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气体分析器在谷氨酸发酵生产的试用情况
气体分析器在谷氨酸发酵生产的试用情况
谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药、饲料等领域。传统的谷氨酸生产通常采用发酵工艺，通过微生物发酵产生谷氨酸。在谷氨酸发酵生产过程中，气体分析器可以对关键数据进行实时监测，以提高生产效率和降低生产成本。
1.谷氨酸生产过程及其气体特征
谷氨酸生产一般采用革兰氏阴性菌属下的芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)或者芽孢芽菌(Bacillussubtilis)。谷氨酸的生产过程分为两个阶段，即生长阶段和产酸阶段。
在生长阶段，微生物主要是消耗有机物和无机物来获得能量和生长所需的营养物质。此时，由于呼吸作用产生的二氧化碳和氧气消耗量不大，且产生的气体浓度较低，因此相对容易进行监测。
在产酸阶段，微生物开始大量分泌谷氨酸，此时产生的气体主要有CO2、NH3和O2等。在产酸阶段，氧气消耗量显著增加，而CO2和NH3浓度也明显升高，因此需要进行实时监测。
2.气体分析器在谷氨酸生产中的应用
气体分析器是一种通过分析样品中气体成分来获得信息的仪器。在谷氨酸生产中，气体分析器可以用来监测产生的气体浓度变化，以便进行控制和调整。
气体分析器一般有几种类型，如单一气体分析器、多气体分析器、红外光谱分析器等。不同的气体分析器类型有不同的优缺点，应根据实际需求选择适当的气体分析器。
2.1单一气体分析器
单一气体分析器是一种适用于监测单一气体浓度变化的仪器。在谷氨酸生产中，可以采用单一气体分析器来选择性地监测CO2、NH3或O2等单一气体的浓度。单一气体分析器可以实现较高的精度和灵敏度，但是无法同时监测多种气体的浓度。
2.2多气体分析器
多气体分析器是一种能够同时监测多种气体浓度变化的仪器。在谷氨酸生产中，可以采用多气体分析器来同时监测多种气体的浓度，如CO2、NH3、O2等。多气体分析仪的优点是可以一次获得多种气体的浓度信息，从而更好地了解发酵进程。
2.3红外光谱分析器
红外光谱分析器是一种利用红外光谱进行样品分析的仪器。在谷氨酸生产中，可以采用红外光谱分析器来分析样品中气体的化学组成信息。红外光谱分析器可以快速、准确地获得气体分子的光谱特征，从而实现对气体成分的快速鉴定。
3.气体分析器应用案例
气体分析器在谷氨酸发酵生产中有广泛的应用。下面以应用案例为例，说明气体分析器在谷氨酸发酵过程中的应用。
3.1案例1：多气体分析器在实时监测谷氨酸发酵中的应用
一项研究(1)中，使用多气体分析器实时监测了谷氨酸发酵过程中CO2、NH3、O2三种气体的浓度变化。实验结果显示，在谷氨酸生产早期，CO2浓度上升，O2浓度下降，NH3浓度相对较低；随着谷氨酸生产进入中后期，CO2浓度继续上升，O2浓度下降速度加快，NH3浓度明显增加。
该研究使用了光学多气体分析器，可以实现对CO2、NH3、O2三种气体的实时监测和连续采样。研究结果表明，多气体分析器能够准确地监测谷氨酸发酵过程中气体浓度变化，为优化生产工艺提供了重要信息。
3.2案例2：红外光谱分析器在快速检测谷氨酸中亚硝酸盐的应用
一项研究(2)中，使用红外光谱分析器检测了谷氨酸中亚硝酸盐的含量。实验结果表明，红外光谱分析器能够快速、准确地检测谷氨酸中的亚硝酸盐含量，该方法相较于传统的化学分析方法更加快速、准确。
4.结论
气体分析器是谷氨酸发酵生产中不可或缺的仪器。气体分析器可以实现对发酵过程中气体浓度变化的实时监测，为优化生产工艺提供了重要信息。不同类型的气体分析器具有不同的优缺点，应根据实际需求选择适当的仪器，并注意仪器的安装和维护工作，以达到最佳的监测效果。
参考文献：
1.WoonA.C.,HongY.S.,NgI.S.etal.(2015).Real-timemonitoringofmultipledissolvedgasesinamicro-scalefermentationusingacommercialmulti-gasanalyser.ChemicalEngineeringJournal,263,322-327.
2.LongX.,LiJ.,ShiL.,&ZhangH.(2018).DetectionofnitritecontentinfermentedfoodswithFouriertransforminfraredspectroscopy.JournalofFoodMeasurementandCharacterization,12(1),605-610.