如何結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)實現(xiàn)對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。通過與經(jīng)典的PI控制方法進(jìn)行比較,驗證了該方法在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)的實際運(yùn)行情況不斷調(diào)整控制參數(shù),以實現(xiàn)對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)研究了溶氧水平對谷氨酸棒桿菌菌體生長及新型生物絮凝劑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,整個發(fā)酵過程通氣量保持在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,實現(xiàn)了高細(xì)胞生長速率和高產(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。生物反應(yīng)器依賴溶氧電極精確調(diào)控氧濃度,保障細(xì)胞培養(yǎng)和產(chǎn)物合成。江蘇溶解氧電極采購
在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,改善溶氧電極水平均勻性對于提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,以下是提高攪拌速度和控制溶解氧濃度這一方法的講解說明。在黃原膠發(fā)酵中,攪拌速度影響黃原膠發(fā)酵液的運(yùn)動程度和氧傳遞速率。通過研究發(fā)現(xiàn),在恒定的非限制性溶解氧濃度為空氣飽和度的20%下,比較500和1000rpm的攪拌速度的影響。結(jié)果表明,只要能確保發(fā)酵液的均勻性,培養(yǎng)物的生物性能與攪拌速度無關(guān)。隨著黃原膠濃度增加,流變復(fù)雜性增加,導(dǎo)致停滯區(qū)域出現(xiàn)。在1000rpm時,由于其更好的整體混合效果,使得發(fā)酵罐中更多的細(xì)胞處于代謝活躍狀態(tài),從而提高了微生物的氧攝取率。在生產(chǎn)階段,臨界氧水平確定為6%至10%,低于此值,黃原膠的特定生產(chǎn)速率和特定氧攝取率均明顯下降。這表明在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,合理控制攪拌速度和溶解氧濃度可以改善溶氧水平的均勻性。綜上所述,在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,可以通過采用氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和生物降解活性劑、優(yōu)化攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量、使用壓力補(bǔ)償式發(fā)射器、添加表面活性劑以及提高攪拌速度和控制溶解氧濃度等先進(jìn)發(fā)酵技術(shù)來改善溶氧水平的均勻性。這些技術(shù)手段可以根據(jù)不同的發(fā)酵需求進(jìn)行選擇和組合,以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量。蘇州熒光法溶解氧電極空氣校準(zhǔn)中,溶氧電極在 20.9% 氧濃度(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下標(biāo)定滿量程。
在生物制藥研發(fā)的動物實驗階段,溶氧電極發(fā)揮關(guān)鍵作用。實驗動物在模擬疾病環(huán)境下,組織和的溶氧狀態(tài)會發(fā)生變化。通過植入微型溶氧電極,科研人員可實時監(jiān)測實驗動物體內(nèi)特定部位的溶氧水平,深入了解疾病發(fā)展過程中組織的氧代謝變化,為開發(fā)更有效的藥物和方法提供數(shù)據(jù)支持,推動生物制藥領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。在海洋養(yǎng)殖網(wǎng)箱中,溶氧電極保障養(yǎng)殖生物的健康。海水的溶氧分布受潮汐、溫度、浮游生物等多種因素影響,而養(yǎng)殖網(wǎng)箱內(nèi)生物密度大,對溶氧需求高。溶氧電極安裝在網(wǎng)箱內(nèi),實時監(jiān)測溶氧。當(dāng)溶氧不足時,自動增氧設(shè)備立即啟動;當(dāng)溶氧過高時,調(diào)整水流交換速度。通過精細(xì)的溶氧調(diào)控,降低養(yǎng)殖生物的應(yīng)激反應(yīng),減少病害發(fā)生,提高養(yǎng)殖產(chǎn)量和質(zhì)量。
傳統(tǒng)極譜氧電極與光學(xué)溶氧電極的差異,在工業(yè)發(fā)酵過程中,光學(xué)溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高、漂移小、響應(yīng)快等優(yōu)點。傳統(tǒng)極譜氧電極在使用過程中可能會出現(xiàn)精度不夠高、信號漂移較大以及響應(yīng)速度較慢的問題,這可能會影響對發(fā)酵過程中溶氧情況的準(zhǔn)確監(jiān)測。而光學(xué)溶氧電極配套的軟件具有數(shù)字化管理功能,在發(fā)酵過程中具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)極譜氧電極的巨大潛力。這意味著在不同類型的發(fā)酵罐中,若采用光學(xué)溶氧電極,可以更準(zhǔn)確地監(jiān)測溶氧水平,為發(fā)酵過程的優(yōu)化提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。智能溶氧電極內(nèi)置 MCU,支持自動校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)存儲和故障診斷。
以雙孢蘑菇為實驗菌種的研究發(fā)現(xiàn),攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量對菌體生長和胞外多糖分泌具有重要影響。在適宜的溶氧控制條件下,菌體生物量和胞外多糖產(chǎn)量提高。類似地,對于生物發(fā)酵產(chǎn)酶過程,溶氧水平也會影響酶的產(chǎn)量,當(dāng)溶氧水平適宜時,細(xì)胞能夠正常進(jìn)行代謝活動,為酶的合成提供所需的物質(zhì)和能量。例如,在某些酶的合成過程中,需要特定的代謝途徑參與,而這些代謝途徑可能對氧氣有一定的需求。如果溶氧水平不足,可能會導(dǎo)致這些代謝途徑受阻,從而影響酶的合成。另一方面,過高的溶氧水平也可能對細(xì)胞產(chǎn)生不利影響,如產(chǎn)生氧化應(yīng)激等,進(jìn)而影響酶的合成效率。此時,我們就需要能夠很好測量溶氧值的工具——溶氧電極,微基智慧科技有著熒光法、極譜法溶氧電極可供選擇,適應(yīng)多種環(huán)境、能滿足多種現(xiàn)場選擇需求。溶解氧電極的測量范圍需匹配發(fā)酵工藝需求,如高耗氧或微需氧的不同場景。江蘇熒光法溶氧電極采購
極端環(huán)境(如深海、極地)對溶氧電極的耐壓、耐低溫性能提出更高要求。江蘇溶解氧電極采購
溶氧電極在發(fā)酵罐廠中的安裝與調(diào)試,在發(fā)酵罐廠中,溶氧電極的安裝位置非常關(guān)鍵。一般來說,溶氧電極應(yīng)該安裝在發(fā)酵罐的適當(dāng)位置,以確保能夠準(zhǔn)確地測量發(fā)酵液中的溶氧水平。在安裝溶氧電極之前,需要對其進(jìn)行調(diào)試,以確保其能夠正常工作。調(diào)試過程包括校準(zhǔn)溶氧電極、檢查電極的響應(yīng)時間和穩(wěn)定性等。只有經(jīng)過調(diào)試合格的溶氧電極才能投入使用。同時,溶氧電極能夠?qū)崟r監(jiān)測發(fā)酵過程中的溶氧水平,為發(fā)酵過程的控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過連續(xù)監(jiān)測溶氧水平,可以及時發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中的異常情況,如溶氧過低或過高,并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整。例如,當(dāng)溶氧過低時,可以通過增加通氣量、提高攪拌速度等方式提高溶氧水平;當(dāng)溶氧過高時,可以適當(dāng)降低通氣量或攪拌速度,以避免微生物的過度氧化。江蘇溶解氧電極采購