南京光学法溶解氧电极

溶解氧电极的工作原理及技术发展

溶解氧电极作为生物发酵过程中关键的在线监测设备，其工作原理主要基于电化学检测方法。

目前市场上主流的溶解氧电极可分为极谱式和原电池式两种类型。极谱式电极采用三电极系统，包括工作电极（通常为金或铂）、对电极和参比电极，在工作电极表面施加稳定的极化电压（通常为-0.6至-0.8V），溶解氧透过选择性透气膜后在电极表面发生还原反应，产生的电流信号与溶解氧浓度成正比。

近年来，溶解氧传感技术取得了进展。传统电化学电极逐渐被基于荧光猝灭原理的光学传感器所补充。光学传感器利用特定荧光物质在氧分子作用下的荧光寿命变化来测定溶解氧浓度，具有无需极化、不受流速影响、维护简单等优势。

在发酵应用中，溶解氧电极面临的主要技术挑战包括：高温灭菌（121℃、30分钟）条件下的稳定性、长期运行的漂移控制、抗培养基污染能力等。现代电极采用特殊的膜材料（如PTFE复合膜）和固态电解质技术，使使用寿命延长至12-18个月。某大型氨基酸生产企业的对比数据显示，采用新型电极后，校准周期从3天延长至2周，年维护成本降低40%。 原位拉曼光谱结合溶氧电极，同步监测溶液成分与氧动态变化。南京光学法溶解氧电极

采用先进的控制系统能够提高溶氧电极的稳定性，1、模糊自适应 PID 控制器，发酵罐系统中的溶氧具有非线性、时变的特点，传统的 PID 控制器通常不适用于这类系统。因此，可以采用一种新的模糊自适应 PID 控制器，在 Simulink 环境中构建 PID 控制系统，并使用 Matlab 中的模糊逻辑控制工具箱设计模糊控制器。这种模糊自适应 PID 控制器具有响应速度快、控制灵敏度高、适应性强等优点，可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。2、分阶段供氧控制策略，在谷氨酸棒杆菌合成新型生物絮凝剂的分批发酵过程中，采用分阶段供氧控制策略可以提高生物絮凝剂的产量和稳定性。该策略是在发酵过程 0～16 h 维持体积传氧系数 kLa 为 100h-1，16 h 后降低 kLa 为 40h-1 至发酵结束，整个发酵过程通气量保持在 1 L・L-1・min-1。采用这种分阶段供氧控制策略，可以实现高细胞生长速率和高产物产率的统一，同时也可以提高溶氧电极在发酵罐厂应用中的稳定性。广州高温灭菌溶氧电极运输溶氧电极需防震防潮，防止膜破损或电解液泄漏。

溶氧电极在发酵罐厂的应用中，稳定性至关重要。提高溶氧电极的稳定性可以从多个方面入手。一、选择合适的溶氧电极类型，目前市场上主要有传统极谱氧电极和光学溶氧电极两种类型。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。在发酵过程中，光学溶氧电极具有代替传统极谱氧电极的巨大潜力。因此，在发酵罐厂应用中，可以优先选择光学溶氧电极，以提高稳定性。二、正确安装和维护，1、溶氧电极安装位置的选择，溶氧电极应安装在发酵罐内能够准确反映发酵液中溶氧水平的位置。一般来说，应避免安装在搅拌器附近、进气口或出气口等容易产生湍流或气泡的地方，以免影响测量的准确性。安装时应确保电极与发酵液充分接触，同时要注意电极的密封性，防止发酵液泄漏或外部气体进入影响测量结果。2、定期维护和校准，定期对溶氧电极进行维护和校准是保证其稳定性的重要措施。维护包括清洗电极表面、检查电极的密封性和电缆连接等。校准可以采用两点校准法或三点校准法，根据发酵液的实际情况选择合适的校准液进行校准。校准的频率应根据发酵罐的使用情况和电极的性能来确定，一般建议每周或每月进行一次校准。

    溶氧电极——溶氧对生物发酵产类胡萝卜素的影响及调控，溶解氧（DissolvedOxygen,DO）是生物发酵过程中影响类胡萝卜素合成的关键因素之一，其浓度和调控直接影响微生物的代谢途径、细胞生长及次级代谢产物的积累。以下是溶解氧对类胡萝卜素发酵的影响及调控策略的详细分析：溶解氧对类胡萝卜素合成的影响，1.直接代谢调控：（1）好氧需求：类胡萝卜素合成菌（如红酵母、黏红酵母、三孢布拉霉等）多为好氧微生物，其合成途径依赖氧分子作为底物（如β-胡萝卜素合成需氧依赖的环化酶）。（2）氧化应激响应：适度氧胁迫可促进抗氧化防御机制，促进类胡萝卜素（如β-胡萝卜素、虾青素）积累，因其具有qingli活性氧（ROS）的功能。但过量ROS会抑制细胞生长。2.能量与还原力平衡：（1）高DO促进TCA循环和氧化磷酸化，生成更多ATP和NADPH,为类胡萝卜素合成提供能量和还原力（如NADPH是类胡萝卜素合成关键辅因子）（2）但过高的DO可能导致碳源过度消耗于菌体生长，而非产物合成。3、关键酶活性，（1）限氧条件下，MVA途径（甲羟戊酸途径）关键酶（如HMG-CoA还原酶）活性可能受抑制，减少类胡萝卜素前体（IPP/DMAPP）供应。（2）如三孢布拉霉中，DO>30%饱和度时胡萝卜素合成酶基因。 在连续流发酵中，溶解氧电极的动态响应特性对稳态维持至关重要。

溶氧电极的维护是保证其长期稳定运行的关键。每次使用前，应检查电极外观，确保各部件无松动现象。用 ArcAir 或平板连接电极，查看性能指标是否在正常范围（新电极一般接近 100%，当指标低于 35% 时，需更换新的光氧膜帽）。使用过程中，要注意安装规范，电极装入护套时只能向前推，不可转动电极杆，避免膜帽松动脱落，连接螺丝可用手或扳手轻轻拧紧。此外，千万不能向光氧电极膜帽中添加电解液，否则会损毁电极；电极内部有污染时，玻璃视窗要用镜头纸擦拭 。用户反馈平台收集溶氧电极使用痛点，驱动产品迭代升级。江苏高精度溶氧电极价格

零点校准通过无氧溶液（如亚硫酸钠）消除电极背景电流。南京光学法溶解氧电极

溶氧电极的准确性对于研究溶氧水平对微生物生长和代谢的影响至关重要。通过精确测量溶氧水平，可以更好地了解微生物在不同溶氧条件下的生长规律和代谢变化。例如，在研究微生物阴极催化氧还原反应时，准确的溶氧电极测值可以帮助确定要求的溶氧条件，提高微生物阴极的催化性能。同时，溶氧电极还可以实时监测发酵过程中的溶氧变化，为优化发酵工艺提供依据。在污水处理领域，溶氧电极也发挥着重要作用。不同类型的微生物对溶氧水平的要求各异，通过溶氧电极监测可以调整污水处理系统中的溶氧水平，以满足不同微生物的生长需求。例如，在含有高铵盐的废水中，利用溶氧电极监测可以开发出具有电活性生物膜的氧生物阴极。当溶氧电极测值显示适宜的溶氧水平时，这些生物阴极能够同时进行硝化反应和催化分子氧的还原，从而实现废水的高效处理。南京光学法溶解氧电极