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溶氧電極在海洋監(jiān)測(cè)中也發(fā)揮著作用。海洋中的溶解氧分布影響著海洋生物的分布與生存,對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。在海洋調(diào)查船、海洋浮標(biāo)等設(shè)備上安裝溶氧電極,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)不同海域、不同深度的海水溶解氧濃度。這些數(shù)據(jù)對(duì)于研究海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化、海洋生物的遷徙規(guī)律以及海洋環(huán)境對(duì)氣候變化的響應(yīng)等方面具有重要意義,為海洋生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù) 。溶氧電極的響應(yīng)速度是其重要性能指標(biāo)之一。快速響應(yīng)的溶氧電極能夠在溶液中溶解氧濃度發(fā)生變化時(shí),迅速產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)變化,使操作人員能夠及時(shí)獲取的溶氧信息。例如在一些對(duì)反應(yīng)過(guò)程控制要求極高的工業(yè)生產(chǎn)中,如精細(xì)化工合成,快速響應(yīng)的溶氧電極可幫助工作人員及時(shí)調(diào)整反應(yīng)條件,避免因溶氧濃度變化未及時(shí)察覺(jué)而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。通常,通過(guò)優(yōu)化電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇合適的透氣膜材料以及改進(jìn)內(nèi)部電解液配方等方式,可提高溶氧電極的響應(yīng)速度 。溶解氧電極在好氧發(fā)酵中尤為重要,因?yàn)樵S多微生物的代謝活性高度依賴氧氣供應(yīng)。廣東高溫滅菌溶氧電極
溶解氧參數(shù)在發(fā)酵過(guò)程控制中的關(guān)鍵作用
在好氧發(fā)酵過(guò)程中,溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標(biāo)。溶解氧水平直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物合成效率。以典型的青霉素發(fā)酵為例,當(dāng)溶解氧濃度低于5%飽和度時(shí),菌體代謝會(huì)從有氧呼吸轉(zhuǎn)向無(wú)氧發(fā)酵,導(dǎo)致乳酸積累和菌絲形態(tài)改變,終使產(chǎn)量下降30-50%。
研究表明,不同發(fā)酵階段對(duì)溶解氧的需求存在差異。在菌體生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期,維持30-50%的溶解氧飽和度有利于生物量快速積累;而在次級(jí)代謝產(chǎn)物合成期,適當(dāng)降低溶解氧至10-20%可能促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物的合成。某制藥企業(yè)通過(guò)實(shí)施階段式溶解氧控制策略,使紅霉素發(fā)酵效價(jià)提高15%,同時(shí)降低能耗18%。
溶解氧監(jiān)測(cè)還能反映發(fā)酵過(guò)程的異常情況。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌體自溶,而持續(xù)下降則可能反映通氣系統(tǒng)故障或菌體過(guò)度生長(zhǎng)。在工業(yè)化生產(chǎn)中,將溶解氧與OUR(氧攝取率)、CER(二氧化碳釋放率)等參數(shù)結(jié)合分析,可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的過(guò)程監(jiān)控和故障診斷。 微生物培養(yǎng)用溶解氧電極廠家測(cè)量值持續(xù)偏高可能因膜老化導(dǎo)致滲透性增加,需更換新膜。
溶氧電極——溶氧對(duì)生物發(fā)酵產(chǎn)類胡蘿卜素影響案列:1、典型案例?紅酵母(Rhodotorulaglutinis)DO維持在30%時(shí),β-胡蘿卜素產(chǎn)量較10%DO提高2-3倍。(1)三孢布拉霉(Blakesleatrispora)兩階段控制:0-24hDO=50%24-120hDO=20%β-胡蘿卜素產(chǎn)量達(dá)1.5g/L。(2)雨生紅球藻(Haematococcuspluvialis)低氧DO<10%誘導(dǎo)蝦青素積累,但需結(jié)合高光強(qiáng)脅迫。二、挑戰(zhàn)與未來(lái)方向:(1)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè):在線DO傳感器與代謝通量分析結(jié)合,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控。(2)合成生物學(xué):構(gòu)建氧不敏感菌株或人工?氧響應(yīng)途徑。(3)節(jié)能優(yōu)化:開(kāi)發(fā)低能耗曝氣系統(tǒng)(如微氣泡曝氣)通過(guò)調(diào)控溶解氧,可提高類胡蘿卜素的發(fā)酵產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)性,但需結(jié)合菌種特性、工藝參數(shù)及成本進(jìn)行綜合優(yōu)化。
溶氧電極在航空航天領(lǐng)域也有潛在應(yīng)用。在航天器的生命保障系統(tǒng)中,需要精確控制艙內(nèi)空氣中的氧氣含量,以保證宇航員的生命安全和健康。溶氧電極可用于監(jiān)測(cè)艙內(nèi)空氣的溶解氧濃度,當(dāng)濃度發(fā)生異常變化時(shí),系統(tǒng)能夠及時(shí)采取措施,如調(diào)節(jié)空氣循環(huán)系統(tǒng)、補(bǔ)充氧氣等,維持艙內(nèi)空氣環(huán)境的穩(wěn)定。此外,在航天飛行器的推進(jìn)劑儲(chǔ)存和輸送過(guò)程中,對(duì)液體推進(jìn)劑中的溶解氧含量也有嚴(yán)格要求,溶氧電極可用于監(jiān)測(cè)推進(jìn)劑中的溶解氧,確保推進(jìn)劑的質(zhì)量和性能。在連續(xù)流發(fā)酵中,溶解氧電極的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性對(duì)穩(wěn)態(tài)維持至關(guān)重要。
隨著科技的不斷進(jìn)步,溶氧電極的性能也在不斷提高。未來(lái),溶氧電極將朝著更加智能化、高精度、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。例如,智能化溶氧電極可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)、故障診斷等功能,提高了使用的便利性和可靠性;高精度溶氧電極可以實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的測(cè)量,為發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化提供更加精確的數(shù)據(jù)支持;高穩(wěn)定性溶氧電極可以在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,降低了維護(hù)成本。在發(fā)酵罐廠中,溶氧電極可以通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。例如,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶氧水平,調(diào)整通氣量和攪拌速度,可以避免過(guò)度通氣和攪拌,從而降低能源消耗。此外,溶氧電極還可以與節(jié)能控制系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)更加智能化的節(jié)能控制。熒光法溶氧電極的耐腐蝕性表現(xiàn)出色,這主要得益于其采用的高質(zhì)量材料和設(shè)計(jì)。耐用溶解氧電極哪家靠譜
熒光法溶氧電極具有較快的響應(yīng)時(shí)間,能夠迅速反映水質(zhì)變化,滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。廣東高溫滅菌溶氧電極
如何結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧電極水平的精確控制以提高產(chǎn)酶效率?脈沖電場(chǎng)技術(shù)劉振宇等人在2019年的研究中,采用響應(yīng)面法設(shè)計(jì)脈沖電場(chǎng)工作參數(shù)(脈沖強(qiáng)度5-15kV/cm、脈沖持續(xù)時(shí)間10-100μs和脈沖數(shù)50-99)并對(duì)黑曲霉孢子懸液進(jìn)行處理和培養(yǎng)。結(jié)果表明脈沖強(qiáng)度很大程度影響菌絲干質(zhì)量和產(chǎn)糖化酶能力,當(dāng)脈沖強(qiáng)度為12.975kV/cm、脈沖寬度為54μs和脈沖數(shù)為66時(shí),黑曲霉的菌絲干質(zhì)量和糖化酶活性分別為28.05mg和18.01U/mL,比對(duì)照提高了68.27%和14.71%。雖然該研究主要針對(duì)黑曲霉生長(zhǎng)和糖化酶活性,但脈沖電場(chǎng)技術(shù)可能為其他產(chǎn)酶過(guò)程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如,可以通過(guò)脈沖電場(chǎng)刺激微生物的代謝活動(dòng),從而提高對(duì)溶氧的利用效率,進(jìn)而提高產(chǎn)酶效率。廣東高溫滅菌溶氧電極