采用先进的控制系统能够提高溶氧电极的稳定性,1、模糊自适应 PID 控制器,发酵罐系统中的溶氧具有非线性、时变的特点,传统的 PID 控制器通常不适用于这类系统。因此,可以采用一种新的模糊自适应 PID 控制器,在 Simulink 环境中构建 PID 控制系统,并使用 Matlab 中的模糊逻辑控制工具箱设计模糊控制器。这种模糊自适应 PID 控制器具有响应速度快、控制灵敏度高、适应性强等优点,可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。2、分阶段供氧控制策略,在谷氨酸棒杆菌合成新型生物絮凝剂的分批发酵过程中,采用分阶段供氧控制策略可以提高生物絮凝剂的产量和稳定性。该策略是在发酵过程 0~16 h 维持体积传氧系数 kLa 为 100h-1,16 h 后降低 kLa 为 40h-1 至发酵结束,整个发酵过程通气量保持在 1 L・L-1・min-1。采用这种分阶段供氧控制策略,可以实现高细胞生长速率和高产物产率的统一,同时也可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。高密度发酵中,溶解氧电极的数据是判断是否需补料或提高通气量的重要依据。江苏微生物培养用溶解氧电极采购

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 。江苏高寿命溶解氧电极厂家溶解氧电极的膜材质需定期更换,以避免因污染或老化导致测量数据失真。

发酵系统中溶解氧电极的选型与安装规范
选择合适的溶解氧电极需要考虑多个因素:发酵规模(实验室、中试或生产)、灭菌方式(在位灭菌或离位灭菌)、培养基特性(粘度、固体含量)等。对于大型发酵罐(>50m³),通常选用带温度补偿的工业级电极,如梅特勒-托利多InPro6860i系列,其防护等级可达IP68,耐受压力至6bar。
安装位置对测量准确性有重要影响。电极应安装在发酵罐的适当高度(通常位于液面下1/3至1/2处),避开搅拌桨直接作用区域和气泡聚集区。推荐安装角度为15-30度倾斜,这有利于气泡的及时排除。
在某疫苗生产企业,通过优化电极安装位置,使溶解氧测量波动幅度从±5%降低到±1.5%。校准程序必须严格执行。两点校准法(零点用无氧亚硫酸钠溶液,满度用空气饱和水)是行业标准。值得注意的是,高温校准(与发酵温度一致)可消除温度差异带来的误差。某氨基酸生产厂的数据显示,采用60℃校准后,测量系统误差从2.3%降至0.8%。
溶氧电极在电力行业的冷却塔循环水监测中具有重要作用。冷却塔循环水在运行过程中,由于与空气接触,溶解氧含量会发生变化。若溶解氧过高,会加速金属设备的腐蚀,影响冷却塔的使用寿命和电力系统的安全运行。溶氧电极可实时监测冷却塔循环水中的溶解氧浓度,当浓度超出正常范围时,系统可自动采取措施,如调整补水方式、添加缓蚀剂等,降低循环水的溶解氧含量,保护金属设备,确保电力系统的稳定运行。微基智慧科技(江苏)有限公司溶解氧电极的数据可整合至PAT(过程分析技术)框架,实现智能化发酵控制。

溶解氧参数在发酵过程控制中的关键作用
在好氧发酵过程中,溶解氧浓度是反映微生物代谢活性的重要指标。溶解氧水平直接影响细胞的生长速率和产物合成效率。以典型的青霉素发酵为例,当溶解氧浓度低于5%饱和度时,菌体代谢会从有氧呼吸转向无氧发酵,导致乳酸积累和菌丝形态改变,终使产量下降30-50%。
研究表明,不同发酵阶段对溶解氧的需求存在差异。在菌体生长对数期,维持30-50%的溶解氧饱和度有利于生物量快速积累;而在次级代谢产物合成期,适当降低溶解氧至10-20%可能促进目标产物的合成。某制药企业通过实施阶段式溶解氧控制策略,使红霉素发酵效价提高15%,同时降低能耗18%。
溶解氧监测还能反映发酵过程的异常情况。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌体自溶,而持续下降则可能反映通气系统故障或菌体过度生长。在工业化生产中,将溶解氧与OUR(氧摄取率)、CER(二氧化碳释放率)等参数结合分析,可以实现更精细的过程监控和故障诊断。 溶解氧电极能够实时监测发酵液中氧气浓度变化,为微生物生长提供关键的环境参数。江苏微生物培养用溶解氧电极采购
溶解氧电极在好氧发酵中尤为重要,因为许多微生物的代谢活性高度依赖氧气供应。江苏微生物培养用溶解氧电极采购
在工业循环水系统中,溶氧电极的作用举足轻重。循环水在系统中不断循环流动,若溶解氧含量过高,会加速金属管道的腐蚀,降低管道使用寿命,增加维护成本;而溶解氧过低,又可能导致微生物滋生,引发生物黏泥堵塞管道。溶氧电极可实时监测循环水中的溶解氧浓度,当浓度偏离适宜范围时,系统能自动调整,如通过加药装置添加缓蚀剂或杀菌剂,或调整补水方式,维持循环水系统的稳定运行,保障工业生产的连续性。微基智慧科技(江苏)有限公司江苏微生物培养用溶解氧电极采购
如何结合先进的控制技术实现对溶氧电极水平的精确控制以提高产酶效率?在线生长神经网络控制JunfeiQiao等人在2022年提出了在线生长管道递归小波神经网络(OG-PRWNN)控制方法,以提高废水处理过程中溶解氧浓度的控制精度。该方法首先设计了在线生长机制,通过测量控制性能来调整控制器的模块数量,从而自动确定控制器的结构以满足不同的运行条件。其次,设计了结合自适应学习率的参数在线算法来训练OG-PRWNN,以满足控制要求。通过Lyapunov稳定性定理分析了OG-PRWNN控制器的稳定性,并通过废水处理过程的基准仿真模型验证了控制器的性能。这种先进的神经网络控制技术可以为产酶过程中溶氧水平的精...