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              pH電極的日常維護與保養

              2022-07-01 15:21:36 點擊數:

                 發酵培養基的pH值,對微生物生長具有非常明顯的影響,也是影響發酵過程中各種酶活的重要因素。因此,pH的監測與調節,于發酵過程而言十分重要。

                 發酵過程中通常是采用pH電極直接插入罐內發酵液的方式對pH進行實時監測。而高壓高溫的滅菌操作和發酵液的理化性質會對pH電極測量造成影響,所以正確的使用方法和日常的維護保養尤其關鍵。

              1. 安裝使用前的準備

              ① 打開包裝時,要仔細檢查電極的pH敏感膜玻璃、隔膜(素燒陶瓷芯)和玻璃體是否存在機械損傷。

              ② 取下盛液套并用純水清洗電極頂部,然后用濕紙巾或者吸水紙輕輕擦干。注意不要摩擦pH敏感膜,以防增加響應時間。

              ③ 將pH電極平緩移至垂直位置以防pH敏感膜玻璃球泡內存有氣泡。如沒有充滿液體或存有氣泡,應輕輕甩動電極使球泡內充滿液體,直至沒有氣泡。

              ④ 電極使用前可先在酸性緩沖液(pH4.01)中浸泡數分鐘,用純水沖洗玻璃球泡部分,再用吸水紙輕輕將玻璃球泡部分的水吸干,再在中性緩沖液(pH6.86或7.00等)中浸泡數分鐘以活化電極,然后再開始校準。

              2. pH電極兩點校準操作

              將pH電極在標準緩沖液中浸泡10min,待測定數值穩定1min左右后,再依次進行pH電極的第1點標定和第二點標定。

              以HOLVES發酵罐為例:

              ① 進行校準前,根據緩沖液類型進行參數選擇:[GB]指使用的是符合GB/T27501-2011標準的緩沖液,一般使用的幾種緩沖液pH值為4.00、6.86和9.18,其相對應的“穩定度”即“緩沖液的不確定度”通常選擇±0.02pH?;魻査雇ǔJ褂玫氖荕ETTLER TOLEDO InPro3030系列pH電極,參數[MT_9]即對應其品牌的緩沖液,一般使用的緩沖液pH值為4.01、7.00和9.21,其“穩定度”需根據所使用的緩沖液型號進行選擇。

              ② 連接電極,并用純水沖洗電極,沖洗后再用吸水紙輕輕吸干探頭上的水。
              ③ 將玻璃球泡部分浸沒在第1種緩沖液(例pH=4.01)內(隔膜應完全浸沒在緩沖液中),待標準值穩定后(30秒至60秒)點擊第1點確認,第1點標定結束。
              ④ 將電極從第1種緩沖液中取出,并用純水沖洗電極,沖洗后再用吸水紙輕輕吸干探頭上的水。
              ⑤ 將玻璃球泡部分浸沒在第二種緩沖液(例pH=9.18)內(隔膜應完全浸沒在緩沖液中),待標準值穩定后(30秒至60秒)點擊第二點確認,第二點標定結束,等待使用(建議時間不要太長)。
              3. 電極校準時的注意事項
              ① 校準時請注意采用新鮮的緩沖液;
              ② 電極在緩沖液中放置1min后再進行后續操作;
              ③ 沖洗電極后只能用柔軟的吸水紙吸干水分,切勿摩擦pH敏感膜;
              ④ 電極的校準周期根據不同的使用環境和精度要求而定,請在保證精度的前提下確定適當的校準周期;
              ⑤ 由于pH電極探頭及其易碎,所以在使用過程中切勿磕碰。
               
              4. pH電極性能測試
              pH電極測定酸堿度法是依據能斯特(Nernst)方程原理來進行的,電極的電動勢與pH值呈線性關系,一般用兩種不同pH值的緩沖液進行標定,用來確定曲線的斜率。而通常所說的pH電極響應斜率,是指pH電極用來把電極的毫伏(mV)信號轉換為pH值,它是通過不同緩沖液測得的電壓差值,除以緩沖液差值得到的。這個斜率是判定電極壽命是否耗盡的一個重要指標。
               
              (Nernst能斯特方程)
               
              需要注意的是,由于斜率與溫度呈正比關系,當溶液溫度發生變化,根據能斯特方程,溶液的ΔE將隨溫度T呈線性變化,而電極是根據檢測到的溶液電動勢能換算成pH值的,所以必須進行溫度補償以抵消溫度對測量結果的影響。
               (斜率與溫度呈正比關系)
              所謂溫度補償,是將電極在標定溫度下(一般為25℃)得到的斜率按能斯特公式換算到當前溫度下的斜率,從而得到當前溫度下正確的pH值。主要用來修正由于標準緩沖液等標樣在標定時的溫度與實際樣品溶液溫度不同引起的偏差。
              HOLVES系列產品可以通過設備的溫度電極測量到當前液體溫度,然后通過自身軟件計算后,顯示經溫度補償后的pH值。所以,無論是校準還是性能測試,都需要確保設備的溫度電極是工作狀態。
               
              斜率測試具體操作方法:
              ① 把進行兩點校準后的電極用純水清洗,并用柔軟的吸水紙吸干水分。
              ② 按照上文校準時使用的方法調整參數與穩定度,下文以MT標準為例。
              ③ 首先使用pH=7.00的緩沖液測定零點,并在顯示屏上讀出mV值。HOLVES標配的pH電極零點在6.5~7.5范圍內,表示電極正常。
              ④ 將電極清洗后,再插入pH=4.01(記作pH1)的標準緩沖溶液中,在顯示屏上讀出mV值(記作mV1)
              ⑤ 將電極清洗后,再插入pH=9.21(記作pH2)的標準緩沖溶液中,在顯示屏上讀出mV值(記作mV2)
              ⑥ 計算電極的斜率,即(mV1-mV2)/(pH1-pH2)
              ⑦ 根據能斯特方程理想狀態下(25℃)時,理想斜率為59mV/pH,即溶液每變化一個pH值,電極就產生59mv的電位變化。那么理想校正下,斜率應在59mV/pH左右。當斜率的值小于53mV/pH或者大于63mV/pH時,需要更換新的pH電極,所以當校正斜率在53~63mV/pH范圍時,結果是可信的。
              發酵罐可直接讀出電極所測液體的電壓信號,并且如果電極出現問題或者安裝、使用錯誤,pH校準界面下方會彈出電極不可用紅色提示字樣,方便客戶了解電極的使用狀態。
              5. 電極的清洗
              ① 一般性污染用水、0.1mol/L NaOH或0.1mol/L HCl清洗電極數分鐘。
              ② 油脂或有機物污染用丙酮或乙醇清洗電極數秒鐘。
              ③ 硫化物污染(隔膜發黑)用硫脲/HCl處理,將玻璃球泡部分浸泡在溶液中(隔膜應沒入溶液中),直到隔膜無色(至少1小時),然后浸泡在3mol/L的KCl中至少12小時,完全沖洗并重新校準后可使用。
              ④ 蛋白質污染(隔膜發黃)用胃液素/HCl處理,將玻璃球泡部分放入溶液中,確保隔膜浸沒在溶液中(至少1小時),然后用蒸餾水沖洗、重新校準。
              6. 電極的保存
              ① 每個生產周期結束后,使用去離子水認真沖洗電極頭與隔膜,絕不可使這些零件上的測量溶液變干。
              ② 電極不可放在蒸餾水中保存,較長時間不用時,應當將其連同電極頭與隔膜充分浸泡在3mol/L的KCI或9816/ViscolytTM電解液內。
              ③ 電極不能長期干放,不能在表面附有干燥介質時貯存電極。如果因錯誤導致電極被干燥存放數日,應在使用之前將其浸泡在正常存儲電解液內若干小時。
              ④ 應時常檢查連接器是否出現受潮跡象。如有必要,用去離子水或酒精徹底清洗,然后小心擦干。
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