图1  GEA发酵车间布局

当规划一个最新的750L发酵罐,或包括过滤工序的发酵车间时，GEA Diessel公司力求寻找优质可用的测量技术来满足用户需求，因此将注意力转向了新型智能ARC电极系统。经过测试, 工厂的工程师与GEA的用户认同了此新技术的性能和优势,并决定在发酵车间中推广ARC系统的使用。

●ARC智能电极是瑞士HAMILTON Bonaduz公司在其多年从事电极研发生产的基础上开发出来的，具有革命性的电极。它颠覆了自动化行业多年以来的常识性观念，在过去，一套完整的在线电化学测量系统至少由电极、电缆线、变送器以及保护电极的护套组成。ARC智能电极用一个内置的变送单元代替了变送器的全部功能，电极能够直接输出4~20mA的电流信号，使得电极能够直接和PLC等控制系统相连接。它同时集合了当前所有智能电极的特点，能够传输测量数据，可以监控电极质量、记录操作时间、按照客户定义记录CIP/SIP的次数以及电极的校准信息等。除了能够输出4~20mA的电流信号，它还可以输出MODBUS的数字信号，通过免费下载的软件，外加一个USB-RS485转换器，便可以通过电脑和电极进行通讯，以显示电极的测量结果、对电极进行校准、参数设定、查询电极的信息及监控电极的状态。另外，也可以配备专门的ARC VIEW手操器通过有线和无线模式来代替电脑的功能。

HAMILTON公司目前可以提供多款带ARC功能的pH电极，能够覆盖绝大多数的工业应用领域。还可以提供传统的极谱式溶解氧ARC电极，能够完成ppb和ppm级的测试，应用于水处理，生物发酵和电力以及啤酒饮料行业，同时也提供最新的荧光法ARC电极，以及应用于超纯水和一般工业过程的ARC电导率电极。

图2  ARC电极在传输数据

高效紧凑可靠精确

高效、结构紧凑、可靠且精确的过程控制，这些都是GEA Diessel公司对发酵车间的要求。因此，整个工厂的过程稳定性和必要的测量设备尤其重要。在使用新式的HAMILTON ARC电极时，智能测量数据处理和可靠稳定、高质量的信号直接从电极前端发出是ARC系统在发酵过程中的优势。

利用该系统新建的发酵车间包含了9个测量点用来检测pH值、溶氧和电导率。智能ARC电极有内置变送器，同时能够传输多种数据，如测量值、电极质量、操作时间、CIP/SIP计数、产品型号 、产品序列号、校准数据等等。

系统在种子罐和发酵罐中分别测量pH值和溶解氧。光学电极VISIFERM DO用来测量溶解氧，它的维护成本很低，因为它不含电解质，电极不需要极化，并配有一只非常耐压的膜。VISIFERM DO ARC不需要扩展模块, 因此设计非常简洁，性价比很好。配料罐装备有pH ARC电极, 即EASYFERM PLUS ARC。这款经典电极成功地应用在发酵过程中。在线测量过程中，电极通过自带的变送单元直接传送信号到总控室的PCS系统。生产的最后阶段是过滤工序，系统配备有2支电导率电极（CONDUCELL 4 USF ARC）和1支pH电极（EASYFERM PLUS ARC）。紧凑设计与广泛的测量范围（1~500000μS/cm）令电导率电极在该工段表现完美。

图3  ARC View手操器在主发酵罐上进行ARC电极操作

合理布局和新的操作理念

HAMILTON ARC系统能够提供从电极端到PCS的4~20mA稳定且抗干扰的信号。在规划工厂的时候不需要考虑变送器的成本与所需空间。ARC View手操器能够用无线的方式从每个电极接收测量数据，同时能够得到电极的数字信息。电极的质量与运行状况可以集中监控，一台ARC View手操器可以连接多支电极。不再需要现场校准，因为产品内置变送单元。所有的电极在上线前，能够在实验室用ARC VIEW手操器方便地校准。校准数据会存储在电极中以备使用。

ARC sensors特性

手操器操作维护更简单；

极小的维护量；

无需变送器；

稳定的4~20 mA 信号；

可靠的光学氧测量；

高质量的产品；

高精度的测量；

手操器支持无线连接电极；

电极性能指示；

变送单元结构紧凑。

ARC智能电极的3种版本

ARC基本版（ARC Vital）: ARC智能电极省去了变送器的成本，却可以获得更可靠的读数，因为4~20mA的电流信号远比传统电化学电极输出的微弱毫伏信号、纳安电流信号稳定得多，受到的干扰也少得多，可以通过模拟信号或者数字信号进行通讯。手持式ARC显示器可在实验室中对电极进行校验、存储数据并检查电极性能和精度。

ARC经典版（ARC Versa）：和基本版相比，经典版的电极可以和ARC VIEW手操器之间实现无线通讯连接。不过需要配置专门的无线适配器（ARC Wi）。ARC VIEW手操器可以在实验室中对电极进行预先校准，设置各种参数和管理。有线和无线通讯使得电极的使用维护及性能监控变得更加可靠、简单和高效。

ARC远景版（ARC Vision）：在经典版的基础上，数字信号传输和对多个电极的同时无线监控是具有革命性意义的。使用数字信号模式，电极可以并行使用和维护。ARC VIEW手操器可以对所有过程中带ARC Wi适配器的电极实现无线手持式监控。同样，在安装电极之前，可在实验室中进行电极预校验。