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  • 發布時間:2023-01-05 14:41 原文鏈接: 實驗室發酵罐運作原理之pH調控


    首圖.jpg

    在我們進行發酵的過程中,發酵液中pH值是發酵工藝的重要參數之一。由于pH值對微生物細胞的繁殖生長和產物(副產物)的產生都有所影響。

    為了能使微生物在最適的ph值范圍內繁育生長,最終合成目標的代謝產物,就需要嚴格把控發酵中的ph值。因此,快速準確的線監測數值變化,和及時調控pH值成為了發酵最終成敗的關鍵因素之一。

    如何在發酵過程中

    調控實驗室發酵罐中pH數值呢

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    pH電極工作原理



    首先在發酵過程中的pH電極會不斷測量,以確定發酵液中的pH值。

    pH測量屬于原電池系統,它的存在是為了使化學能轉變成電能,電池正負極的電壓被叫做電極電位。而電極電位則是由測量電極(也可稱指示電極)和參比電極這兩個半電池組成(具體見下圖)。


    復合電極-1.jpg


    pH電極是基于能斯特方程原理來測量酸堿度。pH值與電極的電動勢一般是呈直線關系,通常用標準緩沖液和被測溶液來進行標定。

    pH的slope,也就是電極響應斜率,是指pH電極把電極的毫伏(mV)信號轉換為pH值。由于參比電極電勢穩定,所以該電動勢是與被測溶液的氫離子活度有關,最終通過對比標準溶液測量的電壓差值,除以標準緩沖液差值所得pH值。


    方程.jpg


    發酵罐的pH調節



    以霍爾斯(HOLVES)實驗室發酵罐為例,pH電極測定完數值后,結果會直接反饋給HF-Control V2.2控制系統,系統則會根據原先設定數值進行調節補料等操作,將罐內pH值控制在最佳范圍內。

    pH控制主要依靠ACID泵和BASE泵來進行加酸加堿的工作操作。

    對于蠕動泵由PID控制:

    ①在pH值高于所設定值的情況下,系統會自動啟動ACID泵加酸,直到達到設定值;

    ph動圖ACID泵.gif


    ②反之,在pH值小于所設定值時,則會啟動BASE泵進行加堿調整

    ph動圖BASE.gif

    以上過程可能會因為部分因素影響,而導致遲延,故數值越接近設定值時,泵速越需要減緩,直至調節死區,死區意味著可自由調節數值。

    ③此外某些情況下還會通過補料的方式進行調節,當發酵罐內的ph值超過了最適值,就意味菌群狀況表現為饑餓,這時可以啟動FEED泵進行補料調節。

    ph動圖FEED.gif

    以上就是實驗室發酵罐在發酵過程中針對pH值的調控,點擊關注,下一篇會為大家繼續講解關于溶氧的控制。如您想了解更多內容可訪問霍爾斯(HOLVES)官網




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