案例分析：在氨基酸生产过程中改善发酵控制水平

过程分析

在发酵过程中保持理想的溶氧浓度对于最大限度提高产量至关重要。这个案例是安徽丰原生化光学氧传感系统进行测试的应用案例，以确认该系统的产品特性。他们发现，与极谱电极相比，光学氧传感器不仅能够更好地控制发酵过程，而且大大减少了维护工作量。


溶氧对于发酵的重要性

丰原生物化学股份有限公司是中国生产生化产品的领先加工企业之一。公司于 1998 年在安徽省蚌埠市成立，拥有多家生产厂，员工数量超过 10,000 人。

对于其众多产品中的氨基酸生产，公司开发了低温液化清液发酵技术。氨基酸生产控制过程中的有氧发酵环节，溶氧含量是最大限度提高产量的最重要参数之一。丰原生物化学股份有限公司的仪表设备工程师们需要确保向反应釜内输入足量但并非过量的氧（这将意味着无需使用空气压缩机），从而优化微生物生长与新陈代谢。这需要一部具有高度可重复性的准确可靠的在线溶氧测量系统。

 

溶氧测量的维护工作量

丰原公司的技术工程师邴狄祥对光学溶氧传感器的性能与他们此前一直使用的极谱传感器进行了比较。“在发酵过程中，溶氧含量相对值比溶氧含量绝对值更有意义。而这需要将不同批次发酵的溶氧设定为相同值，这样才能对发酵结果数据进行分析和比对。但是，当每一个发酵罐的发酵结束时，溶氧传感器将会发生一定程度的漂移，有时读数可能会过高。这意味着每个罐装载之前需要校准溶氧传感器，结果维护工作量加大且生产效率低。若要更换传感器膜或电解质，又需要在极化上面花费时间。我希望找出通过使用光学氧传感器所能够获得的优点。”

 

光学氧传感器的高稳定性能

邴狄祥对梅特勒-托利多的 InPro6880i 传感器进行了为时六个月的考察。传感器利用荧光淬灭技术准确测定溶氧。内嵌在可更换传感元件 OptoCap 中的光敏感型分子吸收来自于传感器内部 LED 的光线。转瞬间，分子将此光线发出并由传感器检测到。测量介质中的氧对光敏感型分子的行为进行改变。通过这种改变，传感器将能够测定介质的氧含量。

 

丰原公司认为这种传感器设计的主要优点之一是漂移近乎为零。邴狄祥说：“根据我们的经验，每发酵 20 批仅需校准一次。”该系统传感器无电解质，因此无需进行极化，这不仅提高了系统可用性，而且减少了维护时间。

在工程师看来，光学氧 传感器的优点远不止这些。“我们发酵过程中的高粘度介质会对原极谱传感器的溶氧膜造成损坏，这样的问题比较麻烦。由于搅拌速度快以及粘度高，因此需要在每 12 批次左右之后更换传感器膜。另外，传感器顶端阴极位置易被污染，传感器响应会慢慢变慢，因此一般需要在使用大约 18 个月后进行更换。由于光学氧 无任何溶氧膜，因此避免了此类问题。

 

智能功能

传感器名称中的 “i” 表示其配有智能传感器管理 (ISM) 技术。ISM 通过提供可在变送器上显示的实时诊断功能进一步减少了 InPro 6880i 维护工作量。诊断数据提示操作人员是否需要对传感器进行维护或更换，尤其是在影响测量结果之前。这样就避免了属于计划内但或许是非必要性的维护。动态使用寿命指示器清晰显示 InPro 6880i 的剩余使用寿命，从而最大限度降低发酵期间传感器发生故障的风险。

 

提高发酵水平

丰原对 InPro 6880i 感到相当满意。“我们对梅特勒的光学氧传感器进行了连续六个月的测试，没有出现任何传感器响应问题，并且从未更换过该传感器中的唯一耗材 OptoCap。由于 InPro6880i 具快速稳定的性能并表现出了非常出色的重现性，因此定会帮助我们改进发酵过程控制以及提高发酵水平。”

joke

支持,顶！

joke

对于发酵生产稳定是最关键的指标。

pufeel

极普膜的确很费，一般一个月左右就要换一个，而且容易出现电极突然漂移很厉害的问题。

sandrarola

pufeel:极普膜的确很费，一般一个月左右就要换一个，而且容易出现电极突然漂移很厉害的问题。 (2014-02-13 19:37) 

一个月换一次？更换频率属于偏高的，敢问你们是什么发酵品种？灭菌实消还是空消？

fermenter

电极漂移不可避免，更换频次快成本太高，所以是不是厂家能给一个漂移校正方法。这样即便发生不太严重漂移时，也不影响输出值。