發(fā)酵尾氣分析儀與發(fā)酵尾氣質(zhì)譜分析儀的比較

1、發(fā)酵尾氣分析儀與質(zhì)譜儀的對比在發(fā)酵過程中，尾氣組分濃度的變化反映了整個(gè)發(fā)酵過程物質(zhì)的變化情況，尤其是尾氣中CO和O的變化，可以反應(yīng)出發(fā)酵狀態(tài)及菌體微觀生長情況。生22物發(fā)酵尾氣檢測儀器及生物量測量系統(tǒng)軟件，可以長期在線檢測分析發(fā)酵尾氣中的CO及O濃度，并通過軟件計(jì)算得到相關(guān)生物量參數(shù)，如CO釋放率CER、222攝氧率OUR和呼吸商RQ等。通過在線檢測尾氣及參數(shù)計(jì)算，可以簡便地判斷發(fā)酵的各個(gè)階段，對深入了解和掌握菌種的發(fā)酵規(guī)律，研究發(fā)酵工藝，合理調(diào)整通風(fēng)及攪拌轉(zhuǎn)速，特別是指導(dǎo)流程操作具有非常重要的意義。目前，常見的生物發(fā)酵尾氣檢測儀器有兩種，一種為基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，一種是基于不分光紅

2、外（CO）和順磁/電化學(xué)方法（O）的發(fā)酵尾22氣分析儀。下面，我們就對兩者的不同點(diǎn)進(jìn)行分析。1、工作原理發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用的為質(zhì)譜原理，當(dāng)發(fā)酵尾氣進(jìn)入進(jìn)樣系統(tǒng)后被送入電子轟擊型離子源（EI）內(nèi)，EI可產(chǎn)生一定能量的電子，并在電離室中將待發(fā)酵尾氣電離形成分子離子碎片及碎片離子，由質(zhì)量分析器篩選所需離子后按質(zhì)荷比大小依次抵達(dá)檢測器，信號經(jīng)過放大、記錄得到發(fā)酵尾氣濃度變化趨勢圖。真空系統(tǒng)圖1發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀的工作原理圖。發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的CO和O,且測定兩者的原理不22同，測定CO2的原理為不分光紅外線的方法，而O2則采用順磁的方法。不分光紅外線CO氣體分析原理是：CO的紅外吸收峰在

3、2.6-2.9口m和4.1-4.5口m之22間有兩個(gè)吸收峰，根據(jù)吸收峰值可以計(jì)算出CO所含的濃度。采用順磁的方法2測定O的原理為：O具有高順磁性，將發(fā)酵尾氣通入磁場后，磁場由于O的濃222度不同而產(chǎn)生不同的磁場變化，從而計(jì)算出O的含量。采用電化學(xué)的方法測定2O的原理為：不同O含量的發(fā)酵氣體進(jìn)入電極后產(chǎn)生的電流不同從而推算出O222的含量。2、檢測組分從以上原理可知，基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，其測定的組分無限制，可對發(fā)酵氣體進(jìn)行全組分的分析，如O、CO、N、H、乙醇、CO、Ar等氣體及2222其它可揮發(fā)分子組分。結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測，可得到DO、OUR、CER、RQ、Kla等細(xì)胞生理代

4、謝狀態(tài)參數(shù)，用于微生物細(xì)胞培養(yǎng)過程宏觀生理代謝特性參數(shù)的采集與分析；還可得到13CO2、13C/12C用于13C同位素胞內(nèi)代謝途徑通量的分析。而基于不分光紅外線和順磁等方法的發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的O和CO,由于測定組分的限制，結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測軟件，只22能得到OUR、CER和RQ三個(gè)代謝參數(shù)，對于全面了解發(fā)酵過程具有一定的限制性。3、檢測范圍基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀其線性范圍廣、測量精度高，可對發(fā)酵尾氣中0100%濃度范圍內(nèi)的氣體進(jìn)行分析，且連續(xù)30天RSDW0.5%。而發(fā)酵尾氣分析儀由于其原理的限制，導(dǎo)致測量的O2和CO2需在一定的量程范圍內(nèi)，例如CO需在010%

5、范圍內(nèi)，O需在030%范圍內(nèi)。224、進(jìn)樣系統(tǒng)發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用進(jìn)口的16通道旋轉(zhuǎn)閥，可同時(shí)測定16路氣體，其中一路接壓縮空氣作為對比，另外15路可同時(shí)接15個(gè)發(fā)酵罐，一臺質(zhì)譜儀可同時(shí)檢測多路發(fā)酵尾氣，最大限度地節(jié)省儀器采購成本。發(fā)酵尾氣分析儀通常則采用的是1-4通路進(jìn)樣，僅可接1-4個(gè)發(fā)酵罐。5、數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)間發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀無需穩(wěn)定時(shí)間，樣品進(jìn)入儀器后即可測定到正確的數(shù)據(jù)，而發(fā)酵尾氣分析儀則不同，它每個(gè)通道需要穩(wěn)定5-10min左右，如需測定4路發(fā)酵氣體，則需20-40min的穩(wěn)定時(shí)間。6、氣體前處理裝置發(fā)酵尾氣含有大量的水分，并含有泡沫顆粒等雜質(zhì)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度和壓力也有較大的變動，這

6、樣的尾氣直接進(jìn)入檢測儀器會造成儀器的損害并且測量誤差也會很大。針對此情況，舜宇恒平結(jié)合大量的客戶現(xiàn)場情況開發(fā)了氣體前處理系統(tǒng)，創(chuàng)新的多通道樣氣處理技術(shù)，具備除塵、除濕、除泡沫及樣氣壓力調(diào)節(jié)等功能，經(jīng)過在線氣體前處理系統(tǒng)的處理，能使樣氣在進(jìn)入分析器時(shí)，達(dá)到近于標(biāo)準(zhǔn)氣的品質(zhì)，確保在線分析儀器系統(tǒng)長期連續(xù)運(yùn)行的可靠性和安全性。而發(fā)酵尾氣分析儀則僅僅采用裝滿活性炭的緩沖瓶，這一方法即可能改變氣體組分，也不能很好的凈化發(fā)酵尾氣，會影響檢測數(shù)據(jù)。7、流量需求發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀對流量要求不大，只需大于100ml/min即可。而發(fā)酵尾氣分析儀對發(fā)酵氣體的流量要求較高，雖不同品牌尾氣分析儀要求不同，但基本都是需要1-3L/min較恒定的流量。而很多發(fā)酵客戶在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)酵罐中產(chǎn)生不了這么多的氣體的，為了解決這個(gè)問題，發(fā)酵尾氣分析儀廠家一般會采取進(jìn)樣口加泵的方法，這樣很有可能會對影響發(fā)酵的正常進(jìn)程。以上為對發(fā)酵尾氣分析儀與質(zhì)譜儀在工作原理、檢測組分、范圍、進(jìn)樣系統(tǒng)、穩(wěn)定時(shí)間、前處理及流量需求上的對比，綜合以上不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀由于其優(yōu)點(diǎn)突出，對發(fā)酵客戶而言誘惑力更強(qiáng)。發(fā)酵氣體質(zhì)譜儀不僅在儀器方面具有較大有優(yōu)勢，舜宇恒平儀器還建有專業(yè)的質(zhì)譜技術(shù)團(tuán)隊(duì)，定期電話回訪、快速反饋、及時(shí)服務(wù)，解決客戶的疑難問題，為發(fā)酵客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為發(fā)酵行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份綿薄之力。關(guān)于舜宇