溶解氧电极在生物发酵过程中的关键作用溶解氧电极是生物发酵过程中不可或缺的在线监测工具,用于实时测量发酵液中的溶解氧浓度(DO)。在好氧发酵中,微生物的生长和代谢高度依赖氧气供应,如氨基酸和酶制剂的工业生产均需精确控制溶解氧水平。溶解氧电极通过电化学或光学原理检测氧分压,并将信号转换为可读数据,帮助操作人员优化通气、搅拌速率或补料策略。例如,在青霉素发酵中,溶解氧不足会导致菌体代谢转向乳酸积累,而过高则可能引起氧化应激,影响产物合成。因此,溶解氧电极的精细监测是确保发酵工艺稳定性和产物得率的关键。
溶解氧电极的漂移问题需定期校准,尤其是在长期连续发酵过程中更应注意。江苏高寿命溶解氧电极报价

溶氧电极(溶氧水平对生物发酵产酶效率影响):在短梗霉发酵过程中,研究了溶氧对其发酵的影响。结果发现,溶氧降低导致菌体浓度及葡萄糖利用速率降低,从而造成短梗霉发酵产酸的产量降低。对于产酶过程,类似的情况也可能发生。低溶氧水平可能会影响细胞的代谢活动,降低酶的合成效率。另一方面,高溶氧水平虽然可能在一定程度上促进细胞代谢,但也可能带来一些不利影响,如增加能耗、产生过多的活性氧等。因此,需要找到一个合适的溶氧水平范围,既能满足细胞代谢和酶合成的需求,又能避免过高的能耗和不利影响。溶氧水平对酶合成的影响可能与酶的种类有关。不同的酶在合成过程中可能具有不同的氧气需求。例如,某些酶的合成可能需要较高的氧气浓度,而另一些酶则可能在较低的氧气浓度下就能高效合成。在生物发酵过程中,可能需要根据所生产的酶的种类,调整溶氧水平,以提高产酶效率。此外,不同酶的合成机制也可能不同,这也可能导致它们对溶氧水平的要求不同。例如,一些酶的合成可能受到氧气的直接调控,而另一些酶的合成则可能通过其他途径间接受到溶氧水平的影响。广州污水处理用溶解氧电极在厌氧-好氧切换发酵中,溶解氧电极能够准确判断氧气通入的时机和持续时间。

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,以下是使用压力补偿式发射器、添加表面活性剂 2种方法的讲解说明。1、使用压力补偿式发射器,在灌溉水中注入微气泡进行滴灌和地下滴灌系统中,压力补偿式发射器记录的溶解氧浓度明显高于非压力补偿式发射器沿整个灌溉线的浓度。这表明在大规模生物发酵生产中,使用压力补偿式发射器可以改善溶氧水平的均匀性。2、添加表面活性剂,在灌溉水中添加表面活性剂,至多可达4ppm,与对照相比,空气和氧气注入灌溉均导致气体空隙率和溶解氧浓度增加。在非压力补偿滴灌带200m处,空气注入(165%)和氧气注入(438%)处理中,4ppm表面活性剂记录的氧饱和度达峰值。在大规模生物发酵生产中,适当添加表面活性剂可能有助于提高溶氧水平的均匀性。
溶氧电极能够准确地测量发酵液中的溶氧水平。在微生物发酵过程中,适宜的溶氧水平是菌体生长和代谢的重要保障。当溶氧电极测值显示溶氧水平较高时,对于好氧微生物而言,充足的氧气能够促进其呼吸作用,加速代谢过程。例如,在谷氨酸发酵中,较高的溶氧条件有利于谷氨酸脱氢酶的活性提高,从而促进谷氨酸的生成积累。同时,高溶氧水平也有助于微生物合成更多的能量物质,如 ATP,为细胞的生长和繁殖提供动力。然而,过高的溶氧水平也可能对某些微生物产生氧化损伤,影响其正常生长和代谢。当溶氧电极监测到较低的溶氧水平时,微生物的生长和代谢会发生明显变化。对于厌氧微生物或兼性厌氧微生物来说,低溶氧环境可能是其适宜的生长条件。但对于好氧微生物,低溶氧会限制其呼吸作用,导致能量供应不足。例如,在微生物燃料电池中,阴极的溶氧水平会影响其产电性能。当溶氧电极测值较低时,阴极的氧还原反应受到抑制,从而降低了微生物燃料电池的输出功率。此外,低溶氧水平还可能影响微生物的代谢途径,促使其产生一些特殊的代谢产物以适应环境。柔性电子技术赋能可穿戴溶氧电极,用于人体组织氧含量实时监测。

溶氧电极的校准工作至关重要,直接关系到测量结果的准确性。以光学溶氧电极校准为例,首先需在仪表室给电极通电,稳定 10 分钟,使其达到工作状态。接着通过手操器或者电脑 ArcAir 软件平台连接电极(需配备无线发射头和无线 USB 转接头等设备)。然后用软件修改补偿压力值为 1013mbar,等待电极在空气中的测量值基本稳定。之后选择校准功能,对电极实施校准,校准值设为 100% Sat.。由于空气是稳定介质,正常情况下校准过程应顺利通过。若未通过,则需检查电极状态和报警信息,进行相应处理 ,确保电极测量精细。溶氧电极的响应时间(T90)一般小于 60 秒,快速型可缩短至 20 秒内。江苏高寿命溶解氧电极报价
抗腐蚀溶氧电极适用于高盐、强酸强碱等恶劣工业环境。江苏高寿命溶解氧电极报价
溶氧电极与工业发酵过程结合的益处:1、优化发酵过程在工业发酵过程中,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,同时配套的软件具有数字化管理功能。结合溶氧电极可以监测发酵液中的氧含量,对菌体生长和产物形成进行优化。例如,在青霉素发酵过程中,培养液中的溶解氧浓度 CL 高于菌体的 C 长临时,菌体的呼吸不受影响,青霉菌的各种代谢活动不受干扰;如果培养液中的 CL 低于菌体的 C 长临时,菌体的多种生化代谢就要受到影响,严重时会产生不可逆的抑制菌体生长和产物合成异常现象。2、监测发酵过程,微基智慧科技的 VD-2021i-A系列、VD-1021i-A系列 溶氧电极在青霉素 G 发酵过程中的应用对青霉素发酵过程起着重要的指导意义。通过溶氧电极可以实时监测发酵过程中的溶解氧浓度,从而调整发酵条件,提高发酵效率和产品质量。综上所述,溶氧电极与其他技术手段结合在微生物研究中具有重要作用,可以提高产电性能、研究微生物群落、优化发酵过程和监测发酵过程等。这些作用为微生物研究提供了更深入的认识和更有效的方法。江苏高寿命溶解氧电极报价
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...