發(fā)酵溶氧電極是發(fā)酵過程的核心監(jiān)測設(shè)備，其工作原理主要分為極譜式和光學(xué)式兩類，在發(fā)酵工業(yè)中各有特定的應(yīng)用場景：
一、工作原理
1、極譜式溶氧電極
氧還原反應(yīng)：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(yīng)(O? + 2H?O + 4e? → 4OH?)，同時(shí)在陽極(如銀/氯化銀)發(fā)生氧化反應(yīng)(4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?)，形成電流回路。
電流與氧濃度關(guān)聯(lián)：根據(jù)法拉第定律，擴(kuò)散電流強(qiáng)度與溶解氧分壓成正比，通過檢測電流強(qiáng)度換算氧濃度。
溫度補(bǔ)償：內(nèi)置熱敏電阻實(shí)時(shí)修正溫度對氧擴(kuò)散速率及溶解度的影響(誤差可超1%/℃)。
2、光學(xué)溶氧電極
熒光淬滅原理：藍(lán)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(dǎo)致紅光強(qiáng)度衰減(淬滅效應(yīng))，通過檢測紅光衰減程度計(jì)算氧濃度。
無需極化與電解液：無電化學(xué)反應(yīng)，避免了電極極化時(shí)間和電解液維護(hù)需求。
二、應(yīng)用特點(diǎn)
1、發(fā)酵過程監(jiān)測
在線實(shí)時(shí)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(qiáng)氧擴(kuò)散提升電極響應(yīng)準(zhǔn)確性。
2、維護(hù)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(dǎo)致數(shù)據(jù)漂移；光學(xué)式僅需清潔熒光帽，維護(hù)成本低。
光學(xué)式抗干擾性強(qiáng)(耐H?S、pH波動)，極譜式在微量氧測量時(shí)穩(wěn)定性不足。
3、場景適應(yīng)性
極譜式成熟應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵罐(如METTLER TOLEDO電極)，耐高溫達(dá)130℃。
光學(xué)式適合長期連續(xù)監(jiān)測及復(fù)雜水質(zhì)環(huán)境(如含硫化物發(fā)酵液)。
