氨基酸、柠檬酸与白酒发酵的 pH/溶氧/浊度在线监测选型:发酵过程控制仪表怎么配

发表时间:2026-09-24

发酵罐里的三块表——pH、溶氧(DO)、浊度(菌体浓度)——决定了流加策略调得准不准。制药发酵讲无菌与批次一致性已经很多,本文聊大宗发酵的三类典型:氨基酸(谷氨酸、赖氨酸)、有机酸(柠檬酸)和白酒(酒精酵母液体种子与固态醅)。它们的共同特点是:罐大、批次密、灭菌频繁、介质有腐蚀性或含颗粒,仪表选型的第一考量不是精度指标,而是"能不能扛住实消和 CIP"。

一、三类发酵的控制诉求差别

方向 关键控制 在线因子 介质特点
谷氨酸发酵 菌体生长与产酸平衡,尿素/液氨流加 pH、DO、浊度、氨氮 产酸后 pH 持续走低,流加碱
柠檬酸发酵 产酸期溶氧与 pH 窗口窄 pH、DO、浊度 高酸(柠檬酸/草酸),怕电极腐蚀
白酒(液态/种子罐) 酵母活性与增殖倍数 DO、pH、浊度 酒精+有机酸,泡沫多
白酒(固态醅) 入池水分、酸度、温度 便携 pH/水分为主 无液态可插电极,离线抽检

固态发酵没有连续液相,在线电极插不进酒醅,主流做法是入池前用便携仪控配料:博取 PHS-1801 便携式 pH 计(±0.01 pH,IP57,500 组数据存储)测量水酸度,配对 DOS-1808 便携式荧光溶氧仪做液体种子勾兑水检。

二、pH 表:耐灭菌是硬门槛

种子罐与发酵罐每天 121℃ 实消,pH 电极要选耐高温高压、平头或可清洗结构。博取 CPH5800 在线纯水 pH 电极按制药/发酵工况设计:0~14 pH,Pt1000 温度补偿,耐压 0.6 MPa,VP 接头,流通式安装流量 50~300 mL/min,可随罐灭菌;变送器侧,盘装数字表 PHI-E2310D(-2.00~16.00 pH,两路 4-20mA+RS485,三路继电器,带历史数据记录)或通用控制器 DA800 接数字 pH 传感器,Modbus 并入发酵控制系统。高温取样点(如连续灭菌器出口)可用 BHT-DM100 一体式高温 pH 变送器(0~14 pH,介质 0~130℃,Modbus RTU,线缆最长 500 米)。

三、DO 表:荧光法是主流

谷氨酸与柠檬酸都是好氧发酵,DO 是流加与通气控制的锚点。荧光法溶氧传感器(博取 IOT-ODO 系列,配 DOI-E2230 数字溶氧变送器:双路 4-20mA+RS485,支持 mg/L、ppm、%多单位)不需要膜片和电解液,可随罐灭菌,维护量比极谱法低一个量级;DOI-E2230 的维护状态诊断能在传感帽老化前预警,避免整罐倒罐。

四、浊度表:把细胞密度变成控制信号

传统靠 OD 值离线比色,滞后 1~2 小时。光纤浊度传感可以直接插罐:博取 IOT-BHT-TB 在线生物浊度传感器,光纤双波长反射法,量程 0.5~4000 NTU 或以硅藻土参考的 0~30 g/L 细胞干重档,最大偏差 ±10% 读值,316L+哈氏合金壳体、石英平面端面(Ra≤0.4 μm)耐污染,支持 Autoclave/CIP/SIP 灭菌,PG13.5 螺纹装罐顶,RS485(Modbus RTU)输出,蓝牙适配器手机校准。谷氨酸发酵用它盯"对数生长期拐点",柠檬酸发酵用浊度平台期判断转产酸期,比镜检客观。

五、多参数怎么组态

一罐三参(pH/DO/浊度)建议统一进 MPG-6099Plus 类多参数平台或 DA800 控制器集中显示与记录(5 寸彩屏,最多 12 参数,历史数据 365 天,USB 导出),再经 RS485 上传批次记录系统(BRS/DCS),满足 GB 14881《食品安全国家标准 食品生产通用卫生规范》对过程记录可追溯的要求;仪表与物料接触部分的材质与卫生级证书以产品手册为准。

六、常见问题 FAQ

产酸期 pH 电极寿命多久? 灭菌频次高的罐一般 6~12 个月校一次斜率,斜率低于 85~90% 或响应迟缓就换电极,具体按介质与灭菌制度评估。

DO 在高酒精介质里读数偏低? 乙醇影响氧分压与膜透过,种子罐与醇化罐的 DO 建议以"相对饱和度%"做趋势控制,绝对值定期与化学法(如亚硫酸钠脱氧法)比对。

浊度计测的是菌体还是料渣? 光纤反射法对全颗粒响应,料液自身固形物(醪液淀粉颗粒)会抬基线,投运前做"灭罐空白+标准菌悬液"两点定标,把基线扣掉。

关于博取仪器

上海博取仪器有限公司成立于 2007 年,发酵行业在线监测产品线包括 CPH5800 可灭菌 pH 电极、IOT-ODO/DOI 荧光溶氧传感器、IOT-BHT-TB 光纤生物浊度传感器、DA800/MPG-6099Plus 多参数平台与 180 系列便携仪表,可为氨基酸、有机酸与酿酒发酵提供从种子罐到发酵主罐的过程监测配置。

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