1、大腸桿菌對溶氧的需求,大腸桿菌是一種兼性厭氧菌,在有氧條件下可通過有氧呼吸高效代謝。在高密度發(fā)酵過程中,充足的氧氣供應(yīng)至關(guān)重要,通常需要將溶解氧(DO)水平維持在20%-30%。若DO低于此范圍,菌體可能轉(zhuǎn)向厭氧代謝,通過“Crabtree效應(yīng)”積累乙酸,進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)合成和菌體生長,影響發(fā)酵效率。2、DO-STAT控制策略,DO-STAT(溶氧關(guān)聯(lián)補料控制)是一種基于實時溶氧反饋的智能補料技術(shù),通過動態(tài)調(diào)節(jié)補料速率使耗氧與供氧達(dá)到平衡。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)微生物發(fā)酵領(lǐng)域,尤其在大腸桿菌和酵母菌的高密度培養(yǎng)中表現(xiàn)優(yōu)異,是重組蛋白、疫苗及酶制劑生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一。溶氧水平的精細(xì)控制直接決定了菌體生長速率和產(chǎn)物合成效率。3、溶氧監(jiān)測,目前發(fā)酵過程中的溶氧在線監(jiān)測主要依賴兩類傳感器,極譜型溶氧電極:傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器,響應(yīng)快,需定期維護(hù)。光學(xué)溶氧傳感器:基于熒光淬滅原理,穩(wěn)定性高,維護(hù)需求低。4、溶氧分段控制根據(jù)發(fā)酵階段動態(tài)調(diào)整DO水平,可大幅度提升產(chǎn)物產(chǎn)量,生長期:維持DO20%-30%,配合高攪拌速率(500-800rpm),促進(jìn)菌體快速增殖。誘導(dǎo)期:降低DO至10%-20%,減少乙酸積累,同時促進(jìn)外源蛋白表達(dá)(如IPTG誘導(dǎo)系統(tǒng))。 職業(yè)技能鑒定考試包含溶氧電極操作考核,確保從業(yè)人員規(guī)范使用。杭州高溫滅菌溶氧電極
溶氧電極在發(fā)酵罐廠的應(yīng)用中,穩(wěn)定性至關(guān)重要。提高溶氧電極的穩(wěn)定性可以從多個方面入手。一、選擇合適的溶氧電極類型,目前市場上主要有傳統(tǒng)極譜氧電極和光學(xué)溶氧電極兩種類型。光學(xué)溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高,漂移小,響應(yīng)快等優(yōu)點。在發(fā)酵過程中,光學(xué)溶氧電極具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)極譜氧電極的巨大潛力。因此,在發(fā)酵罐廠應(yīng)用中,可以優(yōu)先選擇光學(xué)溶氧電極,以提高穩(wěn)定性。二、正確安裝和維護(hù),1、溶氧電極安裝位置的選擇,溶氧電極應(yīng)安裝在發(fā)酵罐內(nèi)能夠準(zhǔn)確反映發(fā)酵液中溶氧水平的位置。一般來說,應(yīng)避免安裝在攪拌器附近、進(jìn)氣口或出氣口等容易產(chǎn)生湍流或氣泡的地方,以免影響測量的準(zhǔn)確性。安裝時應(yīng)確保電極與發(fā)酵液充分接觸,同時要注意電極的密封性,防止發(fā)酵液泄漏或外部氣體進(jìn)入影響測量結(jié)果。2、定期維護(hù)和校準(zhǔn),定期對溶氧電極進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)是保證其穩(wěn)定性的重要措施。維護(hù)包括清洗電極表面、檢查電極的密封性和電纜連接等。校準(zhǔn)可以采用兩點校準(zhǔn)法或三點校準(zhǔn)法,根據(jù)發(fā)酵液的實際情況選擇合適的校準(zhǔn)液進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的頻率應(yīng)根據(jù)發(fā)酵罐的使用情況和電極的性能來確定,一般建議每周或每月進(jìn)行一次校準(zhǔn)。江蘇極譜法溶解氧電極大概多少錢環(huán)境監(jiān)測站部署溶氧電極,評估河流、湖泊等水體的自凈能力。
溶氧電極的工作原理基于復(fù)雜而精妙的電化學(xué)過程。常見的極譜型溶氧電極,在工作時,需向其施加 0.6 - 0.8V 的極化電壓。此時,陰極一般采用如白金等純度極高(99.999% 以上)的材料,會釋放電子;陽極通常為銀等金屬,負(fù)責(zé)接受電子。當(dāng)溶液中的氧氣透過覆蓋在電極頭部的透氣膜,進(jìn)入電解液后,便與陰極和陽極構(gòu)成完整回路,進(jìn)而產(chǎn)生電流。根據(jù)法拉第定律,此電流與氧分壓呈正比關(guān)系,即 I = k?PO? 。憑借這一特性,溶氧電極能夠?qū)⑷芤褐腥芙庋醯臐舛绒D(zhuǎn)化為可測量的電信號 ,為后續(xù)的分析和監(jiān)測提供基礎(chǔ)。
溶氧電極在航空航天領(lǐng)域也有潛在應(yīng)用。在航天器的生命保障系統(tǒng)中,需要精確控制艙內(nèi)空氣中的氧氣含量,以保證宇航員的生命安全和健康。溶氧電極可用于監(jiān)測艙內(nèi)空氣的溶解氧濃度,當(dāng)濃度發(fā)生異常變化時,系統(tǒng)能夠及時采取措施,如調(diào)節(jié)空氣循環(huán)系統(tǒng)、補充氧氣等,維持艙內(nèi)空氣環(huán)境的穩(wěn)定。此外,在航天飛行器的推進(jìn)劑儲存和輸送過程中,對液體推進(jìn)劑中的溶解氧含量也有嚴(yán)格要求,溶氧電極可用于監(jiān)測推進(jìn)劑中的溶解氧,確保推進(jìn)劑的質(zhì)量和性能。溶氧電極的電解液干涸會增加內(nèi)阻,影響信號穩(wěn)定性。
采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)能夠提高溶氧電極的穩(wěn)定性,1、模糊自適應(yīng) PID 控制器,發(fā)酵罐系統(tǒng)中的溶氧具有非線性、時變的特點,傳統(tǒng)的 PID 控制器通常不適用于這類系統(tǒng)。因此,可以采用一種新的模糊自適應(yīng) PID 控制器,在 Simulink 環(huán)境中構(gòu)建 PID 控制系統(tǒng),并使用 Matlab 中的模糊邏輯控制工具箱設(shè)計模糊控制器。這種模糊自適應(yīng) PID 控制器具有響應(yīng)速度快、控制靈敏度高、適應(yīng)性強等優(yōu)點,可以提高溶氧電極在發(fā)酵罐廠應(yīng)用中的穩(wěn)定性。2、分階段供氧控制策略,在谷氨酸棒桿菌合成新型生物絮凝劑的分批發(fā)酵過程中,采用分階段供氧控制策略可以提高生物絮凝劑的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。該策略是在發(fā)酵過程 0~16 h 維持體積傳氧系數(shù) kLa 為 100h-1,16 h 后降低 kLa 為 40h-1 至發(fā)酵結(jié)束,整個發(fā)酵過程通氣量保持在 1 L?L-1?min-1。采用這種分階段供氧控制策略,可以實現(xiàn)高細(xì)胞生長速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一,同時也可以提高溶氧電極在發(fā)酵罐廠應(yīng)用中的穩(wěn)定性。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。江蘇極譜法溶解氧電極大概多少錢
可降解膜材料研發(fā)推動溶氧電極向環(huán)保型升級,降低白色污染。杭州高溫滅菌溶氧電極
溶氧電極在生物制氫領(lǐng)域也嶄露頭角。某些微生物在特定條件下能夠利用有機物進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生氫氣,而發(fā)酵過程中的溶解氧濃度對微生物的產(chǎn)氫效率影響。溶氧電極可用于監(jiān)測發(fā)酵體系中的溶解氧水平,通過控制通氣量或添加抑制劑等方式,精細(xì)調(diào)節(jié)溶解氧濃度,為微生物創(chuàng)造適宜的產(chǎn)氫環(huán)境,提高生物制氫的效率,推動清潔能源的發(fā)展。隨著對室內(nèi)空氣質(zhì)量要求的提高,溶氧電極也逐漸應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測。在一些大型寫字樓、商場等人流量密集的場所,空氣中的氧氣含量會因人員呼吸等因素而發(fā)生變化。溶氧電極可與空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)集成,實時監(jiān)測室內(nèi)空氣中的氧氣濃度。一旦濃度低于設(shè)定閾值,通風(fēng)系統(tǒng)可自動啟動,引入新鮮空氣,保證室內(nèi)人員的舒適度和健康,提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。杭州高溫滅菌溶氧電極