發(fā)酵溶氧電極是發(fā)酵過程的核心監(jiān)測設備，其工作原理主要分為極譜式和光學式兩類，在發(fā)酵工業(yè)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(fā)生還原反應(O? + 2H?O + 4e? → 4OH?)，同時在陽極(如銀/氯化銀)發(fā)生氧化反應(4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?)，形成電流回路。
電流與氧濃度關聯(lián)：根據(jù)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(nèi)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(fā)傳感器內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)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(fā)酵過程監(jiān)測
在線實時跟蹤溶氧動態(tài)，例如大腸桿菌對數(shù)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(shù)據(jù)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(wěn)定性不足。
3、場景適應性
極譜式成熟應用于工業(yè)發(fā)酵罐(如METTLER TOLEDO電極)，耐高溫達130℃。
光學式適合長期連續(xù)監(jiān)測及復雜水質(zhì)環(huán)境(如含硫化物發(fā)酵液)。
