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Shanghai Botuo Instrument Co., Ltd
発酵溶存酸素電極の動作原理及び応用
日付：2025-06-23読み：2
発酵溶存酸素電極は発酵過程の核心モニタリング設備であり、その動作原理は主に分極式と光学式の2種類に分けられ、発酵工業においてそれぞれ特定の応用場面がある：
一、動作原理
鄒1、極スペクトル式溶存酸素電極鄒
鄒酸素還元反応鄒：電極表面に0.6-0.8 V分極電圧を印加し、溶存酸素がポリテトラフルオロエチレン薄膜を透過した後、貴金属陰極（例えばプラチナ）で還元反応（O〓＋2 H〓O＋4 e〓→4 OH〓）が発生し、同時に陽極（例えば銀／塩化銀）で酸化反応（4 Ag＋4 Cl〓→4 AgCl＋4 e〓）が発生し、電流回路を形成する。
鄒電流と酸素濃度との関連鄒：ファラデーの法則に基づき、拡散電流強度は溶存酸素分圧に比例し、電流強度を検出することにより酸素濃度を換算する。
鄒温度補償鄒：内蔵サーミスタはリアルタイムで温度が酸素拡散速度及び溶解度に与える影響を修正する（誤差は1%/℃）。
鄒2、光学溶存酸素電極鄒
鄒蛍光消光原理：青色励起センサ内の蛍光物質は赤色光を発し、溶存酸素が蛍光分子と衝突して赤色光強度減衰（消光効果）をもたらし、赤色光減衰程度を測定することにより酸素濃度を計算する。
鄒分極と電解液が必要ない：電気化学反応がなく、電極分極時間と電解液維持需要を回避した。
二、応用特徴
1、発酵過程のモニタリング
オンラインでリアルタイムに溶存酸素動態を追跡し、例えば大腸菌対数成長期のDO値が著しく低下し、後期に菌体の老化とともに回復した、ビフィズス酵母は代謝効率を維持するために>20%DOを維持する必要がある。
攪拌動作は酸素拡散を強化することによって電極応答の精度を向上させる。
2、メンテナンスと信頼性
極スペクトル式は定期的に酸素透過膜と電解液を交換する必要があり、膜の汚染や破損はデータのドリフトを招く、光学式は蛍光キャップをクリーニングするだけで、メンテナンスコストが低い。
光学式は耐干渉性が強く（耐HガリウムS、pH変動）、極光式は微量酸素測定時に安定性が不足している。
3、シーン適性
極スペクトル式成熟は工業発酵タンク（例えばMETTLER TOLEDO電極）に応用され、高温に耐えて130℃に達する。
光学式は長期連続モニタリング及び複雑な水質環境（例えば硫化物含有発酵液）に適している。