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發酵液中溶解氧的測定和控制

溶解氧連續檢測的意義 在通風發酵中,必須連續地通入無菌空氣,氧由氣相溶解到液相,然后經過液流傳給細胞壁進入細胞體內,以維持菌體的生長代謝和產物合成。因此發酵液中溶解氧的大小對菌體的代謝特性有直接影響,是發酵過程控制的一個重要參數。 在發酵過程中連續測定發酵液中溶解氧的濃度的變化,可隨時掌握發酵過程的供氧、需氧情況,為準確判斷設備的通氣效果提供可靠數據,以便有效控制發酵過程,為實現發酵過程的自動化控制創造條件。 發酵液中溶解氧的測定方法 ①化學法:
  在樣品中加入硫酸錳和堿性碘化鉀溶液,即有氫氧化錳生成,氫氧化錳與樣品中溶解氧反應生成錳酸。再在反應液中加入硫酸,使已化合的溶解氧與碘化鉀反應,釋放出碘,可用標準硫代硫酸鈉溶液滴定。
前部分反應要與空氣隔絕,這些反應需在具塞磨口瓶中進行,并使反應液充滿磨口瓶,不能混有氣泡?;瘜W法測定溶解氧比較準確,而且能得到氧的濃度值,所以往往是其他測定方法的基礎。但是,如果樣品中存在氧化還原性物質,測定結果會有偏差,當樣品帶有顏色時,也會影響測定終點的判斷,因此化學法不適于測定發酵液的溶解氧濃度。 ②極譜法:
  極譜法測定溶氧的原理:對浸在液體中的金屬陰極和參考電極(陽極)加上電壓,記錄在不同的電壓下通過的電流,得到的電流-電壓曲線在0.6-0.8V間出現平坦部分,這時發生溶解氧被還原成H2O2的反應。
若將電解電壓固定于0.8 V左右,與陰極接觸的液體中的溶解氧發生上述電極反應而被消耗,陰極表面便與液體的主體存在氧的濃度差,于是液體主體的溶解氧擴散到陰極表面參加電極反應,使電路中維持一定的電流。當氧的擴散過程達到穩定狀態時,由于電極反應很快,實際上可視為零,因此,也就是擴散電流和溶解氧濃度成正比。 當溶解氧濃度為零時,電路中仍會有一定電流通過(殘余電流),所以電流應為測定值與殘余電流之差。通過測定擴散電流的大小就可測定發酵液中的溶解氧濃度。 ③壓力法
  測定裝置為一恒溫的密閉容器。容器中裝入體積為VL的樣品液,液面恰位于容器中的玻璃扳處,抽真空除去液體中溶解的氣體,然后補充經脫氣的溶劑使液體體積恢復到VL。從貯氣袋向容器通入氧氣,系統的氧壓為p1開動攪拌,使液體不斷從玻璃板上翻動,進行氣體的吸收,直到氣液平衡,這時壓強降為P2。如果容器中氣相體積為Vc,可以求出氧在樣品中的溶解度。
本文參考《發酵工程原理與技術》一書。
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