文档介绍：年第期分析仪器
在线质谱仪在工业发酵过程
优化与放大中的应用
黎亮张嗣良庄英萍储炬
华东理工大学,上海
摘要本文主要介绍了在线质谱仪的特点以及在工业发酵过程优化与放大中的应用。在线质谱仪测量精度
高、漂移小、分析速度快,可实现长期连续监测,在生物过程领域具有巨大的应用潜力。
关键词在线质谱发酵工艺优化放大
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引言问题,在工业生产中得以成功应用。
在线质谱仪的特点
生物药物、食品等工业发酵过程中,尾气氧及尾
气二氧化碳的测定对了解发酵过程的宏观生理代谢质谱技术不仅具有较快的分析速度和广泛的通
特性非常重要。通过对尾气氧和二氧化碳的测定, 用性,还拥有强大的定性定量分析能力,将其应用于
可在线计算出细胞重要生理代谢特征参数氧消耗速在线分析中,具有突出优势。
率、二氧化碳生产速率和呼吸商生物发酵生产过程,发酵的尾气化合物信息丰
,进而实现对发酵过程的有效调控。长期以来富,对尾气的及时分析和检测直接关系到发酵的进
工业发酵过程中排气氧和二氧化碳测定是一直困扰展和产成品质量状况。从理论上讲,先进的质谱技
发酵工艺研究的难题,尤其是发酵过程的氧浓度,其术可实现全组分气体分析,可对发酵尾气中、、
发酵进气与排气之间的浓度差较小从最多降和等无机气体及多种有机气体的种类和浓
低到/左右,为此对检测设备的要求较高。另度进行同时分析和测定,且分析速度快,精度高,稳
一方面,工业发酵过程往往历时~ 天,时间周期定性好。
长,因此对过程在线检测设备的连续漂移误差要求
在线质谱仪在工业发酵过程优化与放大
也较高。
中的应用
在线质谱仪测量精度高、漂移小,可以同时测量
多种发酵尾气组分,响应快且可以多罐尾气循环连工业发酵过程中的尾气往往湿度很大,而且常
续测量,是提供发酵尾气实时信息的理想工具。为常携带有液滴、颗粒、泡沫等。同时,随着反应进程
此,我们使用上海舜宇恒平科学仪器有限公司的的变化,温度和压力也会存在一定波动。这样的气
过程气体质谱分析仪实施发酵尾气体如果直接送人质谱仪,将导致测量结果准确度差,
连续检测,很好地解决了发酵过程尾气在线检测的并有损坏设备的危险,因此用于尾气分析的在线质
分析仪器年第期
谱仪,在使用上就必须有针对性地增加气体预处理尾
环节。过程气体质谱分析仪随机配
备了在线前处理系统,具有稳压、控温、防尘、除液、
除泡沫、自动排液、紧急关闭等功能,在我们的项目
应用过程中,质谱分析数据稳定、可靠。一、要一
考虑到减小发酵生产过程成本、在线质谱仪快
速分析性能和过程气体质谱分析仪
具有的多通道连续监测功能,应用中我们将一台质
谱仪与多台发酵罐在线连接进行循环分析,将分析
结果直接输入数据分析软件或中心控制系统进行相
图多路发酵尾气在线检测系统示意图
关计算或实施连锁控制,以满足工业大规模生产的
要求。图为多路发酵尾气在线检测系统示意图。维持在较高的水平以上。到底是设备
以下结合两个工业发酵过程优化与放大中的实际应供氧问题还是细胞代谢活性弱为此我们在
用进行讨论。小试发酵罐中进行了高、低水