湖北光学法溶解氧电极

发酵系统中溶解氧电极的选型与安装规范

选择合适的溶解氧电极需要考虑多个因素：发酵规模（实验室、中试或生产）、灭菌方式（在位灭菌或离位灭菌）、培养基特性（粘度、固体含量）等。对于大型发酵罐（>50m³），通常选用带温度补偿的工业级电极，如梅特勒-托利多InPro6860i系列，其防护等级可达IP68，耐受压力至6bar。

安装位置对测量准确性有重要影响。电极应安装在发酵罐的适当高度（通常位于液面下1/3至1/2处），避开搅拌桨直接作用区域和气泡聚集区。推荐安装角度为15-30度倾斜，这有利于气泡的及时排除。

在某疫苗生产企业，通过优化电极安装位置，使溶解氧测量波动幅度从±5%降低到±1.5%。校准程序必须严格执行。两点校准法（零点用无氧亚硫酸钠溶液，满度用空气饱和水）是行业标准。值得注意的是，高温校准（与发酵温度一致）可消除温度差异带来的误差。某氨基酸生产厂的数据显示，采用60℃校准后，测量系统误差从2.3%降至0.8%。 校准溶氧电极时需使用标准缓冲液，确保标定数据可靠。湖北光学法溶解氧电极

化工生产中，溶氧电极同样不可或缺。在各类化工反应中，不同的反应对氧气浓度有特定要求。溶氧电极可用于监测反应过程中的氧气浓度，为反应提供稳定且适宜的条件。以石油化工中的部分氧化反应为例，精细控制氧气浓度能提高目标产物的选择性和收率，降低副反应的发生概率。此外，在化工产品的质量检测环节，溶氧电极也可用于检测产品中溶解氧的含量，确保产品符合质量标准 ，保障化工生产的高效与稳定。微基智慧科技(江苏)有限公司溶氧电极安徽耐消杀溶解氧电极在厌氧-好氧切换发酵中，溶解氧电极能够准确判断氧气通入的时机和持续时间。

除了测量溶氧水平外，溶氧电极还可以与其他传感器相结合，实现对发酵过程的多参数监测。例如，可以将溶氧电极与 pH 电极、温度传感器、压力传感器等相结合，实现对发酵过程中的多个参数的同时监测。通过多参数监测，可以更加完整的了解发酵过程的运行情况，为优化发酵条件提供更加丰富的数据支持。在发酵罐厂中，溶氧电极可以作为质量控制的重要手段之一。通过对溶氧电极测量得到的数据进行分析，可以判断发酵过程是否正常，发酵产物的质量是否符合要求。如果发现异常情况，可以及时采取相应的措施进行调整，确保发酵产物的质量稳定。在发酵罐厂中，溶氧电极还可以用于环保监测。例如，可以通过监测发酵过程中的溶氧水平，判断发酵过程是否对环境造成污染。如果发现溶氧水平过低，可能意味着发酵过程中产生了过多的有机物，对环境造成了污染。此时，可以采取相应的措施进行处理，如增加通气量、提高搅拌速度等，以降低有机物的含量，减少对环境的污染。

如何结合先进的控制技术实现对溶氧电极水平的精确控制以提高产酶效率？脉冲电场技术刘振宇等人在2019年的研究中，采用响应面法设计脉冲电场工作参数（脉冲强度5-15kV/cm、脉冲持续时间10-100μs和脉冲数50-99）并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明脉冲强度很大程度影响菌丝干质量和产糖化酶能力，当脉冲强度为12.975kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66时，黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05mg和18.01U/mL，比对照提高了68.27%和14.71%。虽然该研究主要针对黑曲霉生长和糖化酶活性，但脉冲电场技术可能为其他产酶过程中溶氧水平的控制提供新的思路。例如，可以通过脉冲电场刺激微生物的代谢活动，从而提高对溶氧的利用效率，进而提高产酶效率。溶氧电极通过透气膜让氧气扩散至阴极，经电化学反应将氧浓度转化为电信号。

溶氧电极的结构组成决定了其性能与应用范围。它一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成。阴极作为反应的关键部位，对材料要求苛刻，像白金或银的纯度需达 99.999% 以上，且极谱型电极的阴极表面做得很小，直径通常在 1 - 50μm 范围，以形成微小的还原电流，这也意味着需要专门的电子放大装置辅极多做成圆筒状，表面积比阴极大数十倍，材料同样要求高纯度。电解质常见的有 KOH、KCl、醋酸铅等，用于维持电极内部的电荷平衡。塑料薄膜如聚四氟乙烯（F4）或其共聚体，需具备耐高温（＞200℃）、透气性能好的特点，且膜的厚度有讲究，一般在 0.01 - 0.05mm，膜对氧的高透性和对 CO₂ 的低透性对电极响应极为重要 。电解液中出现浑浊或沉淀，说明阳极氧化产物积累，需彻底清洗电极。浙江高温灭菌溶氧电极

跨学科融合推动溶氧电极与光谱、质谱技术联用，实现多参数同步分析。湖北光学法溶解氧电极

不同发酵罐规模下的应用差异，在中试规模（20和250升）及生产规模（15000升）的novobiocin发酵中，对溶氧的测量发现，在中试罐中，当涡轮搅拌器的直径与罐直径之比（D/T）为0.40时，整体混合不完全，而当D/T=0.69时，混合较为均匀。这表明在不同规模的发酵罐中，搅拌器的设计会影响溶氧的分布和测量。在生产规模的发酵罐中，对三种不同尺寸的搅拌器（D/T分别为0.28、0.33和0.43）进行测试，发现整体混合是完全的，但呼吸速率仍然受到限制，主要是由于液体与细胞之间存在阻力。这说明在不同规模的发酵罐中，溶氧电极的应用需要考虑搅拌器的设计以及液体与细胞之间的阻力差异，以确保准确监测溶氧水平并优化发酵过程。湖北光学法溶解氧电极