實驗室發酵罐運作原理之pH調控

在我們進行發酵的過程中，發酵液中ph值是發酵工藝的重要參數之一。由于ph值對微生物細胞的繁殖生長和產物（副產物）的產生都有所影響。
為了能使微生物在較適的ph值范圍內繁育生長，較終合成目標的代謝產物，就需要嚴格把控發酵中的ph值。因此，快速準確的線監測數值變化，和及時調控ph值成為了發酵較終成敗的關鍵因素之一。
那么如何在發酵過程中，調控實驗室發酵罐的ph數值呢？
ph電極工作原理
首先在發酵過程中的ph電極會不斷測量，以確定發酵液中的ph值。
ph測量屬于原電池系統，它的存在是為了使化學能轉變成電能，電池正負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系，通常用標準緩沖液和被測溶液來進行標定。
ph的slope，也就是電極響應斜率，是指ph電極把電極的毫伏（mv）信號轉換為ph值。由于參比電極電勢穩定，所以該電動勢是與被測溶液的氫離子活度有關，較終通過對比標準溶液測量的電壓差值，除以標準緩沖液差值所得ph值。
發酵罐的ph調節
以霍爾斯（holves）實驗室發酵罐為例，ph電極測定完數值后，結果會直接反饋給hf-control v2.2控制系統，系統則會根據原先設定數值進行調節補料等操作，將罐內ph值控制在較佳范圍內。
ph控制主要依靠acid泵和base泵來進行加酸加堿的工作操作。
對于蠕動泵由pid控制：
①在ph值**所設定值的情況下，系統會自動啟動acid泵加酸，直到達到設定值
②反之，在ph值小于所設定值時，則會啟動base泵進行加堿調整
以上過程可能會因為部分因素影響，而導致遲延，故數值越接近設定值時，泵速越需要減緩，直至調節死區，死區意味著可自由調節數值。
③此外某些情況下還會通過補料的方式進行調節，當發酵罐內的ph值**過了較適值，就意味菌群狀況表現為饑餓，這時可以啟動feed泵進行補料調節。
以上就是實驗室發酵罐在發酵過程中針對ph值的調控，持續關注下一篇會為大家繼續講解關于溶氧的控制。
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