極限電流型氧化鋯氧氣傳感器在發(fā)酵罐尾氣在線分析儀中的應(yīng)用

微生物在生長代謝過程中，O2的消耗、CO2的產(chǎn)生可以比較容易檢測(cè)，但大多數(shù)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生有臭味的氣體，這些帶臭味的氣體大多數(shù)是一些揮發(fā)性的醛類、酸類、醇類、酯類、胺類、硫醇類、酚類、噻唑、吲哚和呋喃類雜環(huán)化合物類等。一般簡(jiǎn)單的發(fā)酵氣味由幾十種上述化合物組成，復(fù)雜的發(fā)酵氣味由幾百種上述化合物組成。濃度不同呈現(xiàn)的主體氣味不同，比如低濃度的吲哚呈現(xiàn)出香氣，高濃度的吲哚呈現(xiàn)出糞便的臭氣。其實(shí)微生物發(fā)酵是通過控制溫度、ph、氧氣和營養(yǎng)源等條件讓微生物以最佳狀態(tài)生長和合成目標(biāo)產(chǎn)物。由于微生物代謝的復(fù)雜性，通過簡(jiǎn)單的供給控制并不能確保微生物處于最佳狀態(tài)。

近年來通過檢測(cè)發(fā)酵尾氣CO2和O2檢測(cè)分析技術(shù)已日臻成熟。其性能穩(wěn)定，可靠性高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線檢測(cè)獲取發(fā)酵過程重要的呼吸代謝參數(shù)CER,OUR,RQ等。這些參數(shù)反映了微生物的代謝狀況，可以得到更多細(xì)胞代謝信息，更加深入了解發(fā)酵過程，掌握發(fā)酵規(guī)律，從而優(yōu)化工藝，全面控制發(fā)酵過程，提高產(chǎn)率。尾氣分析儀作為發(fā)酵罐標(biāo)配設(shè)備已成為一種趨勢(shì)。

因是從尾氣取氣分析，對(duì)發(fā)酵無任何影響；也無需高溫滅菌，故為其應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。發(fā)酵尾氣分析技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代傳感器及信息技術(shù)，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)發(fā)酵罐尾氣中CO2和O2百分比濃度，同步計(jì)算呼吸代謝參數(shù)CER、OUR及RQ，旨在獲取發(fā)酵過程細(xì)胞代謝信息，實(shí)現(xiàn)生物信息軟測(cè)量，藉此深入了解發(fā)酵規(guī)律，優(yōu)化工藝，控制過程，提高產(chǎn)率，是發(fā)酵工程新的重要分析手段。發(fā)酵尾氣分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微生物發(fā)酵過程中氧氣的消耗速率和二氧化碳的產(chǎn)生速率是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中監(jiān)控微生物代謝狀態(tài)的最有效手段，通過控制氧氣消耗率和二氧化碳產(chǎn)生率進(jìn)行微生物發(fā)酵工藝的工業(yè)放大最為有效。為我國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了先進(jìn)技術(shù)設(shè)備。用于監(jiān)控微生物發(fā)酵過程中微生物對(duì)于氧氣的代謝速率和二氧化碳的產(chǎn)生速率可采用工采網(wǎng)提供的極限電流型氧化鋯氧氣傳感器- SO-E2-250。

用氧電極可以直接測(cè)量微生物的呼吸活性。測(cè)量的原理基本上都是用適合的微生物電極與氧電極組成，利用微生物的同化作用耗氧，通過測(cè)量氧電極電流的變化量來測(cè)量氧氣的減少量，從而達(dá)到測(cè)量底物濃度的目的。極限電流型氧化鋯氧氣傳感器- SO-E2-250因?yàn)樵谘趸Y(jié)電解質(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化錯(cuò)電解槽時(shí)，氧氣通過氧化錯(cuò)盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個(gè)帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會(huì)受到限制。受到這個(gè)速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會(huì)達(dá)到飽和。這個(gè)飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。

極限電流型氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-250的優(yōu)點(diǎn):
測(cè)量范圍廣，10 ppm~96%氧氣高精度
多款型號(hào)呈線性特征
傳感器信號(hào)對(duì)溫度的依賴性小交叉靈敏度低
使用壽命長
在多數(shù)情況下只需進(jìn)行—次“單點(diǎn)校準(zhǔn)”

審核編輯黃宇