發酵系統中溶解氧電極的選型與安裝規范

選擇合適的溶解氧電極需要考慮多個因素：發酵規模（實驗室、中試或生產）、滅菌方式（在位滅菌或離位滅菌）、培養基特性（粘度、固體含量）等。對于大型發酵罐（>50m3），通常選用帶溫度補償的工業級電極，如梅特勒-托利多InPro6860i系列，其防護等級可達IP68，耐受壓力至6bar。

安裝位置對測量準確性有重要影響。電極應安裝在發酵罐的適當高度（通常位于液面下1/3至1/2處），避開攪拌槳直接作用區域和氣泡聚集區。推薦安裝角度為15-30度傾斜，這有利于氣泡的及時排除。

在某疫苗生產企業，通過優化電極安裝位置，使溶解氧測量波動幅度從±5%降低到±1.5%。校準程序必須嚴格執行。兩點校準法（零點用無氧亞硫酸鈉溶液，滿度用空氣飽和水）是行業標準。值得注意的是，高溫校準（與發酵溫度一致）可消除溫度差異帶來的誤差。某氨基酸生產廠的數據顯示，采用60℃校準后，測量系統誤差從2.3%降至0.8%。 溶解氧電極的測量范圍需匹配發酵工藝需求，如高耗氧或微需氧的不同場景。光學法溶解氧電極供應

溶氧電極的維護是保證其長期穩定運行的關鍵。每次使用前，應檢查電極外觀，確保各部件無松動現象。用 ArcAir 或平板連接電極，查看性能指標是否在正常范圍（新電極一般接近 100%，當指標低于 35% 時，需更換新的光氧膜帽）。使用過程中，要注意安裝規范，電極裝入護套時只能向前推，不可轉動電極桿，避免膜帽松動脫落，連接螺絲可用手或扳手輕輕擰緊。此外，千萬不能向光氧電極膜帽中添加電解液，否則會損毀電極；電極內部有污染時，玻璃視窗要用鏡頭紙擦拭 。廣東光學法溶解氧電極海洋監測浮標搭載溶氧電極，實時傳輸深海或近海氧濃度數據。

    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。在高密度發酵過程中，充足的氧氣供應至關重要，通常需要將溶解氧（DO）水平維持在20%-30%。若DO低于此范圍，菌體可能轉向厭氧代謝，通過“Crabtree效應”積累乙酸，進而抑制蛋白質合成和菌體生長，影響發酵效率。2、DO-STAT控制策略，DO-STAT（溶氧關聯補料控制）是一種基于實時溶氧反饋的智能補料技術，通過動態調節補料速率使耗氧與供氧達到平衡。該技術廣泛應用于工業微生物發酵領域，尤其在大腸桿菌和酵母菌的高密度培養中表現優異，是重組蛋白、疫苗及酶制劑生產的關鍵工藝之一。溶氧水平的精細控制直接決定了菌體生長速率和產物合成效率。3、溶氧監測，目前發酵過程中的溶氧在線監測主要依賴兩類傳感器，極譜型溶氧電極：傳統電化學傳感器，響應快，需定期維護。光學溶氧傳感器：基于熒光淬滅原理，穩定性高，維護需求低。4、溶氧分段控制根據發酵階段動態調整DO水平，可大幅度提升產物產量，生長期：維持DO20%-30%，配合高攪拌速率（500-800rpm），促進菌體快速增殖。誘導期：降低DO至10%-20%，減少乙酸積累，同時促進外源蛋白表達（如IPTG誘導系統）。

溶氧電極在醫學研究中的細胞代謝研究方面發揮著重要作用。在體外細胞培養實驗中，不同類型的細胞對培養環境中的溶解氧濃度需求各異。例如，腫瘤細胞在低氧環境下可能具有更強的增殖和轉移能力，而正常細胞則需要相對穩定且適宜的氧濃度。溶氧電極能夠實時監測細胞培養體系中的溶解氧變化，科研人員據此調整培養條件，深入研究細胞在不同氧濃度下的代謝機制，為疾病的發病機制研究和藥物研發提供關鍵數據支持。微基智慧科技(江蘇)有限公司在線課程提供溶氧電極選型指南，幫助用戶根據需求匹配型號。

在微生物生態研究中，溶氧電極可以幫助研究人員了解不同環境中的溶氧水平對微生物群落結構和功能的影響。例如，在水體、土壤等生態系統中，溶氧水平的分布不均勻會導致微生物群落的空間差異。通過溶氧電極監測溶氧水平的變化，可以研究微生物群落對環境變化的響應，為生態系統的保護和管理提供科學依據。溶氧電極的精度和穩定性對于準確測量溶氧水平至關重要。在實際應用中，需要選擇合適的溶氧電極，并進行定期校準和維護，以確保測量結果的準確性。同時，還可以結合其他傳感器，如 pH 電極、溫度傳感器等，綜合監測發酵過程中的環境參數，為優化微生物生長和代謝條件提供更完整的信息。溶氧電極的響應速度受膜厚度、電解液擴散速率和攪拌強度影響。極譜法溶解氧電極哪家靠譜

溶解氧電極在好氧發酵中尤為重要，因為許多微生物的代謝活性高度依賴氧氣供應。光學法溶解氧電極供應

采用先進的控制系統能夠提高溶氧電極的穩定性，1、模糊自適應 PID 控制器，發酵罐系統中的溶氧具有非線性、時變的特點，傳統的 PID 控制器通常不適用于這類系統。因此，可以采用一種新的模糊自適應 PID 控制器，在 Simulink 環境中構建 PID 控制系統，并使用 Matlab 中的模糊邏輯控制工具箱設計模糊控制器。這種模糊自適應 PID 控制器具有響應速度快、控制靈敏度高、適應性強等優點，可以提高溶氧電極在發酵罐廠應用中的穩定性。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量和穩定性。該策略是在發酵過程 0～16 h 維持體積傳氧系數 kLa 為 100h-1，16 h 后降低 kLa 為 40h-1 至發酵結束，整個發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，可以實現高細胞生長速率和高產物產率的統一，同時也可以提高溶氧電極在發酵罐廠應用中的穩定性。光學法溶解氧電極供應