在發(fā)酵工業(yè)中，無(wú)論是食品、飲料、制藥還是生物燃料生產(chǎn)，尾氣中的二氧化碳（CO2）和氧氣（O2）都是關(guān)鍵參數(shù)。它們不僅對(duì)發(fā)酵過(guò)程有直接影響，還直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，了解并控制這些尾氣的含量對(duì)于優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程至關(guān)重要。

一、CDMO（合同研發(fā)生產(chǎn)組織）發(fā)酵尾氣檢測(cè)的重要性

在CDMO過(guò)程中，發(fā)酵尾氣檢測(cè)是確保發(fā)酵過(guò)程順利進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它不僅關(guān)系到工藝參數(shù)的優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量的提升，還直接影響到生產(chǎn)效率與資源消耗。

1.反映發(fā)酵過(guò)程狀態(tài)：通過(guò)監(jiān)測(cè)尾氣中CO?和O?的濃度，可以深入了解微生物代謝狀況及其活性，進(jìn)而評(píng)估發(fā)酵過(guò)程的穩(wěn)定性和效率。CO?作為酒精發(fā)酵的主要產(chǎn)物及細(xì)胞呼吸的終產(chǎn)物，而O?對(duì)于需氧微生物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。

2.優(yōu)化工藝參數(shù)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾氣中的CO?和O?濃度，可獲取如CO?釋放速率（CER）、攝氧率（OUR）、呼吸商（RQ）等關(guān)鍵呼吸代謝參數(shù)，為調(diào)整工藝參數(shù)提供依據(jù)，從而提高發(fā)酵效率。

3.提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量：精確控制氧氣和二氧化碳濃度有助于優(yōu)化發(fā)酵條件，進(jìn)而提升產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量。

4.降低能耗與資源消耗：通過(guò)對(duì)發(fā)酵尾氣參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)能效問(wèn)題并做出相應(yīng)調(diào)整，減少能源消耗和資源浪費(fèi)，推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二、發(fā)酵尾氣檢測(cè)的方法

1.發(fā)酵尾氣分析儀：采用高精度、快速響應(yīng)的傳感器，如基于NDIR原理的CO?傳感器和氧化鋯O?傳感器，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)尾氣中的多種氣體成分。

2.氣體預(yù)處理：由于NDIR不分光紅外光譜、電化學(xué)原理傳感器等測(cè)量CO?及O?時(shí)受H2O份的影響非常大，因此配備有專業(yè)的氣體預(yù)處理裝置進(jìn)行了氣體預(yù)處理，以便對(duì)所測(cè)試氣體進(jìn)行精確分析。預(yù)處理裝置通常包括電子冷凝器（用于樣氣脫水）、蠕動(dòng)泵（用于自動(dòng)排水）、顆粒過(guò)濾器（用于過(guò)濾樣氣中大于0.1微米的顆粒）等組件。

3.多通道設(shè)置：一些先進(jìn)的尾氣分析儀支持多通道連接，允許同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)酵罐的尾氣，極大提高了操作便利性和數(shù)據(jù)采集效率。

三、發(fā)酵尾氣檢測(cè)的應(yīng)用

在CDMO領(lǐng)域，發(fā)酵尾氣檢測(cè)被廣泛應(yīng)用于生物制藥、酶制劑、食品發(fā)酵等行業(yè)。例如，在生物制藥中，通過(guò)監(jiān)測(cè)尾氣中的CO?和O?濃度來(lái)優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件；在食品發(fā)酵中，則用于改進(jìn)發(fā)酵工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

四、推薦的傳感器解決方案

二氧化碳傳感器推薦：

1.英國(guó)GSS 高速響應(yīng)二氧化碳CO2傳感器SprintIR-WX：SprintIR-WX是一款響應(yīng)非常迅速的CO2傳感器。它可測(cè)量高達(dá)100% 的 CO2 濃度，并配有流入式適配器。該傳感器每秒獲取20個(gè)讀數(shù)，適合要求高速傳感的應(yīng)用和 CO2濃度快速變化的測(cè)量。它對(duì)功耗要求低，使其成為電池供電系統(tǒng)的很好選擇，包括便攜式、可穿戴式及自供電應(yīng)用。SprintIR-WX 基于我們獨(dú)特的LED 技術(shù)平臺(tái)和光學(xué)設(shè)計(jì)。正是這種固態(tài)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)競(jìng)品中很快的速度、功耗、使用壽命和耐用性。

2.英國(guó)Alphasense紅外二氧化碳傳感器IRC-A1：采用NDIR技術(shù)，具備雙通道采樣功能，抗干擾能力強(qiáng)，專業(yè)用于工業(yè)環(huán)境以及環(huán)保行業(yè)等CO2濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警。具有高分辨率，高靈敏度，高精度，快速響應(yīng)等特點(diǎn)。

3.Dynament 高量程二氧化碳傳感器MSH-PS/HCO2：Dynament非色散紅外傳感器利用NDIR原理監(jiān)測(cè)目標(biāo)的存在氣體。該傳感器包含一個(gè)長(zhǎng)壽命鎢絲紅外光源、一個(gè)光學(xué)腔該氣體擴(kuò)散，雙溫度補(bǔ)償熱電紅外探測(cè)器，積分半導(dǎo)體溫度傳感器和電子設(shè)備來(lái)處理來(lái)自熱電裝置的信號(hào)探測(cè)器。可提供雙氣體版本，旨在檢測(cè)兩者碳?xì)浠衔锖投趸?0mm直徑的包裝為二氧化碳傳感器，雙傳感器可與數(shù)字通信。測(cè)量二氧化碳從0到100% VOL.分辨率低至0.01%

氧氣傳感器推薦：

氧化鋯氧氣傳感器：

1.英國(guó)SST O2S-FR-T2：O2S-FR-T2是高溫氧化鋯氧氣傳感器，量程為0.1~100%，可以在高達(dá)400°C的環(huán)境中工作，非常適合應(yīng)用于鍋爐燃燒控制、細(xì)菌培養(yǎng)、堆肥、發(fā)酵等領(lǐng)域。

2.奧地利SENSORE 離子流極限電流型氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D2-960-A300C 極限電流型氧化鋯氧氣傳感器SO-D2-960-A300C可以測(cè)量1~96%的氧氣濃度，精度高，交叉靈敏度低，使用壽命長(zhǎng)，在多數(shù)情況下只需進(jìn)行一次單點(diǎn)校準(zhǔn)，封裝為螺紋鋁外殼，線長(zhǎng)3米，帶金屬燒結(jié)過(guò)濾器

電化學(xué)氧氣傳感器：

1.英國(guó)Alphasense 長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器LFO2-A1?：適用于測(cè)量0-30%范圍內(nèi)的氧氣水平，具有高度的耐用性和性能，可直接替換現(xiàn)有的長(zhǎng)壽命無(wú)鉛氧氣傳感器LFO2-A4。

2.?英國(guó)Alphasense 電化學(xué)氧氣傳感器O2-A2?：具有高性能無(wú)泄漏、響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，量程為0~25%，廣泛應(yīng)用于工業(yè)安全檢測(cè)和一般環(huán)境氧氣檢測(cè)。

3.?日本Figaro無(wú)鉛伽伐尼電池式氧氣傳感器KE-LF系列?：提供多種型號(hào)以滿足不同應(yīng)用需求，具有長(zhǎng)壽命、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品加工等多個(gè)領(lǐng)域。

熒光氧氣傳感器：

?英國(guó)SST 熒光氧氣傳感器LOX-02-S?：可測(cè)量O2%和大氣壓力，量程0-25%(02%)或0-300mbar(ppO2)，具有低功耗、長(zhǎng)壽命、高精度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于氧氣檢測(cè)、高原氧氣檢測(cè)等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇