Biologinio apdorojimo metu labai svarbu išlaikyti tikslią aplinkos sąlygų kontrolę.Svarbiausia iš šių sąlygų yra pH, kuris įtakoja mikroorganizmų ar ląstelių, naudojamų įvairiose biotechnologijose, augimą ir produktyvumą.Norėdami pasiekti šį tikslų valdymą, bioreaktorių operatoriai naudojasi pažangiais įrankiais ir jutikliais – svarbiausiabioreaktoriaus pH jutiklis.
Bioreaktoriaus pH jutiklis: pagrindiniai pH matavimo principai
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH apibrėžimas
pH arba „vandenilio potencialas“ yra tirpalo rūgštingumo arba šarmingumo matas.Jis kiekybiškai įvertina vandenilio jonų (H+) koncentraciją tam tikrame tirpale ir išreiškiamas logaritmine skale nuo 0 iki 14, o 7 reiškia neutralumą, mažesnės nei 7 – rūgštingumą, o didesnės nei 7 – šarmingumą.Biologinio apdorojimo metu tam tikro pH lygio palaikymas yra labai svarbus optimaliam mikroorganizmų ar ląstelių augimui ir produktyvumui.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH skalė
Norint suprasti pH stebėjimo reikšmę, labai svarbu suprasti pH skalę.Logaritminis skalės pobūdis reiškia, kad vieno vieneto pokytis reiškia dešimteriopus vandenilio jonų koncentracijos skirtumą.Dėl šio jautrumo tiksli pH kontrolė yra būtina bioreaktoriuose, kur nedideli nukrypimai gali reikšmingai paveikti bioprocesą.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH stebėjimo svarba bioprocese
Biologinis apdorojimas apima įvairius pritaikymus, įskaitant fermentaciją, biofarmacinę gamybą ir nuotekų valymą.Kiekviename iš šių procesų, norint kontroliuoti fermentines reakcijas, mikrobų augimą ir produkto kokybę, labai svarbu išlaikyti tam tikrą pH diapazoną.pH stebėjimas užtikrina, kad bioreaktoriaus aplinka išliktų norimų parametrų ribose, optimizuojant produktyvumą ir produkto išeigą.
4. Bioreaktoriaus pH jutiklis: Bioreaktorių pH įtakojantys veiksniai
Kai kurie veiksniai gali turėti įtakos pH lygiui bioreaktoriuose.Tai apima rūgščių ar šarminių medžiagų pridėjimą, šalutinius mikroorganizmų metabolinius produktus ir temperatūros pokyčius.Stebėti ir valdyti šiuos kintamuosius realiu laiku leidžia pH jutikliai, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį valdant biologinius procesus.
Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH jutiklių tipai
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: stiklo elektrodo pH jutikliai
Stiklo elektrodų pH jutikliai yra vienas iš labiausiai paplitusių tipų, naudojamų bioprocese.Jie susideda iš stiklo membranos, kuri reaguoja į vandenilio jonų koncentracijos pokyčius.Šie jutikliai yra žinomi dėl savo tikslumo ir patikimumo, todėl jie yra tinkamiausias pasirinkimas kritinėms bioreaktorių programoms.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: ISFET (jonų selektyvus lauko tranzistorius) pH jutikliai
ISFET pH jutikliai yra kietojo kūno įrenginiai, aptinkantys pH pokyčius matuodami įtampą per silicio lustą.Jie pasižymi tokiais pranašumais kaip ilgaamžiškumas ir tinkamumas vienkartiniam naudojimui, todėl yra universalus biologinio apdorojimo pasirinkimas.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: atskaitos elektrodai
Etaloniniai elektrodai yra esminė pH jutiklių sudedamoji dalis.Jie suteikia stabilų atskaitos potencialą, pagal kurį stiklo elektrodas matuoja pH.Etaloninio elektrodo pasirinkimas gali turėti įtakos jutiklio veikimui, todėl norint tiksliai išmatuoti pH, labai svarbu pasirinkti tinkamą derinį.
4. Bioreaktoriaus pH jutiklis: jutiklių tipų palyginimas
Tinkamo pH jutiklio pasirinkimas biologiniam apdorojimui priklauso nuo tokių veiksnių kaip tikslumas, ilgaamžiškumas ir suderinamumas su specifiniais proceso reikalavimais.Skirtingų jutiklių tipų palyginimas padės bioprocesų specialistams priimti pagrįstus sprendimus renkantis pH stebėjimo įrangą.
Bioreaktoriaus pH jutiklis: Bioreaktoriaus pH jutiklio konstrukcija
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: jutiklio korpusas
Jutiklio korpusas yra išorinis apvalkalas, apsaugantis vidinius komponentus nuo atšiaurios aplinkos bioreaktoriuje.Renkantis medžiagas korpusui, būtina atsižvelgti į tokius veiksnius kaip cheminis suderinamumas, ilgaamžiškumas ir valymo paprastumas.Nerūdijantis plienas yra plačiai naudojama medžiaga dėl savo atsparumo korozijai ir tvirtumo.Korpuso forma ir dydis turi būti suprojektuoti taip, kad atitiktų konkrečius bioreaktoriaus reikalavimus, kartu užtikrinant įrengimo ir priežiūros lengvumą.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: jutimo elementas
PH jutiklio širdis yra jo jutiklis.Bioreaktoriaus pH jutikliaipaprastai kaip jutimo elementą naudoja stiklinį elektrodą arba jonams jautrų lauko efekto tranzistorių (ISFET).Stikliniai elektrodai yra žinomi dėl savo tikslumo ir patikimumo, o ISFET suteikia pranašumų miniatiūrizavimo ir tvirtumo požiūriu.Pasirinkimas tarp šių dviejų labai priklauso nuo programos reikalavimų.Norint išlaikyti elektrodo veikimą laikui bėgant, labai svarbu pasirinkti tinkamą elektrolito tirpalą jutimo elemente.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: atskaitos elektrodas
Atskaitos elektrodas yra būtinas pH matavimui, nes jis užtikrina stabilų atskaitos tašką.Yra įvairių tipų etaloniniai elektrodai, įskaitant Ag/AgCl ir Calomel elektrodus.Priežiūros metu reikia palaikyti etaloninio elektrodo jungties švarą ir užtikrinti, kad etaloninis tirpalas išliktų stabilus.Norint išlaikyti tikslumą, būtina reguliariai tikrinti ir papildyti etaloninį tirpalą.
4. Bioreaktoriaus pH jutiklis: jungties konstrukcija
pH jutiklio jungties konstrukcija yra labai svarbi norint palaikyti jonų srautą tarp proceso tirpalo ir etaloninio elektrodo.Ši konstrukcija turėtų užkirsti kelią užsikimšimui ir sumažinti rodmenų nukrypimą.Jungties medžiagos pasirinkimas ir jos konfigūracija turi didelę reikšmę bendram jutiklio veikimui.
6. Bioreaktoriaus pH jutiklis: kalibravimo procedūros
Kalibravimas yra esminis žingsnis siekiant užtikrinti tikslius pH matavimus.pH jutikliai turi būti reguliariai kalibruojami naudojant standartinius buferinius tirpalus su žinomomis pH vertėmis.Kalibravimo procedūros turi būti atliekamos kruopščiai, o kalibravimo įrašai turi būti saugomi atsekamumo ir kokybės kontrolės tikslais.
Bioreaktoriaus pH jutiklis: montavimas ir integravimas
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: patalpinimas bioreaktoriuje
Norint gauti reprezentatyvius matavimus, labai svarbu tinkamai išdėstyti pH jutiklius bioreaktoriuje.Jutikliai turi būti strategiškai išdėstyti, kad būtų galima stebėti pH pokyčius visame inde.Įrengiant taip pat reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip jutiklio orientacija ir atstumas nuo maišytuvo.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: prijungimas prie valdymo sistemų
Bioreaktoriaus pH jutikliai turi būti integruoti į bioreaktoriaus valdymo sistemą.Tai apima jutiklio prijungimą prie siųstuvo arba valdiklio, kuris gali interpretuoti pH rodmenis ir atlikti reikiamus reguliavimus, kad išlaikytų pageidaujamą pH lygį.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: kabelis ir jungtis
Norint užtikrinti patikimą duomenų perdavimą ir ilgaamžiškumą, labai svarbu pasirinkti tinkamus laidus ir jungtis.Kabeliai turi būti suprojektuoti taip, kad atlaikytų atšiaurias sąlygas bioreaktoriuje, o jungtys turi būti atsparios korozijai, kad būtų išlaikytas stabilus elektros ryšys.
Bioreaktoriaus pH jutiklis: kalibravimas ir priežiūra
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: kalibravimo procedūros
Reguliarus kalibravimas yra būtinas norint užtikrinti tikslius pH matavimus.Kalibravimo dažnis priklauso nuo tokių veiksnių kaip jutiklio stabilumas ir pH kontrolės kritiškumas procese.Dėl kalibravimo procedūrų rekomenduojama laikytis gamintojo nurodymų.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: kalibravimo dažnis
Kalibravimo dažnis turėtų būti nustatytas atsižvelgiant į konkrečią paskirtį ir jutiklio stabilumą.Kai kuriuos jutiklius gali reikėti kalibruoti dažniau, o kiti gali išlaikyti tikslumą ilgesnį laiką.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: valymas ir priežiūra
Norint užtikrinti jutiklio ilgaamžiškumą ir tikslumą, būtinas tinkamas valymas ir priežiūra.Valymo procedūros turi būti atliekamos reguliariai, kad pašalintumėte bet kokią bioplėvelę ar nuosėdas, kurios gali susikaupti ant jutiklio paviršiaus.Priežiūra taip pat turėtų apimti etaloninio elektrodo ir jungties patikrinimą, ar nėra nusidėvėjimo ar užteršimo požymių.
4. Bioreaktoriaus pH jutiklis: bendrų problemų šalinimas
Nepaisant tinkamo dizaino ir priežiūros, pH jutikliai gali susidurti su tokiomis problemomis kaip dreifas, signalo triukšmas arba elektrodų užsiteršimas.Turėtų būti įdiegtos trikčių šalinimo procedūros, kad būtų galima greitai nustatyti ir išspręsti šias problemas, kad būtų kuo mažiau proceso sutrikimų.
Išvada
Thebioreaktoriaus pH jutiklisyra labai svarbus biologinio apdorojimo įrankis, leidžiantis tiksliai kontroliuoti pH lygį, kad būtų optimizuotas mikrobų augimas ir produkto išeiga.Suprasdami pagrindinius pH matavimo principus ir įvairių tipų pH jutiklius, bioprocesų operatoriai gali priimti pagrįstus sprendimus pasirenkant tinkamiausią įrangą.Naudodami patikimus pH jutiklius iš tiekėjų, tokių kaip Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., biologinio apdorojimo specialistai gali toliau tobulėti biotechnologijų srityje ir efektyviai gaminti aukštos kokybės produktus.
Paskelbimo laikas: 2023-09-13
