在食品和飲料行業(yè)中，發(fā)酵作為生產(chǎn)各類產(chǎn)品的核心工藝，其過程控制與質(zhì)量保障至關(guān)重要。發(fā)酵過程涉及將糖轉(zhuǎn)化為酸、氣體或酒精，這一過程不僅發(fā)生在酵母和細菌中，也在特定條件下如乳酸發(fā)酵的缺氧肌肉細胞中。為確保發(fā)酵過程的高質(zhì)量和高效率，對環(huán)境條件的精確控制是關(guān)鍵，其中氧氣水平的監(jiān)測與調(diào)節(jié)尤為重要。本文將深入探討氧化鋯氧傳感器如何為解決發(fā)酵過程中的挑戰(zhàn)提供專業(yè)技術(shù)支持。
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?一、發(fā)酵過程中的挑戰(zhàn)?
發(fā)酵過程面臨多重挑戰(zhàn)，包括保持微生物健康、防范污染風險、確保產(chǎn)品一致性和質(zhì)量控制、確定合適的發(fā)酵時間和條件、擴大生產(chǎn)規(guī)模、提高能源效率以及有效管理廢物。其中，微生物的生長和活性直接受到氧氣水平的影響，而污染和產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定也往往與氧氣控制不當有關(guān)。
?二、氧化鋯氧傳感器的工作原理與優(yōu)勢?
氧化鋯氧傳感器旨在準確測量各種環(huán)境中的氧氣水平，包括發(fā)酵罐。它們的高靈敏度和可靠性使其成為工業(yè)過程中質(zhì)量控制的重要工具。
氧化鋯氧傳感器，也稱為二氧化鋯氧傳感器，基于二氧化鋯的電導率隨氧氣濃度變化的原理運行。這些傳感器由氧化鋯陶瓷單元和附加的加熱元件組成。氧化鋯陶瓷是一種僅在高溫下傳導氧離子的固體電解質(zhì)。
氧化鋯氧傳感器在工業(yè)應(yīng)用中特別有價值的是其高水平的靈敏度和準確性。它們可以檢測氧氣濃度的微小變化，這在發(fā)酵等過程中至關(guān)重要，因為氧氣水平會顯著影響微生物的生長和最終產(chǎn)品質(zhì)量。
這些傳感器的耐用性和可靠性也是一大特點。它們可以在惡劣的環(huán)境中有效運行，這在工業(yè)環(huán)境中經(jīng)常發(fā)生。這種穩(wěn)健性確保了長時間內(nèi)的一致性能，很大限度地減少了頻繁更換或重新校準的需要。
?三、氧化鋯氧傳感器在發(fā)酵過程中的應(yīng)用?
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?精確氧水平管理?：發(fā)酵過程中，不同階段和產(chǎn)品對氧氣濃度的需求各異。氧化鋯氧傳感器能夠?qū)崟r、準確地測量發(fā)酵罐內(nèi)的氧氣水平，確保其在每個特定發(fā)酵過程的合適范圍內(nèi)，從而避免不必要的好氧發(fā)酵，保證產(chǎn)品風味和質(zhì)量。
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?優(yōu)化微生物活性?：微生物的生長和活性直接受到氧氣水平的影響。氧化鋯氧傳感器通過精確控制氧氣水平，為微生物提供理想的生長環(huán)境，確保發(fā)酵過程的順利進行和最終產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。
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?提高生產(chǎn)效率和減少浪費?：通過實時監(jiān)測氧氣水平，生產(chǎn)商能夠及時調(diào)整發(fā)酵條件，避免環(huán)境失衡導致的批次損壞。這不僅能夠提高生產(chǎn)效率，還能減少浪費，提高整體生產(chǎn)經(jīng)濟性。
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?數(shù)據(jù)驅(qū)動決策?：氧化鋯氧傳感器具有數(shù)據(jù)收集和分析能力，能夠為發(fā)酵過程提供有價值的見解。這些數(shù)據(jù)有助于生產(chǎn)商優(yōu)化配方和技術(shù)，實現(xiàn)更好的質(zhì)量控制和過程改進。
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?應(yīng)對擴大規(guī)模的挑戰(zhàn)?：在將發(fā)酵過程從實驗室規(guī)?；蛐∨繑U大到商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)時，氧化鋯氧傳感器能夠確保氧氣水平得到一致管理，降低產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性。
?四、相關(guān)產(chǎn)品
以工采網(wǎng)提供的極限電流型氧化鋯氧氣傳感器SO-D0-250-A300C為例，該傳感器量程為0.1~25%，精度高，交叉靈敏度低，使用壽命長。在發(fā)酵系統(tǒng)中，它能夠準確檢測溶氧的變化，為生產(chǎn)商提供實時數(shù)據(jù)支持，確保發(fā)酵過程的順利進行。極限電流型氧化鋯氧氣傳感器-SO-E2-250，該傳感器測量范圍廣，10 ppm~96%氧氣高精度，極限電流型氧化鋯氧氣傳感器的工作原理十分精妙：在氧化鋯電解質(zhì)中，氧離子作為電流的載體。當電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣會被有效地抽到陽極。而如果在電解槽的陰極上加裝一個帶有小孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。這種設(shè)計使得，隨著施加電壓的逐漸增大，電解槽內(nèi)的電流會逐漸達到一個飽和狀態(tài)，即極限電流。這個極限電流的大小與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比，從而為我們提供了一種精確測量氧氣濃度的方法。
此外，英國SST螺紋式高溫氧化鋯氧氣傳感器（O2傳感器）-O2S-FR-T2-18C也廣泛應(yīng)用于發(fā)酵過程中。量程為0.1~100%VOL，該傳感器采用兩個氧化鋯盤設(shè)計，能夠測量氧分壓差比率，得到相應(yīng)的傳感電壓。通過加熱元件產(chǎn)生的700°C溫度，確保氧氣泵的正常運行，為發(fā)酵過程提供穩(wěn)定可靠的氧氣水平控制。
?五、結(jié)論?
綜上所述，氧化鋯氧傳感器在發(fā)酵過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過精確測量和實時控制氧氣水平，這些傳感器能夠優(yōu)化微生物活性、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量一致性、減少浪費并促進數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策制定。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的不斷拓展，氧化鋯氧傳感器將在食品和飲料行業(yè)的發(fā)酵過程中發(fā)揮更加重要的作用。
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