在發(fā)酵工業(yè)中，無論是食品、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）都是關鍵參數(shù)。它們不僅對發(fā)酵過程有直接影響，還直接關系到產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量。因此，了解并控制這些尾氣的含量對于優(yōu)化發(fā)酵過程至關重要。

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

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

1.反映發(fā)酵過程狀態(tài)：通過監(jiān)測尾氣中CO?和O?的濃度，可以深入了解微生物代謝狀況及其活性，進而評估發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和效率。CO?作為酒精發(fā)酵的主要產(chǎn)物及細胞呼吸的終產(chǎn)物，而O?對于需氧微生物的生長至關重要。

2.優(yōu)化工藝參數(shù)：實時監(jiān)測尾氣中的CO?和O?濃度，可獲取如CO?釋放速率（CER）、攝氧率（OUR）、呼吸商（RQ）等關鍵呼吸代謝參數(shù)，為調整工藝參數(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，進而提升產(chǎn)品品質與產(chǎn)量。

4.降低能耗與資源消耗：通過對發(fā)酵尾氣參數(shù)的實時監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)能效問題并做出相應調整，減少能源消耗和資源浪費，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二、發(fā)酵尾氣檢測的方法

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

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

3.多通道設置：一些先進的尾氣分析儀支持多通道連接，允許同時監(jiān)測多個發(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)酵尾氣檢測的應用

在CDMO領域，發(fā)酵尾氣檢測被廣泛應用于生物制藥、酶制劑、食品發(fā)酵等行業(yè)。例如，在生物制藥中，通過監(jiān)測尾氣中的CO?和O?濃度來優(yōu)化細胞培養(yǎng)條件；在食品發(fā)酵中，則用于改進發(fā)酵工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品的感官品質和營養(yǎng)價值。

四、推薦的傳感器解決方案

二氧化碳傳感器推薦：

1.英國GSS 高速響應二氧化碳CO2傳感器SprintIR-WX：SprintIR-WX是一款響應非常迅速的CO2傳感器。它可測量高達100% 的 CO2 濃度，并配有流入式適配器。該傳感器每秒獲取20個讀數(shù)，適合要求高速傳感的應用和 CO2濃度快速變化的測量。它對功耗要求低，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用。SprintIR-WX 基于我們獨特的LED 技術平臺和光學設計。正是這種固態(tài)技術能夠實現(xiàn)競品中很快的速度、功耗、使用壽命和耐用性。

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

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)測目標的存在氣體。該傳感器包含一個長壽命鎢絲紅外光源、一個光學腔該氣體擴散，雙溫度補償熱電紅外探測器，積分半導體溫度傳感器和電子設備來處理來自熱電裝置的信號探測器?？商峁╇p氣體版本，旨在檢測兩者碳氫化合物和二氧化碳20mm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400°C的環(huán)境中工作，非常適合應用于鍋爐燃燒控制、細菌培養(yǎng)、堆肥、發(fā)酵等領域。

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可以測量1~96%的氧氣濃度，精度高，交叉靈敏度低，使用壽命長，在多數(shù)情況下只需進行一次單點校準，封裝為螺紋鋁外殼，線長3米，帶金屬燒結過濾器

電化學氧氣傳感器：

1.英國Alphasense 長壽命無鉛氧氣傳感器LFO2-A1?：適用于測量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)有的長壽命無鉛氧氣傳感器LFO2-A4。

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

3.?日本Figaro無鉛伽伐尼電池式氧氣傳感器KE-LF系列?：提供多種型號以滿足不同應用需求，具有長壽命、快速響應等特點，適用于環(huán)境監(jiān)測、食品加工等多個領域。

熒光氧氣傳感器：

?英國SST 熒光氧氣傳感器LOX-02-S?：可測量O2%和大氣壓力，量程0-25%(02%)或0-300mbar(ppO2)，具有低功耗、長壽命、高精度等特點，被廣泛應用于氧氣檢測、高原氧氣檢測等領域。

審核編輯 黃宇