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溶氧曲線
更新時間:2023-01-09 瀏覽次數(shù):1343
隨著生物技術(shù)的發(fā)展,越來越多的產(chǎn)品通過生物發(fā)酵和大規(guī)模細胞培養(yǎng)的方式得到,這也是生物行業(yè)的一個發(fā)展趨勢,拋棄原有需要大量人力的操作,采用統(tǒng)一標準,自動化的方式去生產(chǎn),這樣的變化具有減少操作的污染以及降本增效的好處,更好的是通過大規(guī)模培養(yǎng)得到產(chǎn)物的批次差異將會更小。
在使用發(fā)酵罐進行微生物發(fā)酵和細胞反應器進行細胞的懸浮培養(yǎng)時,我們需要測定,觀察一些參數(shù),從而得知反應器內(nèi)微生物和細胞的生長的狀態(tài)。
我們一般會測攪拌轉(zhuǎn)速,溶氧,Ph,溫度等等一些參數(shù),在觀察反應器是否正產(chǎn)平穩(wěn)運行的時候,更直觀的方式是觀察各參數(shù)的曲線,今天我們講一下溶氧曲線,一起來看看溶氧曲線能告訴我們什么。
溶氧曲線是根據(jù)設備采集配備好的溶氧電極的數(shù)據(jù)生成的,溶氧電極又稱溶氧探頭,分為極譜式溶氧電極和光學溶氧電極兩種。
極譜式溶氧電極是由一個被選擇性薄膜封閉的充滿著電解液的腔室。里面是由金質(zhì)的陰極和銀質(zhì)的陽極,在兩電極中間充斥著氯化jia電解液。
測量時電極間被施加 0.6-0.8V 電壓,這時進入腔室內(nèi)的氧氣在陰極上被電離,在此過程中釋放出電子。這些電子在電解液中形成電流,而透過膜的氧量與水中溶解氧的量成正比,此時探頭檢測電流的強度。
根據(jù)法拉第定律:流過電極的電流和氧分壓成正比,在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。同時熱敏電阻檢測溶液溫度對鹽濃度進行溫度補償。由于整個過程中電解質(zhì)參與反應,因此需要隔段時間更換電解液。
光學溶氧電極采用的是熒光淬滅氧氣的原理來測量溶液中的氧含量。光學溶氧傳感器的產(chǎn)品設計是通過一個發(fā)光二極管來監(jiān)視傳感器的藍色LED,特定的發(fā)光體被藍光激發(fā)后發(fā)生冷光現(xiàn)象(熒光),帶有紅光過濾器的發(fā)光二極管用來測量冷光產(chǎn)生的紅光來判斷和計算氧分子的數(shù)量
光學電極的性能更好,靈敏度更高,并且免維護,這樣可以省卻很多準備的時間,同時溶氧電極在使用時需要校準,校準采用兩點校準的方法,楚怡生物反應器采用的是漢密爾頓的光學溶氧電極,零點在電極出廠前就已經(jīng)固化,所以只需要校準溶氧的值即可。
在校準時,將電極接到設備主機上,放置于空氣中,待數(shù)值穩(wěn)定后,校準點位即可,也可插入罐內(nèi)連續(xù)通入十五分鐘的空氣,待數(shù)值穩(wěn)定后,校準。
那么,這個溶氧曲線能告訴我們什么呢?
01 設備的性能體現(xiàn)
在平常的操作中,大家都會提到一個溶氧曲線穩(wěn)定性的問題,穩(wěn)定性就是曲線波動程度的大小,反應器設備的優(yōu)劣便在于參數(shù)控制是否穩(wěn)定,曲線越平穩(wěn),控制就越穩(wěn)定,也就是說這臺設備性能更加優(yōu)良。現(xiàn)在設備的控制采用PID的方式來控制,PID需要根據(jù)實際的培養(yǎng)情況來調(diào)節(jié)各個數(shù)值的大小。
02 培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性
上面提到溶氧曲線的穩(wěn)定性越好,反應了設備的性能,也反應了反應器中的培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定程度,當曲線波動程度小(基于設定值)的時候,微生物和細胞的生長環(huán)境也越好。
03 培養(yǎng)進度
溶氧曲線中另一個搭配的曲線是進氣量或者供氧量曲線,溶氧曲線的每一次波動都伴隨著進氣和供氧,當曲線的波動次數(shù)越頻繁,說明進氣和供氧的次數(shù)就越多,這就反應了罐內(nèi)的微生物或細胞正處于快速生長,大量增殖的狀態(tài)。
04 批次間對比
溶氧曲線可以進行批次間對比,在生產(chǎn)的兩個批次之后,可以在設備的主機上將兩批的溶氧曲線調(diào)取出來進行比對,了解兩個批次之間的差異,以便改進實驗的數(shù)據(jù)和方向。
以上的一些都是我們可以從溶氧曲線中得到的信息,當熟練之后,溶氧曲線就能更好的幫助我們?nèi)プ龊脤嶒炓约吧a(chǎn)。
廣州東銳科技有限公司代理楚怡生物公司的生物反應器,其反應器全面配備空氣、氧氣、二氧化碳、氮氣四路氣體,并且配備熱質(zhì)氣體質(zhì)量流量計和漢密爾頓光學溶氧電極,提高了溶氧控制的穩(wěn)定性和精準度,從而實現(xiàn)培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性。
在系統(tǒng)的控制方面,溫度,溶氧,PH,攪拌能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制,可以實現(xiàn)溶氧與攪拌,氣體,流量多級關(guān)聯(lián)。只需簡單的設置便可實現(xiàn)自動控制。
如需咨詢產(chǎn)品請聯(lián)系東銳科技產(chǎn)品。
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