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Das Messverfahren mit dem Digox-Analysator arbeitet nach dem potentiostatischen 3-Elektroden-Messsystem von Tödt und Teske ohne Membran.

Dabei bestehen die Messelektrode aus massivem Silber, die Gegenelektrode aus Edelstahl und die Bezugselektrode aus Silber/Silberchlorid.

Nach Anlegen einer definierten „Polarisationsspannung", läuft an der Messelektrode eine elektrochemische Reaktion ab. Die Sauerstoffmoleküle werden reduziert.

Messelektrode (Silber):

O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻ (kathodischer Vorgang)

Gegenelektrode (VA):

4 OH⁻ → O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ (anodischer Vorgang)

Der bei dieser Reaktion fließende Strom ist direkt proportional zur Menge an gelöstem Sauerstoff, wenn die Polarisationsspannung möglichst exakt auf dem Niveau des Diffusionsgrenzstromes fixiert ist.

In diesem Fall stellt sich der Zusammenhang wie folgt dar:

Die Dicke der ungerührten Grenzschicht wird von den hydrodynamischen Verhältnissen an der Messelektrode bestimmt, der Transport der Sauerstoffmoleküle durch die Grenzschicht von temperaturabhängigen Diffusionsvorgängen. Diese beiden klar definierten Einflussfaktoren werden exakt gemessen und kompensiert.

Um die Polarisationsspannung zwischen beiden Elektroden definiert justieren zu können, wird bei Digox Messgeräten eine dritte Elektrode, die Vergleichselektrode, eingesetzt. Diese Vergleichselektrode steht über ein Diaphragma mit der Oberfläche der Messelektroden in elektrolytischem Kontakt, ohne dass ein Stoffaustausch stattfinden kann [1, 2].

Eine Inline-Kalibrierung ist integriert. Unter Ausnutzung des Faradayschen Gesetzes wird durch Elektrolyse des Wassers eine exakt definierte Menge Sauerstoff erzeugt.

Der Sauerstoff löst sich im durchströmenden Messgut und wird an der Messzelle nachgewiesen. Der bei der Elektrolyse ebenfalls entstehende Wasserstoff ist für die Messung ohne Belang. Die Kontrolle der Kalibrierwerte sowie eine ggf. erforderliche Korrektur werden über einen Mikroprozessor vorgenommen. Die Elektrolyse ermöglicht eine Kalibrierung des Gerätes im Messgut unter Messbedingungen. Der Messbetrieb wird durch die Kalibrierung nicht unterbrochen.

Durch Schütteln des auf 20 °C gebrachten Flaschen- oder Dosenbieres wird der Sauerstoff zwischen Bier und Kopfraum in das Gleichgewicht gebracht (Henry-Dalton-Gesetz). Aus der anschließenden direkten Messung des Sauerstoffs im Bier oder im Kopfraum lässt sich der Gesamtsauerstoff unter Verwendung eines Tabellenwertes, welcher das Kopfraumvolumen (in % des Füllvolumens) berücksichtigt, berechnen.

Die Bestimmung der Konzentration des Sauerstoffgehalts amperometrisch (Stromfluss) mittels Elektroden. Die Clark-Elektrode besteht aus Kathode und Anode, die über einen flüssigen Elektrolyten (KCI/KOH-Lösung) miteinander leitend verbunden sind. Dabei werden Edelmetalle wie Platin oder Gold für die Kathode gewählt und Silber für die Anode. Die gasdurchlässige Membran trennt das Elektrodenpaar von der Messlösung. Der Sauerstoff diffundiert durch die Membran in die Messzelle und wird an der Kathodenoberfläche unter Bildung von Hydroxidionen reduziert.

Aus diesen chemischen Reaktionen resultiert ein Strom, der proportional zum Sauerstoffpartialdruck  ist. Die Sauerstoffelektrode verbraucht laufend Sauerstoff, der aus der Messlösung herausgelöst wird. Nach dem Gesetz von Henry kann unter Beachtung des Sauerstofflöslichkeitskoeffizienten im Medium die Sauerstoffkonzentration bestimmt werden [1].     

Mittels des gemessenen Stroms und der Temperatur wird die Sauerstoffkonzentration berechnet.

Elektroden mit Schutzringelektrode zeichnen sich durch eine verkürzte Ansprechzeit aus (Hach Lange).

Elektroden mit saurem Elektrolyten (Hamilton) zeigen eine bessere Stabilität bei Messungen in karbonisierten Medien.

Die Grundlage der O₂-Messung ist eine Messung der Fluoreszenz einer sauerstoffempfindlichen Schicht. Fluoreszenz, ist die Emission von Licht durch eine Substanz, die Licht oder andere elektromagnetische Strahlung absorbiert hat. Diese Technologie verbraucht keinen Sauerstoff. Daher ist in langsamer oder stagnierender Flüssigkeit kein Rühren erforderlich. Die Fluoreszenz ändert sich abhängig vom Sauerstoff-Partialdruck. Anhand des gemessenen Sauerstoff-Partialdrucks und der gemessenen Temperatur wird die Menge an gelöstem Sauerstoffgas in der Flüssigkeit berechnet. Der Sauerstoffsensor ermittelt den O₂-Gehalt der Flüssigkeit mittels einer optischen Messung nach dem Lumineszensverfahren, wobei eine sauerstoffempfindliche Schicht mit blauem Licht bestrahlt wird. Dadurch werden die Moleküle in der sauerstoffempfindlichen Schicht in einen angeregten Zustand gebracht. Bei Abwesenheit von Sauerstoff leuchten die Moleküle rot auf. Ist Sauerstoff anwesend, kollidiert er mit den Molekülen in der sauerstoffempfindlichen Schicht. Die mit dem Sauerstoff kollidierenden Moleküle leuchten nicht mehr. Aufgrund dieses Verhaltens besteht ein Zusammenhang zwischen der Sauerstoffkonzentration und sowohl der Lichtintensität als auch der Geschwindigkeit der Abnahme der Lichtintensität. Die Lichtintensität nimmt mit höheren Sauerstoffkonzentrationen ab, wobei die Geschwindigkeit der Intensitätsabnahme steigt. Anhand des Zeitunterschiedes zwischen Bestrahlen und Aufleuchten (Phasenverschiebung) unter Produkttemperatur wird der Sauerstoffwert berechnet.

 Der Aufbau erlaubt es, mit einer Photodiode den Zustand der blauen LED zu überwachen. Eine andere Photodiode – mit rotem Filter – misst das sauerstoffabhängige rote Licht.Dieses entsteht am Luminophor durch Lumineszenz (Fluoreszenz) nach Anregung durch blaues Licht. Dabei werden Elektronen des Luminophor auf ein höheres Energieniveau gepumpt und fallen unter Abstrahlung roten Lichts wieder auf ihr Ursprungsniveau ab.