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發酵溶氧電極的工作原理及應用

 更新時間:2025-06-23 點擊量:112
  發酵溶氧電極是發酵過程的核心監測設備,其工作原理主要分為極譜式和光學式兩類,在發酵工業中各有特定的應用場景:
 
  一、工作原理
 
  ‌1、極譜式溶氧電極‌
 
  ‌氧還原反應‌:電極表面施加0.6-0.8V極化電壓,溶解氧透過聚四氟乙烯薄膜后,在貴金屬陰極(如鉑金)發生還原反應(O? + 2H?O + 4e? → 4OH?),同時在陽極(如銀/氯化銀)發生氧化反應(4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?),形成電流回路。
 
  ‌電流與氧濃度關聯‌:根據法拉第定律,擴散電流強度與溶解氧分壓成正比,通過檢測電流強度換算氧濃度。
 
  ‌溫度補償‌:內置熱敏電阻實時修正溫度對氧擴散速率及溶解度的影響(誤差可超1%/℃)。
 
  ‌2、光學溶氧電極‌
 
  ‌熒光淬滅原理‌:藍光激發傳感器內的熒光物質發出紅光,溶解氧與熒光分子碰撞導致紅光強度衰減(淬滅效應),通過檢測紅光衰減程度計算氧濃度。
 
  ‌無需極化與電解液‌:無電化學反應,避免了電極極化時間和電解液維護需求。
 

 

  二、應用特點
 
  ‌1、發酵過程監測‌
 
  在線實時跟蹤溶氧動態,例如大腸桿菌對數生長期DO值顯著下降,后期隨菌體衰老回升;畢赤酵母需維持>20% DO保證代謝效率。
 
  攪拌操作通過增強氧擴散提升電極響應準確性。
 
  ‌2、維護與可靠性‌
 
  極譜式需定期更換透氧膜及電解液,膜污染或破損將導致數據漂移;光學式僅需清潔熒光帽,維護成本低。
 
  光學式抗干擾性強(耐H?S、pH波動),極譜式在微量氧測量時穩定性不足。
 
  ‌3、場景適應性‌
 
  極譜式成熟應用于工業發酵罐(如METTLER TOLEDO電極),耐高溫達130℃。
 
  光學式適合長期連續監測及復雜水質環境(如含硫化物發酵液)。
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