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使用 OXYPro WR残氧仪 测量气相和液相中的氧气

发表时间:2022-08-25  |  点击率:306

在底部发酵酵母菌株Saccharomyces Pastorianus spp 的繁殖过程中。carlsbergensis在 340 hl 的罐中,用氧气探头 OXYPro® 测量液相和气相中的氧气,以监测和控制曝气率。用 OXYPro® 测量的值与参考探头的测量值进行了比较。虽然循环管路中的测量结果显示 OXYPro® 和参考探头之间的平均差异为 ± 0.1 mg/L,但排气中两个探头的测量值几乎相同。

在S. pastorianus spp carlsbergensis的繁殖中,底部发酵酵母菌株在需氧条件下培养,目的是在保持高活力和活力的同时产生生物质。在达到所需的细胞浓度后,将酵母储存起来直到使用。该过程的目标是 (a) 保持可再现的高质量酵母生长和 (b) 保持这种质量直到酵母应用,或 (c) 控制过程以便不需要储存(即缩短或延长繁殖取决于关于生产计划)。可以在过程中改变的操纵变量是温度、曝气率和强度以及接种物浓度,这些参数的增加导致过程时间缩短,同时质量损失。

在啤酒厂,传感器通常集成在 Varivent vales 中,以直接在产品中进行测量。OXYPro® WR 宽范围氧气探头可以与 Varivent 适配器结合使用,这是一种通过 PG 13.5 螺纹连接到探头的附件。该适配器允许将探头轻松安全地集成到阀门中(参见图 1)。然后将 OXYPro® 连接到中央控制单元,并可以进行在线氧气测量。此外,这些探头可以承受 CIP 条件下的清洁,这是在啤酒厂应用的先决条件。这些探针中的两个被集成在过程中的不同位置,以确定培养基和废气中的氧含量。

图 1:带有 Varivent 适配器的 OXYPro®

图 1:带有 Varivent 适配器的 OXYPro®

图 1:带有 Varivent 适配器的 OXYPro®

... 并集成在啤酒厂的 Varivent 阀门中。

材料与方法

S. pastorianus spp。carlsbergensis在 340 hl 罐中的麦汁中培养,反应体积为 110 hl,接种体积为 10 % v/v。在繁殖过程中,将温度不断调节到 12 °C,并用 1.1 Nm 3 /h 的无菌空气对培养物进行线性充气。繁殖期间的氧气浓度设定为 0.4 mg/L。

OXYPro® 与其他传感器连接到控制柜,控制柜通过 Profibus 连接到 ProLeit 过程控制系统(ProLeiT AG,德国)。OXYPro® 氧气测量值与来自另一家制造商的参考探头的值进行了比较。OXYPro® WR 通过 Varivent 阀集成在循环管路中。参考探头也安装在线路中。对于气相测量,OXYPro® 安装在排气管中,而参考探头安装在罐顶中。处理后在 CIP 条件下(2% NaOH、活性氯、HNO 3 < 1%、过乙酸、T ≤ 50 °C)清洁探头。

图 2:酵母繁殖体的示意图,包括。安装的传感器。

图 2:酵母繁殖体的示意图,包括。安装的传感器。

结果

图 3 显示了在 340 hl 罐中酵母繁殖过程中使用两个 OXYPro® WR 和两个参考探头的氧气测量值。在酵母生长过程中,罐中的氧气含量被调节到 0.4 mg/L。4 天后,繁殖完成,开始冷却池并关闭曝气,循环管线中记录的氧气曲线突然下降清晰可见。OXYPro® 和参考探头的测量在整个过程中显示出类似的过程。然而,在液相中,光学氧气探头和参比探头平均显示出 0.1 mg/L 的测量差异,这可能是由于两个探头的校准程序不同。相比之下,排气中的测量值对于两个探头几乎相同,即使它们安装在不同的位置(OXYPro®:排气管道,参考探头:罐顶)。关闭曝气后,用无菌空气对罐加压,这可以从排气中的氧气略微增加中看出。此时,氧气和 CO罐中的2个液位处于平衡状态。随着酵母停止生长并开始发酵,产生的 CO 2增加了罐内的压力,罐逐渐减压,这导致废气中的氧气含量暂时降低,或者培养基上的气相中的氧气含量暂时降低,并显示在两个探头的排气测量的锯齿状过程中。发现由于更好的时间分辨率,OXYPro® 探头能够比参考探头更好地溶解间歇排气。

图 3酵母繁殖过程中的O 2测量值在 340 hl 罐中使用 OXYPro® 与参考氧气探头进行比较

图 3:酵母繁殖过程中的O 2测量值在 340 hl 罐中使用 OXYPro® 与参考氧气探头进行比较。安装在循环管路中的探头平均显示出 ± 0.1 mg/L 的差异。4天后,关闭曝气。排气管道 (OXYPro®) 或罐顶(参考探头)中的氧气测量值显示几乎相同的值。

结论

OXYPro® 宽范围氧气探头是啤酒厂规模测量的理想选择。使用适配器,探头可以很容易地安装在测量位置,并且可以承受 CIP 条件。我们的实验表明,它们与参考探针的测量结果非常吻合。连接到过程控制系统,它们可以对传播过程进行连续控制,从而有助于保持啤酒生产的一致质量。

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