗霉发酵产酸的产量降低。江苏高寿命溶氧电极供应商
溶氧电极能够准确地测量发酵液中的溶氧水平。在微生物发酵过程中,适宜的溶氧水平是菌体生长和代谢的重要保障。当溶氧电极测值显示溶氧水平较高时,对于好氧微生物而言,充足的氧气能够促进其呼吸作用,加速代谢过程。例如,在谷氨酸发酵中,较高的溶氧条件有利于谷氨酸脱氢酶的活性提高,从而促进谷氨酸的生成积累。同时,高溶氧水平也有助于微生物合成更多的能量物质,如 ATP,为细胞的生长和繁殖提供动力。然而,过高的溶氧水平也可能对某些微生物产生氧化损伤,影响其正常生长和代谢。当溶氧电极监测到较低的溶氧水平时,微生物的生长和代谢会发生明显变化。对于厌氧微生物或兼性厌氧微生物来说,低溶氧环境可能是其适宜的生长条件。但对...