海藻糖转化酶-大肠杆菌发酵过程光学溶氧的优势

　　德州汇洋生物科技有限公司是国内最大的海藻糖生产厂家，坐落于山东德州平原龙门经济开发区——目前海藻糖生产最先进的转化工艺是多酶法(总称海藻糖转化酶)，用于酶发酵的大肠杆菌对溶解氧极为敏感，因此溶氧值是该发酵过程极为重要的控制指标。本文根据笔者多年来使用梅特勒-托利多在线监测溶氧InPro 6860i整套装备整理而成。

　　海藻糖现广泛应用于烘焙、食品添加剂、海鲜保鲜、肉制品、化妆品、医药等行业，是健康、养生新环境下的新生事物，被誉为“生命之糖”。德州汇洋海藻糖生产发酵车间同中国科学院合作，具备行业中最先进的发酵产酶工艺，为保证发酵工艺的严格控制执行，采用了梅特勒-托利多在线溶氧传感器InPro 6860i以及在线pH传感器InPro 3253i整套装备，下文对InPro 6860i的具体使用进行了简单介绍。

　　

 

　　在线溶氧检测设备及使用经验

　　大肠杆菌发酵过程需要相对稳定的生长环境，溶氧是其极重要的控制指标，根据工艺的标准，需要严格控制溶氧的范围。

　　汇洋生物科技有发酵罐6台，种子罐3台，均采用梅特勒-托利多在线监测溶氧InPro 6860i整套装备，使用效果良好。下文就在线溶氧检测设备的使用情况进行简单分析，同时分享一些使用经验。

　　车间使用的是10 t的发酵罐，当发酵罐连续工作较长时间时，溶氧值的波动会相对较大，为了供生产参考，溶氧值需要尽量控制在一定范围之内。当发酵罐体内的耗氧量较多的时候，需要进行搅拌调节或者通气等方法来增加氧气，这样能够更好的保证溶氧值的稳定。同时根据溶氧值的变化也可以对变频的转速以及空压机进行调整。

　　整个仪表设备的维护工作的重点是在溶氧电极，每一批的发酵罐维护保养时都要进行校准。一般来说每罐要进行校准两次，同时要在罐外的空气进行中检查，这样才能确保溶氧电极不会出现故障。汇洋生物科技是在130℃左右，通过罐体空消和料液连消的方法进行灭菌。空消时将溶氧电极拔出，实消时再将溶氧电极插入罐中，这样可以延长电极的使用时间。

　　光学溶氧电极特点

　　生产过程中采用的是比较先进的光学溶氧电极。相对于传统的极谱法电极，光学电极具有耗材少，维护简单便捷，极易操作的优点。

　　

　　图2 光学溶氧光学帽结构

　　光学溶氧电极使用的原理是荧光淬灭。这种原理要比传统的极谱法更加的稳定，成功的突破了原来传统电极的弊端。极谱法电极在市场上应用了多年，自德州汇洋采用InPro 6860i光学溶氧电极后，在检测上并未发现与传统的极谱电极有什么区别，而且光学溶氧电极还有明显的稳定性优点。其结构简单，没有易碎的内电极。在维护和保养方面极为快速方便，由于不再需要电解液，没有了极化过程，极大的节约了工人的操作和维护时间，同时也在一定程度上延长了溶氧电极的使用寿命

　　关灯功能

　　InPro 6860i光学溶氧电极可以根据温度的设定来控制LED灯的关闭功能。德州汇洋将关灯的温度设定为50℃，同时将电极的照射频率设置为15 s，这种设置极大地延长了光学帽的使用寿命。

　　极谱氧电极维护方法复杂

　　根据公司多年来的使用经验，传统极谱法溶氧电极保养的方法比光学溶氧电极要复杂很多。极谱氧电极容易受到物理性的损坏，在电极的保养的过程中，清洗电极时需要均匀的用力才能防止电极的损坏或者折弯。而为了保证电极的灵敏程度，在打磨电极的过程中也只能进行轻轻的打磨，如果用力过大会对电极造成物理性的损坏。对于溶氧膜的清洗则要更加的细致，需要使用放大镜对溶氧膜进行观察，避免清洗过程中损坏，而且隔一定时间就要更换溶氧膜。最后还要对内电极进行干燥处理，使用风机进行烘干。通过这样的保养维护，可以最大限度的延长极谱电极的使用寿命。但是这种维护保养的步骤太复杂，相比较而言InPro 6860i光学溶氧电极的维护与保养就简单得多，只需拧下光学帽，换上新的即可。

　　

 

　　图3 梅特勒托利多InPro 6860i光学氧传感器

　　根据德州汇洋的使用经验分析，光学溶氧电极取代极谱法溶氧电极是一个必然的趋势。在智能化的时代，使用智能电极为实现设备自动化提供了可能，达到了简单操作的目的，同时增加了设备的稳定性与可控性。

　　文/赵树峰，杜康，戈长龙