溶氧电极在化妆品生产过程中也能发挥作用。在一些化妆品的配方中,氧气的存在可能会影响产品的稳定性和保质期。例如,某些含有不饱和脂肪酸的化妆品原料,在有氧环境下容易发生氧化变质,导致产品颜色、气味和质地发生变化。溶氧电极可用于监测化妆品生产过程中的溶解氧浓度,通过控制生产环境的氧气含量,或在产品中添加抗氧化剂等方式,防止产品氧化变质,保证化妆品的质量和品质。溶氧电极的抗干扰能力是衡量其性能的重要指标之一。在实际应用环境中,往往存在各种干扰因素,如电磁干扰、化学物质干扰等。为提高抗干扰能力,溶氧电极在设计上采用了多种技术手段。例如,通过优化电极的电路结构,增加屏蔽层,减少电磁干扰对电极信号的影响;选择对干扰物质具有高选择性的透气膜和电解液,降低化学物质干扰的可能性。具备良好抗干扰能力的溶氧电极能够在复杂环境下稳定工作,提供准确可靠的测量结果。溶氧电极的极化时间不足会导致初始测量数据漂移。广东高精度溶解氧电极
以双孢蘑菇为实验菌种的研究发现,搅拌转速和通气量对菌体生长和胞外多糖分泌具有重要影响。在适宜的溶氧控制条件下,菌体生物量和胞外多糖产量提高。类似地,对于生物发酵产酶过程,溶氧水平也会影响酶的产量,当溶氧水平适宜时,细胞能够正常进行代谢活动,为酶的合成提供所需的物质和能量。例如,在某些酶的合成过程中,需要特定的代谢途径参与,而这些代谢途径可能对氧气有一定的需求。如果溶氧水平不足,可能会导致这些代谢途径受阻,从而影响酶的合成。另一方面,过高的溶氧水平也可能对细胞产生不利影响,如产生氧化应激等,进而影响酶的合成效率。此时,我们就需要能够很好测量溶氧值的工具——溶氧电极,微基智慧科技有着荧光法、极谱法溶氧电极可供选择,适应多种环境、能满足多种现场选择需求。浙江荧光淬灭溶解氧电极溶解氧电极的响应时间必须足够快,以捕捉发酵过程中瞬态的氧气消耗高峰。
溶氧电极在石油开采领域也有应用。在油藏开采过程中,向油层注入含有一定溶解氧的水,可促进油层中微生物的生长和代谢,这些微生物能够分解原油中的一些复杂有机物,降低原油黏度,提高原油的流动性,从而提高原油采收率。溶氧电极可用于监测注入水中的溶解氧浓度,以及油层中溶解氧的分布情况,帮助工程师优化注水方案,提高石油开采效率,降低开采成本。新型智能溶氧电极具备自我诊断功能。它能够实时监测自身的工作状态,如电极的极化电压是否正常、透气膜是否有破损、电解液是否充足等。一旦发现异常,电极会自动发出警报,并通过内置的算法对故障进行初步诊断,提示用户可能出现问题的部位和原因。这种自我诊断功能**提高了电极的可靠性和维护效率,减少了因电极故障导致的监测中断和数据不准确的情况。
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?在线生长神经网络控制JunfeiQiao等人在2022年提出了在线生长管道递归小波神经网络(OG-PRWNN)控制方法,以提高废水处理过程中溶解氧浓度的控制精度。该方法首先设计了在线生长机制,通过测量控制性能来调整控制器的模块数量,从而自动确定控制器的结构以满足不同的运行条件。其次,设计了结合自适应学习率的参数在线算法来训练OG-PRWNN,以满足控制要求。通过Lyapunov稳定性定理分析了OG-PRWNN控制器的稳定性,并通过废水处理过程的基准仿真模型验证了控制器的性能。这种先进的神经网络控制技术可以为产酶过程中溶氧水平的精确控制提供借鉴,通过不断调整控制参数,实现对溶氧的精确控制,提高产酶效率。综上所述,结合先进的控制技术如模型参考自适应控制、分阶段供氧控制策略、脉冲电场技术和在线生长神经网络控制等,可以实现对溶氧水平的精确控制,从而提高产酶效率。在实际应用中,可以根据不同的产酶系统和生产要求,选择合适的控制技术或组合多种技术,以达到优异的控制效果和产酶效率。溶解氧电极的数据可整合至PAT(过程分析技术)框架,实现智能化发酵控制。
溶解氧参数在发酵过程控制中的关键作用
在好氧发酵过程中,溶解氧浓度是反映微生物代谢活性的重要指标。溶解氧水平直接影响细胞的生长速率和产物合成效率。以典型的青霉素发酵为例,当溶解氧浓度低于5%饱和度时,菌体代谢会从有氧呼吸转向无氧发酵,导致乳酸积累和菌丝形态改变,终使产量下降30-50%。
研究表明,不同发酵阶段对溶解氧的需求存在差异。在菌体生长对数期,维持30-50%的溶解氧饱和度有利于生物量快速积累;而在次级代谢产物合成期,适当降低溶解氧至10-20%可能促进目标产物的合成。某制药企业通过实施阶段式溶解氧控制策略,使红霉素发酵效价提高15%,同时降低能耗18%。
溶解氧监测还能反映发酵过程的异常情况。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌体自溶,而持续下降则可能反映通气系统故障或菌体过度生长。在工业化生产中,将溶解氧与OUR(氧摄取率)、CER(二氧化碳释放率)等参数结合分析,可以实现更精细的过程监控和故障诊断。 溶氧电极的气泡附着会阻碍氧扩散,需在测量前排除溶液气泡。广东高精度溶解氧电极
生物反应器依赖溶氧电极精确调控氧浓度,保障细胞培养和产物合成。广东高精度溶解氧电极
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。广东高精度溶解氧电极