實驗室發(fā)酵罐運作原理之pH調(diào)控

在我們進(jìn)行發(fā)酵的過程中，發(fā)酵液中ph值是發(fā)酵工藝的重要參數(shù)之一。由于ph值對微生物細(xì)胞的繁殖生長和產(chǎn)物（副產(chǎn)物）的產(chǎn)生都有所影響。
為了能使微生物在較適的ph值范圍內(nèi)繁育生長，較終合成目標(biāo)的代謝產(chǎn)物，就需要嚴(yán)格把控發(fā)酵中的ph值。因此，快速準(zhǔn)確的線監(jiān)測數(shù)值變化，和及時調(diào)控ph值成為了發(fā)酵較終成敗的關(guān)鍵因素之一。
那么如何在發(fā)酵過程中，調(diào)控實驗室發(fā)酵罐的ph數(shù)值呢？
ph電極工作原理
首先在發(fā)酵過程中的ph電極會不斷測量，以確定發(fā)酵液中的ph值。
ph測量屬于原電池系統(tǒng)，它的存在是為了使化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，電池正負(fù)極的電壓被叫做電極電位。而電極電位則是由測量電極（也可稱指示電極）和參比電極這兩個半電池組成。
ph電極是基于能斯特方程原理來測量酸堿度。ph值與電極的電動勢一般是呈直線關(guān)系，通常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液和被測溶液來進(jìn)行標(biāo)定。
ph的slope，也就是電極響應(yīng)斜率，是指ph電極把電極的毫伏（mv）信號轉(zhuǎn)換為ph值。由于參比電極電勢穩(wěn)定，所以該電動勢是與被測溶液的氫離子活度有關(guān)，較終通過對比標(biāo)準(zhǔn)溶液測量的電壓差值，除以標(biāo)準(zhǔn)緩沖液差值所得ph值。
發(fā)酵罐的ph調(diào)節(jié)
以霍爾斯（holves）實驗室發(fā)酵罐為例，ph電極測定完數(shù)值后，結(jié)果會直接反饋給hf-control v2.2控制系統(tǒng)，系統(tǒng)則會根據(jù)原先設(shè)定數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)補料等操作，將罐內(nèi)ph值控制在較佳范圍內(nèi)。
ph控制主要依靠acid泵和base泵來進(jìn)行加酸加堿的工作操作。
對于蠕動泵由pid控制：
①在ph值**所設(shè)定值的情況下，系統(tǒng)會自動啟動acid泵加酸，直到達(dá)到設(shè)定值
②反之，在ph值小于所設(shè)定值時，則會啟動base泵進(jìn)行加堿調(diào)整
以上過程可能會因為部分因素影響，而導(dǎo)致遲延，故數(shù)值越接近設(shè)定值時，泵速越需要減緩，直至調(diào)節(jié)死區(qū)，死區(qū)意味著可自由調(diào)節(jié)數(shù)值。
③此外某些情況下還會通過補料的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)的ph值**過了較適值，就意味菌群狀況表現(xiàn)為饑餓，這時可以啟動feed泵進(jìn)行補料調(diào)節(jié)。
以上就是實驗室發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中針對ph值的調(diào)控，持續(xù)關(guān)注下一篇會為大家繼續(xù)講解關(guān)于溶氧的控制。
如您想了解更多內(nèi)容，可訪問霍爾斯（holves）官網(wǎng)。
北京霍爾斯生物科技有限公司專注于發(fā)酵罐,生物反應(yīng)器,膜分離設(shè)備等