Під час біообробки дуже важливо підтримувати точний контроль умов навколишнього середовища.Найважливішою з цих умов є pH, який впливає на ріст і продуктивність мікроорганізмів або клітин, які використовуються в різних біотехнологічних цілях.Щоб досягти такого точного контролю, оператори біореактора покладаються на передові інструменти та датчики, найважливішими з яких єдатчик pH біореактора.
Сенсор pH біореактора: Основні принципи вимірювання pH
1. Датчик pH біореактора: Визначення pH
pH, або «потенціал водню», є мірою кислотності або лужності розчину.Він кількісно визначає концентрацію іонів водню (H+) у даному розчині та виражається за логарифмічною шкалою від 0 до 14, де 7 означає нейтральність, значення нижче 7 вказують на кислотність, а значення вище 7 вказують на лужність.Під час біообробки підтримка певного рівня pH є критичною для оптимального росту та продуктивності мікроорганізмів або клітин.
2. Сенсор pH біореактора: шкала pH
Розуміння шкали рН є фундаментальним для розуміння важливості моніторингу рН.Логарифмічний характер шкали означає, що зміна на одну одиницю представляє десятикратну різницю в концентрації іонів водню.Завдяки цій чутливості точний контроль рН є важливим у біореакторах, де невеликі відхилення можуть суттєво вплинути на біопроцес.
3. Датчик рН біореактора: важливість моніторингу рН у біообробці
Біообробка охоплює різні сфери застосування, включаючи ферментацію, біофармацевтичне виробництво та очищення стічних вод.У кожному з цих процесів підтримка певного діапазону pH має вирішальне значення для контролю ферментативних реакцій, росту мікробів і якості продукту.Моніторинг pH гарантує, що середовище біореактора залишається в межах бажаних параметрів, оптимізуючи продуктивність і вихід продукту.
4. Сенсор рН біореактора: Фактори, що впливають на рН у біореакторах
Кілька факторів можуть впливати на рівень pH у біореакторах.До них відносяться додавання кислотних або лужних речовин, побічні продукти метаболізму мікроорганізмів і зміни температури.Моніторинг і контроль цих змінних у режимі реального часу стали можливими завдяки датчикам рН, які відіграють ключову роль в управлінні біопроцесами.
Датчик рН біореактора: типи датчиків рН
1. Датчик рН біореактора: датчики рН зі скляним електродом
Датчики pH зі скляним електродом є одними з найпоширеніших типів, які використовуються в біообробці.Вони складаються зі скляної мембрани, яка реагує на зміни концентрації іонів водню.Ці датчики відомі своєю точністю та надійністю, що робить їх кращим вибором для критичних застосувань біореакторів.
2. Датчик pH біореактора: датчики pH ISFET (іон-селективний польовий транзистор)
Датчики pH ISFET — це твердотільні пристрої, які визначають зміни pH шляхом вимірювання напруги на кремнієвому чіпі.Вони пропонують такі переваги, як довговічність і придатність для одноразового застосування, що робить їх універсальним вибором для біообробки.
3. Датчик pH біореактора: Електроди порівняння
Електроди порівняння є важливим компонентом датчиків pH.Вони забезпечують стабільний опорний потенціал, відносно якого скляний електрод вимірює pH.Вибір електрода порівняння може вплинути на продуктивність датчика, і вибір правильної комбінації має вирішальне значення для точного вимірювання pH.
4. Датчик рН біореактора: порівняння типів датчиків
Вибір відповідного датчика рН для біообробки залежить від таких факторів, як точність, довговічність і сумісність із конкретними вимогами процесу.Порівняння різних типів датчиків допоможе фахівцям з біопроцесів приймати зважені рішення при виборі обладнання для моніторингу pH.
Датчик pH біореактора: Конструкція датчика pH біореактора
1. Датчик pH біореактора: Корпус датчика
Корпус датчика – це зовнішня оболонка, яка захищає внутрішні компоненти від несприятливого середовища всередині біореактора.При виборі матеріалів для корпусу важливо враховувати такі фактори, як хімічна сумісність, довговічність і легкість очищення.Нержавіюча сталь є широко використовуваним матеріалом завдяки своїй стійкості до корозії та міцності.Форма та розмір корпусу повинні відповідати вимогам конкретного біореактора, забезпечуючи при цьому легкість встановлення та обслуговування.
2. Сенсор рН біореактора: чутливий елемент
Серцем датчика pH є його чутливий елемент.Біореакторні датчики pHзазвичай використовують або скляний електрод, або іонно-чутливий польовий транзистор (ISFET) як чутливий елемент.Скляні електроди відомі своєю точністю та надійністю, тоді як ISFET пропонують переваги з точки зору мініатюрності та надійності.Вибір між цими двома значною мірою залежить від вимог програми.Вибір відповідного розчину електроліту в чутливому елементі має вирішальне значення для збереження робочих характеристик електрода з часом.
3. Датчик pH біореактора: Електрод порівняння
Електрод порівняння необхідний для вимірювання pH, оскільки він забезпечує стабільну точку відліку.Існують різні типи електродів порівняння, включаючи електроди Ag/AgCl і каломель.Міркування щодо технічного обслуговування включають утримання в чистоті з’єднання електрода порівняння та забезпечення стабільності розчину порівняння.Для підтримки точності необхідно регулярно перевіряти і поповнювати еталонний розчин.
4. Датчик рН біореактора: конструкція з’єднання
Конструкція з’єднання датчика pH має вирішальне значення для підтримки потоку іонів між технологічним розчином і електродом порівняння.Така конструкція має запобігати засміченню та мінімізувати дрейф показань.Вибір матеріалу з’єднання та його конфігурація відіграє значну роль у загальній продуктивності датчика.
6. Датчик pH біореактора: Процедури калібрування
Калібрування є вирішальним кроком у забезпеченні точних вимірювань pH.Датчики pH слід регулярно калібрувати за допомогою стандартних буферних розчинів із відомими значеннями pH.Необхідно ретельно дотримуватись процедур калібрування, а записи про калібрування слід зберігати для відстеження та контролю якості.
Сенсор рН біореактора: установка та інтеграція
1. Датчик pH біореактора: розміщення в біореакторі
Правильне розміщення датчиків pH у біореакторі має важливе значення для отримання репрезентативних вимірювань.Датчики повинні бути стратегічно розташовані для моніторингу коливань pH у всій посудині.При встановленні також слід враховувати такі фактори, як орієнтація датчика та відстань від мішалки.
2. Сенсор рН біореактора: підключення до систем керування
Датчики pH біореактора повинні бути інтегровані в систему керування біореактором.Це передбачає підключення датчика до передавача або контролера, який може інтерпретувати показання рН і вносити необхідні коригування для підтримки бажаного рівня рН.
3. Датчик рН біореактора: міркування щодо кабелю та роз’єму
Вибір правильних кабелів і роз’ємів має вирішальне значення для надійної передачі даних і довговічності.Кабелі мають бути розроблені таким чином, щоб витримувати суворі умови всередині біореактора, а роз’єми мають бути стійкими до корозії, щоб підтримувати стабільне електричне з’єднання.
Сенсор рН біореактора: калібрування та обслуговування
1. Датчик pH біореактора: Процедури калібрування
Для забезпечення точних вимірювань рН необхідне регулярне калібрування.Частота калібрування залежить від таких факторів, як стабільність датчика та критичність контролю pH у процесі.Рекомендується дотримуватися вказівок виробника щодо процедур калібрування.
2. Сенсор рН біореактора: частота калібрування
Частоту калібрування слід визначати на основі конкретного застосування та стабільності датчика.Деякі датчики можуть вимагати більш частого калібрування, тоді як інші можуть підтримувати точність протягом більш тривалого часу.
3. Сенсор рН біореактора: очищення та технічне обслуговування
Належне очищення та технічне обслуговування мають важливе значення для довговічності та точності датчика.Необхідно регулярно проводити процедури очищення, щоб видалити біоплівки або відкладення, які можуть накопичуватися на поверхні датчика.Технічне обслуговування також має включати перевірку електрода порівняння та з’єднання на ознаки зносу або забруднення.
4. Сенсор рН біореактора: усунення поширених проблем
Незважаючи на правильну конструкцію та технічне обслуговування, датчики рН можуть мати такі проблеми, як дрейф, шум сигналу або забруднення електродів.Повинні бути встановлені процедури усунення несправностей, щоб швидко виявити та вирішити ці проблеми, щоб мінімізувати збої в процесі.
Висновок
Theдатчик pH біореакторає критично важливим інструментом у біообробці, що дозволяє точно контролювати рівні pH для оптимізації росту мікробів і виходу продукту.Розуміння основних принципів вимірювання рН і різних типів доступних датчиків рН дає змогу операторам біопроцесів робити обґрунтований вибір у виборі найбільш підходящого обладнання для своїх застосувань.Завдяки надійним датчикам рН від таких постачальників, як Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., професіонали біообробки можуть продовжувати розвивати сферу біотехнології та ефективно виробляти високоякісні продукти.
Час публікації: 13 вересня 2023 р
