实验室发酵罐运作原理之pH调控

在我们进行发酵的过程中，发酵液中pH值是发酵工艺的重要参数之一。由于pH值对微生物细胞的繁殖生长和产物（副产物）的产生都有所影响。

为了能使微生物在最-适的ph值范围内繁育生长，最-终合成目标的代谢产物，就需要严格把控发酵中的ph值。因此，快速准确的线监测数值变化，和及时调控pH值成为了发酵最-终成败的关键因素之一。

那么如何在发酵过程中，调控实验室发酵罐的pH数值呢？

pH电极工作原理

首先在发酵过程中的pH电极会不断测量，以确定发酵液中的pH值。

pH测量属于原电池系统，它的存在是为了使化学能转变成电能，电池正负极的电压被叫做电极电位。而电极电位则是由测量电极（也可称指示电极）和参比电极这两个半电池组成（具体见下图）。

pH电极是基于能斯特方程原理来测量酸碱度。pH值与电极的电动势一般是呈直线关系，通常用标准缓冲液和被测溶液来进行标定。

pH的slope，也就是电极响应斜率，是指pH电极把电极的毫伏（mV）信号转换为pH值。由于参比电极电势稳定，所以该电动势是与被测溶液的氢离子活度有关，最-终通过对比标准溶液测量的电压差值，除以标准缓冲液差值所得pH值。

发酵罐的pH调节

以霍尔斯（HOLVES）实验室发酵罐为例，pH电极测定完数值后，结果会直接反馈给HF-Control V2.2控制系统，系统则会根据原先设定数值进行调节补料等操作，将罐内pH值控制在最-佳范围内。

pH控制主要依靠ACID泵和BASE泵来进行加酸加碱的工作操作。

对于蠕动泵由PID控制：

①在pH值高于所设定值的情况下，系统会自动启动ACID泵加酸，直到达到设定值；

②反之，在pH值小于所设定值时，则会启动BASE泵进行加碱调整

以上过程可能会因为部分因素影响，而导致迟延，故数值越接近设定值时，泵速越需要减缓，直至调节死区，死区意味着可自由调节数值。

③此外某些情况下还会通过补料的方式进行调节，当发酵罐内的ph值超过了最-适值，就意味菌群状况表现为饥饿，这时可以启动FEED泵进行补料调节。

以上就是实验室发酵罐在发酵过程中针对pH值的调控，持续关注下一篇会为大家继续讲解关于溶氧的控制。

如您想了解更多内容，可访问霍尔斯（HOLVES）网站【http://www.holves.com/】。