使用 OXYPro WR殘氧儀 測量氣相和液相中的氧氣

在底部發(fā)酵酵母菌株Saccharomyces Pastorianus spp 的繁殖過程中。carlsbergensis在 340 hl 的罐中，用氧氣探頭 OXYPro® 測量液相和氣相中的氧氣，以監(jiān)測和控制曝氣率。用 OXYPro® 測量的值與參考探頭的測量值進行了比較。雖然循環(huán)管路中的測量結(jié)果顯示 OXYPro® 和參考探頭之間的平均差異為 ± 0.1 mg/L，但排氣中兩個探頭的測量值幾乎相同。

在S. pastorianus spp carlsbergensis的繁殖中，底部發(fā)酵酵母菌株在需氧條件下培養(yǎng)，目的是在保持高活力和活力的同時產(chǎn)生生物質(zhì)。在達(dá)到所需的細(xì)胞濃度后，將酵母儲存起來直到使用。該過程的目標(biāo)是 (a) 保持可再現(xiàn)的高質(zhì)量酵母生長和 (b) 保持這種質(zhì)量直到酵母應(yīng)用，或 (c) 控制過程以便不需要儲存（即縮短或延長繁殖取決于關(guān)于生產(chǎn)計劃）。可以在過程中改變的操縱變量是溫度、曝氣率和強度以及接種物濃度，這些參數(shù)的增加導(dǎo)致過程時間縮短，同時質(zhì)量損失。

在啤酒廠，傳感器通常集成在 Varivent vales 中，以直接在產(chǎn)品中進行測量。OXYPro® WR 寬范圍氧氣探頭可以與 Varivent 適配器結(jié)合使用，這是一種通過 PG 13.5 螺紋連接到探頭的附件。該適配器允許將探頭輕松安全地集成到閥門中（參見圖 1）。然后將 OXYPro® 連接到中央控制單元，并可以進行在線氧氣測量。此外，這些探頭可以承受 CIP 條件下的清潔，這是在啤酒廠應(yīng)用的先決條件。這些探針中的兩個被集成在過程中的不同位置，以確定培養(yǎng)基和廢氣中的氧含量。

圖 1：帶有 Varivent 適配器的 OXYPro®

圖 1：帶有 Varivent 適配器的 OXYPro®

圖 1：帶有 Varivent 適配器的 OXYPro®

... 并集成在啤酒廠的 Varivent 閥門中。

材料與方法

S. pastorianus spp。carlsbergensis在 340 hl 罐中的麥汁中培養(yǎng)，反應(yīng)體積為 110 hl，接種體積為 10 % v/v。在繁殖過程中，將溫度不斷調(diào)節(jié)到 12 °C，并用 1.1 Nm 3 /h 的無菌空氣對培養(yǎng)物進行線性充氣。繁殖期間的氧氣濃度設(shè)定為 0.4 mg/L。

OXYPro® 與其他傳感器連接到控制柜，控制柜通過 Profibus 連接到 ProLeit 過程控制系統(tǒng)（ProLeiT AG，德國）。OXYPro® 氧氣測量值與來自另一家制造商的參考探頭的值進行了比較。OXYPro® WR 通過 Varivent 閥集成在循環(huán)管路中。參考探頭也安裝在線路中。對于氣相測量，OXYPro® 安裝在排氣管中，而參考探頭安裝在罐頂中。處理后在 CIP 條件下（2% NaOH、活性氯、HNO 3 < 1%、過乙酸、T ≤ 50 °C）清潔探頭。

圖 2：酵母繁殖體的示意圖，包括。安裝的傳感器。

圖 2：酵母繁殖體的示意圖，包括。安裝的傳感器。

結(jié)果

圖 3 顯示了在 340 hl 罐中酵母繁殖過程中使用兩個 OXYPro® WR 和兩個參考探頭的氧氣測量值。在酵母生長過程中，罐中的氧氣含量被調(diào)節(jié)到 0.4 mg/L。4 天后，繁殖完成，開始冷卻池并關(guān)閉曝氣，循環(huán)管線中記錄的氧氣曲線突然下降清晰可見。OXYPro® 和參考探頭的測量在整個過程中顯示出類似的過程。然而，在液相中，光學(xué)氧氣探頭和參比探頭平均顯示出 0.1 mg/L 的測量差異，這可能是由于兩個探頭的校準(zhǔn)程序不同。相比之下，排氣中的測量值對于兩個探頭幾乎相同，即使它們安裝在不同的位置（OXYPro®：排氣管道，參考探頭：罐頂）。關(guān)閉曝氣后，用無菌空氣對罐加壓，這可以從排氣中的氧氣略微增加中看出。此時，氧氣和 CO罐中的2個液位處于平衡狀態(tài)。隨著酵母停止生長并開始發(fā)酵，產(chǎn)生的 CO 2增加了罐內(nèi)的壓力，罐逐漸減壓，這導(dǎo)致廢氣中的氧氣含量暫時降低，或者培養(yǎng)基上的氣相中的氧氣含量暫時降低，并顯示在兩個探頭的排氣測量的鋸齒狀過程中。發(fā)現(xiàn)由于更好的時間分辨率，OXYPro® 探頭能夠比參考探頭更好地溶解間歇排氣。

圖 3酵母繁殖過程中的O 2測量值在 340 hl 罐中使用 OXYPro® 與參考氧氣探頭進行比較

圖 3：酵母繁殖過程中的O 2測量值在 340 hl 罐中使用 OXYPro® 與參考氧氣探頭進行比較。安裝在循環(huán)管路中的探頭平均顯示出 ± 0.1 mg/L 的差異。4天后，關(guān)閉曝氣。排氣管道 (OXYPro®) 或罐頂（參考探頭）中的氧氣測量值顯示幾乎相同的值。

結(jié)論

OXYPro® 寬范圍氧氣探頭是啤酒廠規(guī)模測量的理想選擇。使用適配器，探頭可以很容易地安裝在測量位置，并且可以承受 CIP 條件。我們的實驗表明，它們與參考探針的測量結(jié)果非常吻合。連接到過程控制系統(tǒng)，它們可以對傳播過程進行連續(xù)控制，從而有助于保持啤酒生產(chǎn)的一致質(zhì)量。