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Princípio de funcionamento e aplicação do eletrodo de oxigênio
Datas:2025-06-23Leia:2
O eletrodo de sozinho de fermentação é o principal equipamento de monitoramento do processo de fermentação, seu princípio de funcionamento é dividido principalmente em duas categorias de espectro polar e óptico, na indústria de fermentação, cada um tem cenários de aplicação específicos:
I. Princípio de funcionamento
1, eletrodos de oxigênio solúvel de espectro extremo
Reação de redução de oxigênio: a tensão de polarização de 0,6-0,8V é aplicada à superfície do eletrodo e o oxigênio é dissolvido através da película de politetrafluoroetileno, após a reação de redução ocorre no cátodo de metais preciosos (como platina) (O₂ + 2H₂O + 4e A- → 4OH- ), ao mesmo tempo que ocorre a reação de oxidação no ânodo (como prata / cloreto de prata) (4Ag + 4Cl- → 4AgCl + 4e- ), formando um circuito de corrente.
Corrente associada à concentração de oxigênio: de acordo com a Lei de Faraday, a intensidade da corrente de difusão é proporcional à pressão parcial do oxigênio dissolvido e a concentração de oxigênio é convertida pela detecção da intensidade da corrente.
Compensação de temperatura: o termistor incorporado corrige em tempo real o efeito da temperatura na taxa de difusão de oxigênio e na solubilidade (o erro pode exceder 1% / ° C).
2. eletrodo de oxigênio dissolvido óptico
Princípio de extinção de fluorescência: a substância fluorescente no sensor de excitação de luz azul emite luz vermelha, a colisão de oxigênio dissolvido e moléculas fluorescentes leva à diminuição da intensidade da luz vermelha (efeito de extinção), a concentração de oxigênio é calculada através da detecção do grau de diminuição da luz vermelha.
Sem polarização e eletrólito: sem reações eletroquímicas, evitando o tempo de polarização do eletrodo e a necessidade de manutenção do eletrólito.
Características da aplicação
1 – Monitoramento do processo de fermentação
Rastreamento on-line em tempo real da dinâmica da dissolução de oxigênio, como a queda significativa do valor DO durante o crescimento do logaritmo de E. coli e a recuperação posterior com o envelhecimento do organismo; A levedura de Bicchi precisa manter > 20% DO para garantir a eficiência metabólica.
As operações de agitação aumentam a precisão da resposta do eletrodo aumentando a difusão de oxigênio.
2 – Manutenção e confiabilidade
O espectro polar requer a substituição regular de membranas e eletrólitos peroxificados, e a poluição ou a quebra da membrana levará à deriva de dados; O modelo óptico só precisa limpar o chapéu fluorescente e tem baixos custos de manutenção.
Forte resistência óptica à interferência (resistência a flutuações de H₂S e pH), e a estabilidade do espectro extremo é insuficiente na medição de traços de oxigênio.
3 – Adaptabilidade ao cenário
A maturação espectral extrema é usada em tanques de fermentação industriais, como eletrodos METTLER TOLEDO, com resistência a altas temperaturas de até 130°C.
A fórmula óptica é adequada para monitoramento contínuo de longo prazo e ambientes complexos de qualidade da água (por exemplo, líquidos de fermentação com sulfeto).