在發(fā)酵工業(yè)中,溶氧電極的應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶氧水平,調(diào)整通風(fēng)量和攪拌速度等參數(shù),可以控制微生物的生長(zhǎng)和代謝,使其在標(biāo)準(zhǔn)的溶氧條件下生產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物。例如,在雙丙氨磷生產(chǎn)中,發(fā)酵液中的氧含量對(duì)菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成有著重要影響。溶氧電極可以準(zhǔn)確測(cè)量溶氧水平,為調(diào)整發(fā)酵工藝提供依據(jù),確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定和高效。溶氧電極測(cè)值的溶氧水平還會(huì)影響微生物的酶活性。不同的溶氧條件下,微生物體內(nèi)的酶活性會(huì)發(fā)生變化。例如,在谷氨酸發(fā)酵中,溶氧水平的變化會(huì)影響谷氨酸脫氫酶和乳酸脫氫酶的活性,進(jìn)而影響產(chǎn)物谷氨酸和副產(chǎn)物乳酸的生成積累。通過(guò)溶氧電極監(jiān)測(cè)溶氧水平,可以研究酶活性與溶氧水平之間的關(guān)系,為優(yōu)化發(fā)酵工藝提供指導(dǎo)。國(guó)際比對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溶氧電極的跨區(qū)域測(cè)量一致性,減少數(shù)據(jù)偏差。南京熒光法溶解氧電極
溶氧電極在農(nóng)業(yè)灌溉用水監(jiān)測(cè)方面也具有重要意義。不同農(nóng)作物對(duì)灌溉水中的溶解氧含量有不同的需求。例如,水稻等水生作物在生長(zhǎng)過(guò)程中,需要一定的溶解氧來(lái)維持根系的正常呼吸和生長(zhǎng);而一些旱地作物,如小麥、玉米等,對(duì)灌溉水的溶解氧要求相對(duì)較低。通過(guò)在灌溉水源和田間灌溉系統(tǒng)中安裝溶氧電極,農(nóng)民可以實(shí)時(shí)了解灌溉水的溶解氧情況,根據(jù)農(nóng)作物的需求調(diào)整灌溉方式和水量,保證農(nóng)作物生長(zhǎng)在適宜的水環(huán)境中,提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。生物合成學(xué)用溶解氧電極廠家直銷電極極化不足時(shí),溶氧電極響應(yīng)變慢,需提前接通電源預(yù)熱。
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?1、采用模型參考自適應(yīng)控制(MRAC)MohamedBahita等人在2022年的研究中,基于遞歸二乘識(shí)別方法,提出了一種模型參考自適應(yīng)控制(MRAC)應(yīng)用于非線性系統(tǒng)中溶解氧濃度的控制,該系統(tǒng)為活性污泥生物反應(yīng)器,大量用于廢水處理和凈化操作。通過(guò)與經(jīng)典的PI控制方法進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該方法在MATLAB環(huán)境中的有效性。這種自適應(yīng)控制技術(shù)能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況不斷調(diào)整控制參數(shù),以實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧水平的精確控制,從而為提高產(chǎn)酶效率創(chuàng)造有利條件。2、分階段供氧控制策略何寧等人在2004年的研究中,在3L發(fā)酵罐上系統(tǒng)研究了溶氧水平對(duì)谷氨酸棒桿菌菌體生長(zhǎng)及新型生物絮凝劑REA-11合成的影響,提出了生物絮凝劑REA-11合成的分階段供氧控制策略。具體為發(fā)酵過(guò)程0-16h維持體積傳氧系數(shù)kLa為100h?1,16h后降低kLa為40h?1至發(fā)酵結(jié)束,整個(gè)發(fā)酵過(guò)程通氣量保持在1L?L?1?min?1。采用該分階段供氧控制策略,生物絮凝劑產(chǎn)量達(dá)到900mg?L?1,發(fā)酵周期縮短,實(shí)現(xiàn)了高細(xì)胞生長(zhǎng)速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一。這種控制策略可以根據(jù)不同發(fā)酵階段的需求,精確調(diào)整溶氧水平,為提高產(chǎn)酶效率提供了一種有效的方法。
溶氧電極(溶氧水平對(duì)生物發(fā)酵產(chǎn)酶效率影響):溶氧水平還可能影響發(fā)酵過(guò)程中的其他因素,進(jìn)而間接影響產(chǎn)酶效率。例如,在谷氨酸棒桿菌合成新型生物絮凝劑的過(guò)程中,分階段供氧控制策略能夠提高生物絮凝劑的產(chǎn)量,縮短發(fā)酵周期,實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞生長(zhǎng)速率和高產(chǎn)物產(chǎn)率的統(tǒng)一。這說(shuō)明溶氧水平的合理控制可以優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程,提高細(xì)胞生長(zhǎng)速率,從而為酶的合成提供更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞生長(zhǎng)速率的提高意味著更多的細(xì)胞參與代謝活動(dòng),可能會(huì)增加酶的合成量。此外,溶氧水平還可能影響發(fā)酵液的 pH 值、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分布等因素,這些因素也可能對(duì)產(chǎn)酶效率產(chǎn)生影響。溶氧電極插入溶液時(shí)需確保膜面完全浸沒,避免空氣殘留。
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。通過(guò)溶解氧電極的連續(xù)監(jiān)測(cè),可以建立發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型,預(yù)測(cè)產(chǎn)物積累趨勢(shì)。極譜法溶解氧電極批發(fā)
在固態(tài)發(fā)酵中,溶解氧電極需特殊設(shè)計(jì)以適應(yīng)多孔介質(zhì)中的氣體擴(kuò)散特性。南京熒光法溶解氧電極
土壤中的溶解氧對(duì)植物根系的呼吸作用和土壤微生物的活動(dòng)影響深遠(yuǎn),溶氧電極在土壤研究中也有用武之地??蒲腥藛T將特制的溶氧電極插入土壤不同深度,能夠測(cè)量土壤中溶解氧的垂直分布情況。這些數(shù)據(jù)有助于了解土壤的通氣性,判斷土壤是否處于健康狀態(tài)。微基智慧科技(江蘇)有限公司 例如,在濕地土壤研究中,通過(guò)監(jiān)測(cè)溶解氧,可分析濕地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的規(guī)律,為濕地保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。微基智慧科技(江蘇)有限公司。南京熒光法溶解氧電極