在线分析仪表在发酵工程中的应用

　　1pH值的在线测量与控制

　　发酵生产过程中有许多重要的变量需要实时监测与控制，pH值作为一个重要的参数在微生物发酵、产物中和与提取、污水生物降解处理等方面有着广泛的应用。

　　1.1 pH值的测f

　　pH是衡量介质酸度的参数，通常用工业酸度计来测量。酸度是指介质中氢离子的浓度(H十)，它以pH表示。由于直接测量[H十]较困难，通常采用因(H十)不同而引起电极电位变化的方法来测量pH值。

　　在发酵过程中pH值的测量与控制具有重要的意义，各种微生物的生长代谢都需要在一定的温度、pH下进行。实时测量与监控培养液中的pH是提高转化率和产物生成率的关键。目前，在发酵过程中pH参数的在线检测与控制还不够普遍。这主要是由于pH检测仪表的使用、维护相对于其它传感器要复杂一些。

　　尤其是间歇发酵过程，对电极洁净、无菌要求高，反复高温消毒灭菌加大了仪表的维护量。另外，pH在线测量系统价格较高，而且由于pH过程典型的非线性特性，控制难度也比其它参数大。因此该类仪表的应用还不够普遍。实践表明，pH在线分析仪对指导和控制发酵过程的最优操作有不可替代的作用。工艺上要求在不同的反应进程中，pH或者稳定在某一数值，或者按一定的规律变化。这是保证微生物在最佳酸度下生长的必要条件。这样的重要参数最好不要用pH试纸检验或人工控制。

　　pH测量仪表已有多种产品，国内一些仪表生产厂家已能生产出经受高温、低压蒸汽灭菌的pH电极。考虑发酵过程的特殊性，我们选用了DKK, MET-TLER- TOLEDO(INGOLD)等品牌的一体化pH电极组件及其变送器。通过在若干大型发酵罐上的多年使用，其稳定性好，测量精度较高，电极维护量较小，平均伸用寿命超过半年，使用罐次近百罐。

　　1.2安装与调试应注意的问题

　　1.2.1安装

　　(1)pH电极应按施工技术要求安装在工艺介质流动性良好、易于接近和便于维护的位置，并以一定的倾斜角度安装在发酵罐的侧壁上。目前多数用户选用的是带有插入式套管的组件电极，安装时先将电极装入套管中用填料密封固定好，然后向护套内打入0.3MPa的压力，再将组合电极拧入电极座中。安装前应按规定的要求对电极进行零点校验。

　　(2)pH变送器应安装于仪表盘或墙壁上。当安装于现场时，应进行有效防护。防止腐蚀气体和湿气进入并避免振动。

　　(3)电极与变送器之间必须用专用电缆连接，不准用普通电缆代替。要避免机械损伤并注意进行电磁屏蔽，变送器电路与壳体应分开接地以避免交流电压的干扰。电路在靠近电极处接地，壳体在安装处接地。