传统极谱氧电极与光学溶氧电极的差异,在工业发酵过程中,光学溶氧电极相对于传统极谱氧电极具有精度高、漂移小、响应快等优点。传统极谱氧电极在使用过程中可能会出现精度不够高、信号漂移较大以及响应速度较慢的问题,这可能会影响对发酵过程中溶氧情况的准确监测。而光学溶氧电极配套的软件具有数字化管理功能,在发酵过程中具有代替传统极谱氧电极的巨大潜力。这意味着在不同类型的发酵罐中,若采用光学溶氧电极,可以更准确地监测溶氧水平,为发酵过程的优化提供更可靠的数据支持。在氨基酸发酵中,溶解氧电极帮助维持适宜的氧水平,提高目标产物得率。荧光淬灭溶氧电极供应
在环境监测领域,溶氧电极发挥着无可替代的作用。以水质监测为例,水中溶解氧浓度是评估水体质量的指标之一。它不仅直接关系到水生生物的生存、生长与繁殖,还能直观反映水体的富营养化程度以及自净能力。在水库、湖泊、河流等自然水源地,通过布置溶氧电极,能够实时监测溶解氧的动态变化,一旦发现异常,可及时采取措施,如排查污染源等。在城市污水处理厂,溶氧电极可用于监测处理过程中溶解氧的含量,帮助优化处理工艺,确保污水达标排放 ,为环境保护筑牢防线。高温灭菌溶氧电极采购在酶制剂生产中,溶解氧电极优化了产酶菌种的生长和诱导表达条件。
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%。
溶氧电极的结构组成决定了其性能与应用范围。它一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成。阴极作为反应的关键部位,对材料要求苛刻,像白金或银的纯度需达 99.999% 以上,且极谱型电极的阴极表面做得很小,直径通常在 1 - 50μm 范围,以形成微小的还原电流,这也意味着需要专门的电子放大装置辅极多做成圆筒状,表面积比阴极大数十倍,材料同样要求高纯度。电解质常见的有 KOH、KCl、醋酸铅等,用于维持电极内部的电荷平衡。塑料薄膜如聚四氟乙烯(F4)或其共聚体,需具备耐高温(>200℃)、透气性能好的特点,且膜的厚度有讲究,一般在 0.01 - 0.05mm,膜对氧的高透性和对 CO₂ 的低透性对电极响应极为重要 。荧光法溶氧电极在维护成本、测量稳定性、抗干扰能力、响应速度及适用环境等。
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。通过溶解氧电极反馈控制,可实现发酵过程的闭环自动化,减少人为操作误差。浙江极谱法溶氧电极
荧光法溶氧电极的响应时间非常短,能够在与水接触的同时即产生响应,这种即时性提升了测量的效率和准确性。荧光淬灭溶氧电极供应
溶氧电极在植物工厂中的应用也逐渐受到关注。在植物工厂中,通过精确控制光照、温度、湿度和二氧化碳浓度等环境因素,实现植物的高效生长。而溶解氧作为植物根系生长和呼吸的重要因素,同样需要精细调控。溶氧电极可用于监测植物工厂营养液中的溶解氧浓度,根据植物的生长阶段和需求,调整营养液的通气量和循环方式,为植物提供适宜的溶氧环境,促进植物的健康生长,提高植物工厂的生产效率和产品质量。微基智慧科技(江苏)有限公司荧光淬灭溶氧电极供应
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,以下是采用气体扩散系统和生物降解活性剂这一方法的讲解说明。在曝气灌溉中,采用变压分离制氧技术-氧气扩散系统-空气注射技术耦合系统,可以有效分析NaCl介质及生物降解活性剂对纯氧曝气灌溉水氧传输特性的影响。其中,生物降解活性剂BS1000的添加促进氧传质过程的发生,提高了曝气水中的溶氧饱和度。当BS1000质量浓度在2mg/L及以上时,NaCl介质对氧总传质系数的增幅明显,而NaCl介质对曝气水中的溶氧饱和度起到抑制作用。各组合条件下,曝气滴灌中流量均匀系数均在95%以上,溶氧均匀系数均在97%以上。添加活性剂BS...