En la actualidad, existen dos instrumentos biológicos comunes de detección de gases de cola de fermentación, uno es un espectrómetro de gases de cola de fermentación basado en el principio de espectrometría de masas y el otro se basa en infrarrojos no dispersivos (CO2). y analizador de gases de cola de fermentación por métodos paramagnéticos/electroquímicos (O2). A continuación, analizamos las diferencias entre ambos.
1. Principio de funcionamiento
El espectrómetro de gas de cola de fermentación adopta el principio de espectrometría de masas. Cuando el gas de cola de fermentación ingresa al sistema de muestreo, se envía a la fuente de iones de impacto de electrones. (EI). Puede generar electrones con cierta energía e ionizar el gas de cola que se fermentará en la cámara de ionización para formar fragmentos de iones moleculares y los iones fragmentados son examinados por el analizador de masas y luego llegan al detector. en secuencia de acuerdo con la relación masa-carga. La señal se amplifica y registra el gráfico de tendencia de cambio de concentración de gases de escape de fermentación.
El analizador de gases de cola de fermentación solo puede medir CO2 y O2 en el gas de cola de fermentación, y los principios para medir los dos son diferentes. El principio de medición de CO2 es el método infrarrojo no dispersivo, mientras que el O2 utiliza. El método paramagnético. El principio del análisis de gas CO2 infrarrojo no dispersivo es que el pico de absorción infrarroja de CO2 tiene dos picos de absorción entre 2,6-2,9 μm y 4,1-4,5 μm. La concentración de CO2 se puede calcular en función del pico de absorción. El principio de utilizar el método paramagnético para medir el O2 es: El O2 tiene altas propiedades paramagnéticas. Después de que el gas de cola de fermentación pasa al campo magnético, el campo magnético producirá diferentes cambios en el campo magnético debido a las diferentes concentraciones de O2, calculando así el O2. contenido. El principio de utilizar el método electroquímico para medir el O2 es: el gas de fermentación con diferente contenido de O2 ingresa al electrodo y genera diferentes corrientes, por lo que se puede calcular el contenido de O2.
2. Detección de componentes
A partir de los principios anteriores, se puede ver que el espectrómetro de gases de cola de fermentación basado en el principio de espectrometría de masas no tiene límite en los componentes que puede medir. Y puede realizar análisis de componentes completos de gas de fermentación. Analizar gases como O2, CO2, N2, H2, etanol, CO, Ar y otros componentes moleculares volátiles. Combinado con el monitoreo en línea multiparamétrico de procesos biológicos, se pueden obtener parámetros del estado metabólico y fisiológico de las células como DO, OUR, CER, RQ y Kla, que se pueden utilizar para la recopilación y análisis de parámetros metabólicos y fisiológicos macroscópicos en el proceso de cultivo de células microbianas; también se puede obtener 13CO2, 13C/12C. Se utiliza para el análisis del flujo de la vía metabólica intracelular del isótopo 13C.
El analizador de gases de cola de fermentación basado en métodos infrarrojos no dispersivos y paramagnéticos solo puede medir O2 y CO2 en los gases de cola de fermentación debido a las limitaciones de los componentes medidos, combinados con el proceso biológico multiparamétrico. software de monitoreo en línea, solo se pueden obtener los tres parámetros metabólicos OUR, CER y RQ, lo que tiene ciertas limitaciones para una comprensión integral del proceso de fermentación.
3. Rango de detección
El espectrómetro de masas de gas de cola de fermentación basado en el principio de espectrometría de masas tiene un amplio rango lineal y una alta precisión de medición, y puede detectar gases en el rango de concentración de 0 a 100% en el Análisis de gases de cola de fermentación, y RSD ≤ 0,5% durante 30 días consecutivos. Debido a la limitación de su principio, el analizador de gases de cola de fermentación requiere que el O2 y el CO2 medidos estén dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el CO2 debe estar en el rango de 0 a 10% y el O2 debe estar en el rango. de 0 a 30%.
4. Sistema de muestreo
El espectrómetro de masas de gases de cola de fermentación utiliza una válvula rotativa importada de 16 canales, que puede medir 16 gases al mismo tiempo, uno de los cuales está conectado a comprimidos. aire para comparar, y los otros 15 pueden Con 15 tanques de fermentación conectados al mismo tiempo, un espectrómetro de masas puede detectar múltiples gases de cola de fermentación al mismo tiempo, minimizando los costos de compra de instrumentos.
Los analizadores de gases de cola de fermentación suelen utilizar de 1 a 4 canales para el muestreo y solo pueden conectar de 1 a 4 tanques de fermentación.
5. Tiempo de estabilización de datos
El espectrómetro de gas de cola de fermentación no requiere tiempo de estabilización. Sin embargo, los datos correctos se pueden medir después de que la muestra ingresa al instrumento. El analizador es diferente. Cada canal debe permanecer estable durante aproximadamente 5 a 10 minutos. Si es necesario medir 4 canales de gas de fermentación, se requiere un tiempo de estabilización de 20 a 40 minutos.
6. Dispositivo de pretratamiento del gas
El gas de cola de fermentación contiene una gran cantidad de agua e impurezas como partículas de espuma a medida que avanza la reacción, la temperatura y la presión también cambian mucho. , de modo que si el gas de escape ingresa directamente al instrumento de prueba, causará daños al instrumento y el error de medición también será grande.
En respuesta a esta situación, Sunny Hengping desarrolló un sistema de pretratamiento de gas basado en una gran cantidad de condiciones del sitio del cliente. La innovadora tecnología de tratamiento de gas de muestra multicanal tiene funciones como eliminación de polvo, deshumidificación, antiespumante y ajuste de presión del gas de muestra. Después del sistema de pretratamiento de gas en línea, el procesamiento puede hacer que el gas de muestra alcance una calidad cercana al gas estándar cuando ingresa al analizador, lo que garantiza la confiabilidad y seguridad del funcionamiento continuo a largo plazo del sistema de instrumentos de análisis en línea. El analizador de gases de cola de fermentación solo utiliza una botella tampón llena de carbón activado. Este método puede cambiar los componentes del gas y no puede purificar bien el gas de cola de fermentación, lo que afectará los datos de detección.
7. Requisitos de flujo
El espectrómetro de gases de cola de fermentación no tiene requisitos de flujo elevados, solo necesita ser superior a 100 ml/min. El analizador de gases de cola de fermentación tiene requisitos de flujo más altos para el gas de fermentación. Aunque las diferentes marcas de analizadores de gases de cola tienen requisitos diferentes, básicamente requieren un caudal relativamente constante de 1-3 L/min. Muchos clientes de fermentación no pueden producir tanto gas en el tanque de fermentación durante el experimento. Para resolver este problema, los fabricantes de analizadores de gases de cola de fermentación generalmente adoptan el método de agregar una bomba a la entrada, lo que probablemente afecte el proceso normal de fermentación. .
Lo anterior es una comparación entre el analizador de gases de cola de fermentación y el espectrómetro de masas en términos de principio de funcionamiento, componentes de detección, rango, sistema de muestreo, tiempo de estabilización, pretratamiento y requisitos de flujo. No es difícil encontrar que la fermentación. Debido a sus destacadas ventajas, el espectrómetro de gases de escape es más atractivo para los clientes de fermentación.