在微生物工程和生物技術(shù)領(lǐng)域,溶氧電極能夠輔助工藝參數(shù)調(diào)整,在微生物燃料電池(MFC)中,溶解氧是一個(gè)重要因素。不同初始陰極電解液溶解氧微環(huán)境下,MFC 的性能表現(xiàn)不同。例如,在以氮廢水為底物的兩室 MFC 中,分別在缺氧(1.5mg/L)、正常值(3.4mg/L)和富氧(4.4mg/L)三種不同初始陰極電解液溶解氧條件下進(jìn)行研究。結(jié)果表明,MFC 性能取決于陰極的初始溶解氧濃度,在缺氧條件下功率密度優(yōu)良。此外,高通量測(cè)序用于探索每個(gè)階段的陰極生物膜和微生物群落懸浮液,結(jié)果顯示陰極電極的優(yōu)勢(shì)屬?gòu)?Pirellula 變?yōu)?Thermomonas,直至變?yōu)?Azospira。缺氧條件下,異養(yǎng)反硝化細(xì)菌活性受到抑制,硝化細(xì)菌比例增加。在微生物燃料電池中,陰極界面的溶解氧濃度是影響其性能的關(guān)鍵因素。通過(guò)運(yùn)行三種不同溶解氧條件下的 MFC(空氣呼吸型、水浸沒(méi)型和由光合微生物輔助型)發(fā)現(xiàn),在所有情況下,生物陰極都改善了與非生物條件相比的氧還原反應(yīng),其中空氣呼吸型 MFC 性能優(yōu)良。光合培養(yǎng)物在陰極室中提供高溶解氧水平,高達(dá) 16mgO?/L,維持了 P-MFC 生物陰極中的好氧微生物群落。Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧屬達(dá)到總 OTUs 的 > 50%。溶氧電極的膜污染會(huì)阻礙氧擴(kuò)散,導(dǎo)致測(cè)量值偏低或響應(yīng)變慢。耐消殺溶氧電極哪家好

一、放線菌發(fā)酵過(guò)程中溶氧電極的選型與優(yōu)化研究,放線菌發(fā)酵的特點(diǎn)放線菌(Actinomycetes)是一類(lèi)具有分枝菌絲和分生孢子的原核生物,因其菌落呈放射狀而得名。1.其結(jié)構(gòu)特征如下:(1)營(yíng)養(yǎng)菌絲(基內(nèi)菌絲):負(fù)責(zé)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),部分可產(chǎn)生色素,是菌種鑒定的重要依據(jù)。(2)氣生菌絲:生長(zhǎng)于營(yíng)養(yǎng)菌絲之上,進(jìn)一步發(fā)育為孢子絲,形成繁殖孢子。2.放線菌發(fā)酵具有以下特點(diǎn):(1)生長(zhǎng)緩慢:發(fā)酵周期較長(zhǎng)。(2)次級(jí)代謝產(chǎn)物為主:目標(biāo)產(chǎn)物多在中后期大量合成。(3)高粘度:發(fā)酵液粘度大,易發(fā)生掛壁現(xiàn)象。(4)剪切敏感:菌絲對(duì)機(jī)械剪切力較為敏感,易受損。二、溶氧控制的難點(diǎn),在放線菌發(fā)酵過(guò)程中,溶氧控制面臨以下挑戰(zhàn):1.氧傳遞效率低:中后期菌絲體粘度高,導(dǎo)致氧傳遞效率下降,混合效果差。2.剪切力限制:因菌絲不耐剪切,無(wú)法通過(guò)提高攪拌速度改善溶氧。3.溶解氧電極可靠性問(wèn)題:菌絲堵塞問(wèn)題,發(fā)酵中后期,菌絲易堵塞傳感器測(cè)量頭,導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。杭州溶氧電極訂購(gòu)溶氧電極的極化時(shí)間不足會(huì)導(dǎo)致初始測(cè)量數(shù)據(jù)漂移。

不同菌種發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用差異:1、以雙孢蘑菇為實(shí)驗(yàn)菌種,采用5L自控式發(fā)酵罐培養(yǎng)研究,溶氧控制條件對(duì)雙孢菇發(fā)酵過(guò)程的影響。在此過(guò)程中,考察了發(fā)酵過(guò)程中菌體生物量、胞外多糖產(chǎn)量、相對(duì)溶氧、葡萄糖含量的變化。這表明在雙孢蘑菇發(fā)酵過(guò)程中,溶氧電極可以用于監(jiān)測(cè)這些關(guān)鍵參數(shù)的變化,從而優(yōu)化溶氧控制條件,提高菌體生物量和胞外多糖產(chǎn)量。2、對(duì)于淀粉液化芽孢桿菌BS5582在IOL-全自動(dòng)發(fā)酵罐規(guī)模生產(chǎn)β-葡聚糖酶的過(guò)程中,通過(guò)控制通氣量、罐壓和攪拌轉(zhuǎn)速進(jìn)行溶氧優(yōu)化。優(yōu)化后β-葡聚糖酶酶活在44h達(dá)到511U/mL,比優(yōu)化前提高了122.76%6。這說(shuō)明在淀粉液化芽孢桿菌發(fā)酵過(guò)程中,溶氧電極可用于指導(dǎo)溶氧優(yōu)化,提高酶的產(chǎn)量。3、在短梗霉發(fā)酵過(guò)程中,將短梗霉菌株經(jīng)2.7L發(fā)酵罐發(fā)酵,研究溶氧對(duì)其發(fā)酵的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在70%溶氧條件下,不同短梗霉菌株的聚蘋(píng)果酸和蘋(píng)果酸產(chǎn)量有明顯差異,而在10%溶氧條件下,產(chǎn)量降低明顯。這表明在短梗霉發(fā)酵過(guò)程中,溶氧電極可用于監(jiān)測(cè)溶氧對(duì)發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,為優(yōu)化發(fā)酵條件提供依據(jù)。
隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,溶氧電極在發(fā)酵罐廠中的自動(dòng)化控制應(yīng)用也越來(lái)越多。通過(guò)將溶氧電極與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的自動(dòng)控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如,自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以根據(jù)溶氧電極測(cè)量得到的數(shù)據(jù),自動(dòng)調(diào)整通氣量、攪拌速度等參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的精確控制。在現(xiàn)代發(fā)酵罐廠中,遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)得到了大量的應(yīng)用。通過(guò)將溶氧電極與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控,提高生產(chǎn)管理的效率和便利性。例如,管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看溶氧電極測(cè)量得到的數(shù)據(jù),了解發(fā)酵過(guò)程的運(yùn)行情況,并及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整。企業(yè)培訓(xùn)中,溶氧電極的校準(zhǔn)與維護(hù)是現(xiàn)場(chǎng)工程師的必備技能。

發(fā)酵系統(tǒng)中溶解氧電極的選型與安裝規(guī)范
選擇合適的溶解氧電極需要考慮多個(gè)因素:發(fā)酵規(guī)模(實(shí)驗(yàn)室、中試或生產(chǎn))、滅菌方式(在位滅菌或離位滅菌)、培養(yǎng)基特性(粘度、固體含量)等。對(duì)于大型發(fā)酵罐(>50m3),通常選用帶溫度補(bǔ)償?shù)墓I(yè)級(jí)電極,如梅特勒-托利多InPro6860i系列,其防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP68,耐受壓力至6bar。
安裝位置對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性有重要影響。電極應(yīng)安裝在發(fā)酵罐的適當(dāng)高度(通常位于液面下1/3至1/2處),避開(kāi)攪拌槳直接作用區(qū)域和氣泡聚集區(qū)。推薦安裝角度為15-30度傾斜,這有利于氣泡的及時(shí)排除。
在某疫苗生產(chǎn)企業(yè),通過(guò)優(yōu)化電極安裝位置,使溶解氧測(cè)量波動(dòng)幅度從±5%降低到±1.5%。校準(zhǔn)程序必須嚴(yán)格執(zhí)行。兩點(diǎn)校準(zhǔn)法(零點(diǎn)用無(wú)氧亞硫酸鈉溶液,滿(mǎn)度用空氣飽和水)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是,高溫校準(zhǔn)(與發(fā)酵溫度一致)可消除溫度差異帶來(lái)的誤差。某氨基酸生產(chǎn)廠的數(shù)據(jù)顯示,采用60℃校準(zhǔn)后,測(cè)量系統(tǒng)誤差從2.3%降至0.8%。 在酵母培養(yǎng)過(guò)程中,溶解氧電極幫助控制乙醇發(fā)酵與有氧呼吸的平衡,提高細(xì)胞密度。江蘇生物合成學(xué)用溶氧電極廠家直銷(xiāo)
溶氧電極使用前需進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)(空氣校準(zhǔn)和零點(diǎn)校準(zhǔn))以確保精度。耐消殺溶氧電極哪家好
溶氧電極中的溶氧水平直接影響生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率。在淀粉液化芽孢桿菌 BS5582 產(chǎn) β- 葡聚糖酶的過(guò)程中,通過(guò)控制通氣量、罐壓和攪拌轉(zhuǎn)速進(jìn)行溶氧優(yōu)化,在特定條件下,β- 葡聚糖酶酶活顯著提高。這表明適宜的溶氧水平能夠?yàn)槊傅漠a(chǎn)生提供良好的環(huán)境,促進(jìn)酶的合成1。高溶氧水平可能有助于提供足夠的氧氣,滿(mǎn)足細(xì)胞代謝和酶合成的需求。細(xì)胞在代謝過(guò)程中需要氧氣參與各種生化反應(yīng),而酶的合成也依賴(lài)于細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)。當(dāng)溶氧水平過(guò)低時(shí),細(xì)胞可能會(huì)受到氧氣限制,導(dǎo)致代謝活動(dòng)減緩,從而影響酶的合成效率。耐消殺溶氧電極哪家好