溶氧电极的工作原理基于复杂而精妙的电化学过程。常见的极谱型溶氧电极,在工作时,需向其施加 0.6 - 0.8V 的极化电压。此时,阴极一般采用如白金等纯度极高(99.999% 以上)的材料,会释放电子;阳极通常为银等金属,负责接受电子。当溶液中的氧气透过覆盖在电极头部的透气膜,进入电解液后,便与阴极和阳极构成完整回路,进而产生电流。根据法拉第定律,此电流与氧分压呈正比关系,即 I = k・PO₂ 。凭借这一特性,溶氧电极能够将溶液中溶解氧的浓度转化为可测量的电信号 ,为后续的分析和监测提供基础。溶解氧电极的测量结果可能受到发酵液粘度、气泡或固体颗粒的影响,需注意校正。山东荧光淬灭溶解氧电极
溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素调控,调控策略:1.物理调控法,(1)通气与搅拌:a.提高通气量(0.5-2.0vvm)和搅拌速率(200-800rpm)以增强氧传递速率(OTR)但需避免剪切力损伤细胞。b.分段控制:生长初期高DO(40-60%饱和度)促进生物量;产素期适当降低DO20-30%以诱导次级代谢。(2)压力调控:微正压(0.05-0.1MPa)可增加氧溶解度,但可能抑制某些菌株代谢。2.工艺优化,(1)补料策略:通过补加碳源(如葡萄糖)与DO耦合控制,避免Crabtree效应(过量糖抑制有氧代谢)。(2)发酵模式:采用两阶段发酵(先高DO促生长,后低氧促产物)或微氧发酵(如虾青素生产)。3.化学调控,氧载体添加:a.正十二烷、全氟化碳等可提高氧传递效率,但需考虑生物相容性和成本。b.过氧化氢酶(CAT)抑制剂可适度增加胞内ROS,刺激类胡萝卜素合成。4.菌种改造,(1)强化氧响应转录因子(如SREBP、Hap1)或引入血红蛋白基因(如VitreoscillaHb)以提升低氧耐受性。(2)改造MVA途径或异源表达类胡萝卜素合成基因簇(如crt基因)。光学法溶解氧电极采购溶氧电极的数字输出(RS485/MODBUS)便于集成至自动化控制系统。
溶氧电极测量得到的数据需要进行处理和分析,才能为发酵过程的控制提供有效的指导。一般来说,可以通过数据采集系统将溶氧电极测量得到的数据传输到计算机中,然后使用相应的软件进行处理和分析。处理和分析的内容包括数据的滤波、平滑、趋势分析等。通过对溶氧电极数据的处理和分析,可以更好地了解发酵过程中的溶氧变化规律,为优化发酵条件提供依据。为了确保溶氧电极的正常工作,需要对其进行定期的维护和保养。维护和保养的内容包括清洗电极、更换电极膜、校准电极等。在清洗电极时,需要使用适当的清洗剂,避免使用强酸、强碱等腐蚀性清洗剂。在更换电极膜时,需要选择合适的电极膜,并按照说明书进行更换。定期校准电极可以确保其测量结果的准确性。
加强人员培训和管理也能够提高溶氧电极在监测过程中的稳定性。1、操作人员培训:对发酵罐厂的操作人员进行溶氧电极的安装、维护、校准和操作培训,提高操作人员的专业技能和水平。操作人员应熟悉溶氧电极的工作原理、性能特点和使用方法,掌握正确的安装、维护和校准方法,以及在发酵过程中如何根据溶氧水平的变化调整发酵罐的操作条件。2、质量管理体系:建立健全发酵罐厂的质量管理体系,加强对溶氧电极的质量控制和管理。对溶氧电极的采购、验收、安装、维护、校准和使用等环节进行严格的质量控制,确保溶氧电极的性能和稳定性符合发酵工艺的要求。总之,提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性需要从选择合适的电极类型、正确安装和维护电极、优化发酵罐的操作条件、采用先进的控制系统和加强人员培训和管理等方面入手。通过综合采取这些措施,可以提高溶氧电极的稳定性,保证发酵过程的顺利进行,提高发酵产品的质量和产量。用户反馈平台收集溶氧电极使用痛点,驱动产品迭代升级。
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)有限公司在连续流发酵中,溶解氧电极的动态响应特性对稳态维持至关重要。广东高温灭菌溶氧电极
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溶氧电极在发酵罐厂中的安装与调试,在发酵罐厂中,溶氧电极的安装位置非常关键。一般来说,溶氧电极应该安装在发酵罐的适当位置,以确保能够准确地测量发酵液中的溶氧水平。在安装溶氧电极之前,需要对其进行调试,以确保其能够正常工作。调试过程包括校准溶氧电极、检查电极的响应时间和稳定性等。只有经过调试合格的溶氧电极才能投入使用。同时,溶氧电极能够实时监测发酵过程中的溶氧水平,为发酵过程的控制提供关键数据。通过连续监测溶氧水平,可以及时发现发酵过程中的异常情况,如溶氧过低或过高,并采取相应的措施进行调整。例如,当溶氧过低时,可以通过增加通气量、提高搅拌速度等方式提高溶氧水平;当溶氧过高时,可以适当降低通气量或搅拌速度,以避免微生物的过度氧化。山东荧光淬灭溶解氧电极