不同发酵罐规模下的应用差异,在中试规模(20和250升)及生产规模(15000升)的novobiocin发酵中,对溶氧的测量发现,在中试罐中,当涡轮搅拌器的直径与罐直径之比(D/T)为0.40时,整体混合不完全,而当D/T=0.69时,混合较为均匀。这表明在不同规模的发酵罐中,搅拌器的设计会影响溶氧的分布和测量。在生产规模的发酵罐中,对三种不同尺寸的搅拌器(D/T分别为0.28、0.33和0.43)进行测试,发现整体混合是完全的,但呼吸速率仍然受到限制,主要是由于液体与细胞之间存在阻力。这说明在不同规模的发酵罐中,溶氧电极的应用需要考虑搅拌器的设计以及液体与细胞之间的阻力差异,以确保准确监测溶氧水平并优化发酵过程。极谱式溶氧电极的线性范围通常为 0-20 mg/L,适用于高精度测量。江苏光学法溶解氧电极供应商
溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素调控,调控策略:1.物理调控法,(1)通气与搅拌:a.提高通气量(0.5-2.0vvm)和搅拌速率(200-800rpm)以增强氧传递速率(OTR)但需避免剪切力损伤细胞。b.分段控制:生长初期高DO(40-60%饱和度)促进生物量;产素期适当降低DO20-30%以诱导次级代谢。(2)压力调控:微正压(0.05-0.1MPa)可增加氧溶解度,但可能抑制某些菌株代谢。2.工艺优化,(1)补料策略:通过补加碳源(如葡萄糖)与DO耦合控制,避免Crabtree效应(过量糖抑制有氧代谢)。(2)发酵模式:采用两阶段发酵(先高DO促生长,后低氧促产物)或微氧发酵(如虾青素生产)。3.化学调控,氧载体添加:a.正十二烷、全氟化碳等可提高氧传递效率,但需考虑生物相容性和成本。b.过氧化氢酶(CAT)抑制剂可适度增加胞内ROS,刺激类胡萝卜素合成。4.菌种改造,(1)强化氧响应转录因子(如SREBP、Hap1)或引入血红蛋白基因(如VitreoscillaHb)以提升低氧耐受性。(2)改造MVA途径或异源表达类胡萝卜素合成基因簇(如crt基因)。江苏高温灭菌溶氧电极低温环境下溶氧电极响应变慢,可通过加热装置维持恒温测量。
溶氧电极在化妆品生产过程中也能发挥作用。在一些化妆品的配方中,氧气的存在可能会影响产品的稳定性和保质期。例如,某些含有不饱和脂肪酸的化妆品原料,在有氧环境下容易发生氧化变质,导致产品颜色、气味和质地发生变化。溶氧电极可用于监测化妆品生产过程中的溶解氧浓度,通过控制生产环境的氧气含量,或在产品中添加抗氧化剂等方式,防止产品氧化变质,保证化妆品的质量和品质。溶氧电极的抗干扰能力是衡量其性能的重要指标之一。在实际应用环境中,往往存在各种干扰因素,如电磁干扰、化学物质干扰等。为提高抗干扰能力,溶氧电极在设计上采用了多种技术手段。例如,通过优化电极的电路结构,增加屏蔽层,减少电磁干扰对电极信号的影响;选择对干扰物质具有高选择性的透气膜和电解液,降低化学物质干扰的可能性。具备良好抗干扰能力的溶氧电极能够在复杂环境下稳定工作,提供准确可靠的测量结果。
随着自动化技术的不断发展,溶氧电极在发酵罐厂中的自动化控制应用也越来越多。通过将溶氧电极与自动化控制系统相结合,可以实现对发酵过程的自动控制,提高生产效率和产品质量。例如,自动化控制系统可以根据溶氧电极测量得到的数据,自动调整通气量、搅拌速度等参数,实现对发酵过程的精确控制。在现代发酵罐厂中,远程监控技术得到了大量的应用。通过将溶氧电极与远程监控系统相结合,可以实现对发酵过程的远程监控,提高生产管理的效率和便利性。例如,管理人员可以通过远程监控系统实时查看溶氧电极测量得到的数据,了解发酵过程的运行情况,并及时采取相应的措施进行调整。环保行业使用的溶氧电极需满足 HJ 506-2009《水质溶解氧的测定》标准。
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??槭浚佣远范刂破鞯慕峁挂月悴煌脑诵刑跫?。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确控制提供借鉴,通过不断调整控制参数,实现对溶氧的精确控制,提高产酶效率。综上所述,结合先进的控制技术如模型参考自适应控制、分阶段供氧控制策略、脉冲电场技术和在线生长神经网络控制等,可以实现对溶氧水平的精确控制,从而提高产酶效率。在实际应用中,可以根据不同的产酶系统和生产要求,选择合适的控制技术或组合多种技术,以达到优异的控制效果和产酶效率。在固态发酵中,溶解氧电极需特殊设计以适应多孔介质中的气体扩散特性。江苏光学法溶解氧电极供应商
无人机搭载溶氧电极,实现大面积水体的高效网格化监测。江苏光学法溶解氧电极供应商
不同类型的溶氧电极各有特点。原电池型溶氧电极无需外加电压,其工作原理基于电极自身材料的氧化还原反应产生电流,从而反映溶解氧浓度。这种电极结构相对简单,在一些对精度要求不是极高、电源获取不便的场景中有一定应用。而极谱型溶氧电极需要外加 0.6 - 0.8V 的极化电压,它具有更高的测量精度和灵敏度,能够更地测量溶液中的溶解氧浓度,因此在实验室研究、工业生产中对溶氧监测要求较高的环节应用更为广 。微基智慧科技(江苏)有限公司江苏光学法溶解氧电极供应商