細胞濃度是發(fā)酵過程中非常重要的生理參數(shù),它不僅可以計算比生長率,底物消耗率,生物量產(chǎn)率和維持系數(shù),還可以及時判斷是否存在感染等異常情況。目前,有兩種主要的測量
活細胞濃度的方法:化學方法和物理方法。一般而言,與物理方法相比,化學方法可以更準確地測量具有代謝活性的生物量,但缺點是時間長。但是,物理方法不能區(qū)分懸浮顆粒和微生物,也無法分別活死細胞。
實現(xiàn)活細胞濃度的在線監(jiān)測已成為發(fā)酵領域的熱門話題。近年來,基于多種工作原理的測量方法很多,包括聲學,激光色散,熒光,核磁共振,量熱法或電容。該傳感器以電容法為工作原理直接安裝在發(fā)酵罐上,可承受121℃的高溫殺菌,理論技術較為成熟。它是目前適合工業(yè)水平的理想在線活細胞傳感器。
電容傳感器利用活細胞的介電特性連續(xù)實時地測量活細胞濃度的生物量??捎糜趯嶒炇遗_式反應器或工業(yè)規(guī)模的大型反應器。兩對電極位于傳感器的頂部,一對用于在培養(yǎng)基中產(chǎn)生交變電場,在電場范圍內(nèi),具有完整細胞膜的細胞將在培養(yǎng)基中極化。死細胞或其他顆粒沒有完整的細胞膜,因此無法形成電容模型。另一對電極用于檢測培養(yǎng)基中的介電信號,該信號與細胞濃度相關。