發(fā)酵是食品、醫(yī)藥等許多行業(yè)的一個關(guān)鍵生產(chǎn)過程,溶解氧又是微生物發(fā)酵過程中的一個至關(guān)重要的參數(shù).對溶解氧的在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集是對整個發(fā)酵過程進行監(jiān)控和研究的必備手段,發(fā)酵過程的自動控制必然要求對溶解氧進行有效的在線控。
在工業(yè)生產(chǎn)耗氧發(fā)酵中，溶解氧水平會影響微生物生理代謝，從而影響微生物的生長和產(chǎn)物的合成。據(jù)研究證實，過低溶解氧會對微生物的有氧呼吸過程產(chǎn)生抑制，副產(chǎn)物增多。過高的氧供給會直接將底物氧化而沒有產(chǎn)物表達(dá)，提高發(fā)酵成本。因此，在發(fā)酵過程監(jiān)測、優(yōu)化放大中，相關(guān)參數(shù)分析離不開溶解氧數(shù)據(jù)?？刂坪线m的溶解氧，既能保證菌體的正常生長，又能盡可能的降低攪拌及通氣成本。
日前大多數(shù)生物反應(yīng)器都采用通用儀表對溶解氧及其相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測,在無特殊要求的生產(chǎn)場合通用儀表一般能滿足需要,但在對測量精度和抗干擾能力的要求較高時,尤其是在需要對溶解氧進行研究和在線控制時,通用儀表往往表現(xiàn)出多方面的不足.目前使用的專用溶解氧測量儀表不但價格昂貴,功能不夠靈活,其動態(tài)特性尚需進一步探討。
對溶解氧進行控制的首要目的是將溶氧濃度值穩(wěn)定在一定的期望值或范圍內(nèi).在微生物深層發(fā)酵過程中,溶解氧受到生物反應(yīng)器中多種物理、化學(xué)和微生物因素的影響和制約,與其它過程參數(shù)的關(guān)系極為復(fù)雜.對這些參數(shù)進行精確實時的在線測量是實現(xiàn)溶解氧自動控制的一個基本前提口。
溶解氧(DO)是好氧微生物生長及合成代謝產(chǎn)物所必需的。氧在水中和發(fā)酵液中的溶解度很低，溶解氧往往易成為好氧微生物發(fā)酵過程的限制因素。在對數(shù)生長期，在發(fā)酵液達(dá)到100％的空氣飽和度的情況下停止供氧，菌體會很快消耗掉發(fā)酵液中的溶解氧而處于缺氧狀態(tài)，代謝活動受到阻礙。另一方面，微生物好氧發(fā)酵合成代謝產(chǎn)物時，并不是溶解氧愈多愈好，溶解氧太多有時反而抑制產(chǎn)物的形成。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵需氧量主要與產(chǎn)物的合成途徑有關(guān)。
溶解氧濃度要控制好發(fā)酵液中的溶解氧濃度，需從需氧和供氧兩方面著手。從供氧方面考慮，實際生產(chǎn)中通常采取調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來控制溶解氧濃度。供氧量還必須與需氧量相協(xié)調(diào)，使生產(chǎn)菌生長和產(chǎn)物合成的需氧量不超過設(shè)備的供氧能力，發(fā)揮生產(chǎn)菌的最大生產(chǎn)能力。保持供氧與耗氧的平衡，才能滿足微生物呼吸和代謝對氧的需求。
接下來就由工采網(wǎng)小編給大家分別介紹一下三款工采網(wǎng)從國外進口的高質(zhì)量的溶解氧傳感器，將它們的功能和特質(zhì)能給大家詳細(xì)的捋捋。
首先是從日本FIGARO公司進口的溶解氧傳感器 - KDS-25B, 這是專門為水質(zhì)控制而開發(fā)的，這款溶解氧傳感器最顯著的特點就是，使用壽命長，不受CO2影響。溶解氧傳感器KDS-25B 使用特殊酸性電解液，陰極采用惰性金屬金，陽極采用金屬鉛，氧氣以擴散的方式通過氟樹脂膜參與氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成一種氧鉛蓄電池，然后由內(nèi)部電阻將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)化成電壓輸出。產(chǎn)生的電流與溶解氧的濃度成正比，嚴(yán)格地來說是與氧分壓成正比（溶解氧含量越高，透過氟樹脂膜參與反應(yīng)的氧分子越多），KDS-25B是環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)檢測的理想傳感器之一。
再來就是從美國Global Water公司進口的光學(xué)溶解氧傳感器 - WQ-FDO,WQ-FDO光學(xué)傳感器是測量的儀器設(shè)計做在液體濃度。光學(xué)傳感器開發(fā)滿足需求從地表水監(jiān)測程序的廢水的應(yīng)用程序。WQ-FDO被專門設(shè)計來滿足環(huán)境的要求要求moni-toring和科學(xué)研究領(lǐng)域,提供長期的、準(zhǔn)確和可靠的溶解氧mea-surement。傳感器已經(jīng)極低的電力re-quirements和4 - 20毫安輸出使其適合納入遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測設(shè)施。
最后就是從山東凱米斯公司引進的熒光法溶解氧傳感器 - RDO-200, 熒光法溶解氧傳感器是基于物理學(xué)中特定物質(zhì)對活性熒光的猝熄原理。來自一個發(fā)光二極管（LED）發(fā)出的藍(lán)光照射在熒光帽內(nèi)表面的熒光物質(zhì)上，內(nèi)表面的熒光物質(zhì)受到激發(fā)，發(fā)出紅光，通過檢測紅光與藍(lán)光之間的相位差，并與內(nèi)部標(biāo)定值比對，從而計算出氧分子的濃度，經(jīng)過溫度和氣壓自動補償輸出最終值。