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%。 原电池式溶氧电极无需外接电源,适合野外或便携式设备使用。杭州溶解氧电极价钱
溶氧电极的准确性对于研究溶氧水平对微生物生长和代谢的影响至关重要。通过精确测量溶氧水平,可以更好地了解微生物在不同溶氧条件下的生长规律和代谢变化。例如,在研究微生物阴极催化氧还原反应时,准确的溶氧电极测值可以帮助确定要求的溶氧条件,提高微生物阴极的催化性能。同时,溶氧电极还可以实时监测发酵过程中的溶氧变化,为优化发酵工艺提供依据。在污水处理领域,溶氧电极也发挥着重要作用。不同类型的微生物对溶氧水平的要求各异,通过溶氧电极监测可以调整污水处理系统中的溶氧水平,以满足不同微生物的生长需求。例如,在含有高铵盐的废水中,利用溶氧电极监测可以开发出具有电活性生物膜的氧生物阴极。当溶氧电极测值显示适宜的溶氧水平时,这些生物阴极能够同时进行硝化反应和催化分子氧的还原,从而实现废水的高效处理。杭州溶解氧电极价钱溶氧电极的搅拌速度需恒定,避免流速变化引入测量误差。
一、放线菌发酵过程中溶氧电极的选型与优化研究,放线菌发酵的特点放线菌(Actinomycetes)是一类具有分枝菌丝和分生孢子的原核生物,因其菌落呈放射状而得名。1.其结构特征如下:(1)营养菌丝(基内菌丝):负责吸收营养物质,部分可产生色素,是菌种鉴定的重要依据。(2)气生菌丝:生长于营养菌丝之上,进一步发育为孢子丝,形成繁殖孢子。2.放线菌发酵具有以下特点:(1)生长缓慢:发酵周期较长。(2)次级代谢产物为主:目标产物多在中后期大量合成。(3)高粘度:发酵液粘度大,易发生挂壁现象。(4)剪切敏感:菌丝对机械剪切力较为敏感,易受损。二、溶氧控制的难点,在放线菌发酵过程中,溶氧控制面临以下挑战:1.氧传递效率低:中后期菌丝体粘度高,导致氧传递效率下降,混合效果差。2.剪切力限制:因菌丝不耐剪切,无法通过提高搅拌速度改善溶氧。3.溶解氧电极可靠性问题:菌丝堵塞问题,发酵中后期,菌丝易堵塞传感器测量头,导致数据失真。
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。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。
溶氧电极中的溶氧水平直接影响生物发酵产酶效率。在淀粉液化芽孢杆菌 BS5582 产 β- 葡聚糖酶的过程中,通过控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化,在特定条件下,β- 葡聚糖酶酶活显著提高。这表明适宜的溶氧水平能够为酶的产生提供良好的环境,促进酶的合成1。高溶氧水平可能有助于提供足够的氧气,满足细胞代谢和酶合成的需求。细胞在代谢过程中需要氧气参与各种生化反应,而酶的合成也依赖于细胞的正常代谢活动。当溶氧水平过低时,细胞可能会受到氧气限制,导致代谢活动减缓,从而影响酶的合成效率。极谱法溶氧电极在测量过程中需要严格控制水流速度和温度等条件,以确保测量结果的准确性和可靠性。耐高温溶氧电极价格
跨领域创新推动溶氧电极突破传统应用边界,在新兴场景中发挥更大价值。杭州溶解氧电极价钱
在食品发酵工业中,溶氧电极的应用对于控制发酵过程和提高产品质量至关重要。不同的发酵阶段需要不同的溶氧水平,通过溶氧电极监测可以及时调整通风和搅拌等操作,确保微生物在适宜的溶氧条件下进行发酵。例如,在发酵过程中,氧的传质速率主要受发酵液中溶解氧的浓度和传递阻力影响。研究溶氧对发酵的影响及控制,对提高生产效率和改善产品质量都有重要意义。溶氧电极测值的溶氧水平还会影响微生物的生存策略。在低氧环境下,微生物可能会采取一些特殊的生存策略,如改变代谢途径、产生抗氧化物质等,以适应低氧条件。而在高氧环境下,微生物可能会增强抗氧化能力,防止氧化损伤。通过研究溶氧水平对微生物生存策略的影响,可以更好地理解微生物在不同环境条件下的适应性和生存机制。杭州溶解氧电极价钱
溶氧电极的维护是保证其长期稳定运行的关键。每次使用前,应检查电极外观,确保各部件无松动现象。用 ArcAir 或平板连接电极,查看性能指标是否在正常范围(新电极一般接近 100%,当指标低于 35% 时,需更换新的光氧膜帽)。使用过程中,要注意安装规范,电极装入护套时只能向前推,不可转动电极杆,避免膜帽松动脱落,连接螺丝可用手或扳手轻轻拧紧。此外,千万不能向光氧电极膜帽中添加电解液,否则会损毁电极;电极内部有污染时,玻璃视窗要用镜头纸擦拭 。溶解氧电极的安装位置应避开发酵罐的死角,以获取更具代表性的溶氧数值。安徽溶氧电极订购双孢蘑菇、短小芽孢杆菌,在生物发酵产酶过程中对溶氧电极水平的具体需求和...