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Shanghai Botuo Instrument Co., Ltd
발효 용산소 전극의 작업 원리 및 응용
날짜:2025-06-23읽기 :3
발효용산소전극은 발효과정의 핵심감시측정설비로서 그 작업원리는 주로 극분광식과 광학식 두가지로 나뉘는데 발효공업에서 각기 특정한 응용장면이 있다.
1. 작업원리
1. 극분광식 용산소 전극
산소 환원 반응: 전극 표면에 0.6-0.8V 극화 전압을 가하고 산소를 용해하여 폴리테트라플루오로에틸렌 박막을 투과한 후 귀금속 음극 (예: 백금) 에서 환원 반응 (O+2H₂O+4e⁻→4OH⁻) 을 일으키며 양극 (예: 은/염화은) 에서 산화 반응 (4Ag +C4l→͂) 을 형성한다.
전류와 산소 농도 관련: 패러데이 법칙에 따르면 확산 전류 강도는 용해 산소 분압과 정비례하며 전류 강도를 측정하여 산소 농도를 환산한다.
온도보상: 내장열민감저항은 실시간으로 온도가 산소확산속도 및 용해도에 미치는 영향을 수정한다 (오차는 1% / ℃ 를 초과할수 있다.).
2. 광학 용산소 전극
형광 담금질 원리: 청색광은 센서 내의 형광 물질을 자극하여 붉은 빛을 발하고, 용해 산소와 형광 분자의 충돌로 인해 붉은 빛의 강도 감쇠 (담금질 효과) 를 초래하며, 붉은 빛의 감쇠 정도를 측정하여 산소 농도를 계산한다.
극화와 전해액이 필요 없다: 전기화학반응이 없어 전극극화 시간과 전해액 유지보수 수요를 피할 수 있다.
2. 응용특징
1. 발효 과정 모니터링
온라인에서 실시간으로 용산소 동태를 추적하는데, 예를 들면 대장균 대수 생장기 DO 수치가 현저하게 감소하고, 후기에 균체의 노화에 따라 반등한다;피치 효모는 > 20% DO를 유지하여 대사 효율을 보장해야 한다.
교반 작업은 산소 확산을 강화하여 전극 응답의 정확성을 높인다.
2. 유지보수와 신뢰성
극분광식은 정기적으로 산소투과막 및 전해액을 교체해야 하며 막이 오염되거나 파손되면 데이터가 표류하게 된다.광학식은 형광모를 청소하기만 하면 유지보수 원가가 낮다.
광학식은 방해에 강하고 (H₂S, pH 파동에 견딜 수 있음), 극분광식은 미량 산소 측정 시 안정성이 부족하다.
3. 장면 적응성
극분광식 성숙은 METTLER TOLEDO 전극과 같은 산업 발효 탱크에 적용되며 130 ℃ 의 고온에 견딜 수 있습니다.
광학식은 장기간 연속적으로 모니터링하고 복잡한 수질 환경 (예를 들어 황화물 발효액 포함) 에 적합하다.