Bioprocesų metu labai svarbu išlaikyti tikslią aplinkos sąlygų kontrolę. Svarbiausia iš šių sąlygų yra pH, o tai daro įtaką mikroorganizmų ar ląstelių augimui ir produktyvumui, naudojamam įvairiose biotechnologinėse programose. Norėdami pasiekti šį tikslų valdymą, „Bioreactor“ operatoriai pasikliauja pažangiais įrankiais ir jutikliais - svarbiausia yraBioreactor pH jutiklis.
Bioreactor pH jutiklis: pagrindiniai pH matavimo principai
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH apibrėžimas
PH arba „vandenilio potencialas“ yra tirpalo rūgštingumo ar šarmingumo matas. Tai kiekybiškai įvertina vandenilio jonų (H+) koncentraciją tam tikrame tirpale ir yra ekspresuojama logaritmine skale nuo 0 iki 14, o 7 - neutralumas, vertės, mažesnės nei 7, o vertės, viršijančios 7, nurodant šarmingumą. Atliekant bioprocesą, norint išlaikyti optimalų mikroorganizmų ar ląstelių augimą ir produktyvumą, būtina išlaikyti specifinį pH lygį.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH skalė
PH skalės supratimas yra labai svarbus norint suprasti pH stebėjimo reikšmingumą. Skalės logaritminis pobūdis reiškia, kad vieno vieneto pokytis reiškia dešimteriopą vandenilio jonų koncentracijos skirtumą. Dėl šio jautrumo tikslus pH kontrolė yra būtina bioreaktoriuose, kur maži nuokrypiai gali smarkiai paveikti bioprocesą.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: pH stebėjimo svarba atliekant bioprocesą
Bioprocesinis apima įvairias programas, įskaitant fermentaciją, biofarmacijos gamybą ir nuotekų valymą. Kiekviename iš šių procesų yra labai svarbu išlaikyti specifinį pH diapazoną kontroliuojant fermentines reakcijas, mikrobų augimą ir produkto kokybę. PH stebėjimas užtikrina, kad bioreaktoriaus aplinka išliks ne pagal norimus parametrus, optimizuodamas produktyvumą ir produkto derlių.
4. Bioreaktoriaus pH jutiklis: veiksniai, darantys įtaką pH bioreaktoriuose
Keli veiksniai gali paveikti pH lygį bioreaktoriuose. Tai apima rūgščių ar šarminių medžiagų pridėjimą, mikroorganizmų metabolinius šalutinius produktus ir temperatūros pokyčius. Šių kintamųjų stebėjimą ir kontrolę realiu laiku įmanoma atlikti pH jutikliais, kurie vaidina pagrindinį vaidmenį valdant bioprocesą.
Bioreactor pH jutiklis: pH jutiklių tipai
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: stiklo elektrodo pH jutikliai
Stiklo elektrodo pH jutikliai yra vienas iš labiausiai paplitusių tipų, naudojamų atliekant biologiškai. Jie susideda iš stiklinės membranos, reaguojančios į vandenilio jonų koncentracijos pokyčius. Šie jutikliai garsėja savo tikslumu ir patikimumu, todėl jie yra tinkamiausias pasirinkimas kritinėms „Bioreactor“ programoms.
2. Bioreactor pH jutiklis: ISFET (jonų selektyvus lauko efekto tranzistoriaus) pH jutikliai
ISFET pH jutikliai yra kietojo kūno įtaisai, kurie nustato pH pokyčius matuojant įtampą per silicio lustą. Jie siūlo privalumų, tokių kaip patvarumas ir tinkamumas vienkartinėms programoms, todėl jie yra universalus pasirinkimas bioprocesuose.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: etaloniniai elektrodai
Nuorodos elektrodai yra esminis pH jutiklių komponentas. Jie suteikia stabilų atskaitos potencialą, pagal kurį stiklo elektrodas matuoja pH. Norint tiksliai nustatyti pH matavimus, labai svarbu pasirinkti etaloninį elektrodą, o tinkamo derinio pasirinkimas yra labai svarbus.
4. Bioreactor pH jutiklis: jutiklių tipų palyginimas
Tinkamo pH jutiklio pasirinkimas biologinioprocesavimo programai priklauso nuo tokių veiksnių kaip tikslumas, patvarumas ir suderinamumas su konkrečiais proceso reikalavimais. Įvairių jutiklių tipų palyginimas padės bioproceso specialistams priimti pagrįstus sprendimus renkantis pH stebėjimo įrangą.
Bioreactor pH jutiklis: bioreaktoriaus pH jutiklio konstrukcija
1. Bioreactor pH jutiklis: jutiklio korpusas
Jutiklio korpusas yra išorinis apvalkalas, kuris apsaugo vidinius komponentus nuo atšiaurios aplinkos bioreaktoriuje. Renkantis korpuso medžiagas, būtina atsižvelgti į tokius veiksnius kaip cheminis suderinamumas, ilgaamžiškumas ir valymo paprastumas. Nerūdijantis plienas yra dažniausiai naudojama medžiaga dėl atsparumo korozijai ir tvirtumui. Korpuso forma ir dydis turėtų būti suprojektuoti taip, kad atitiktų konkrečius bioreaktoriaus reikalavimus, užtikrinant lengvumą montavimą ir priežiūrą.
2. Bioreactor pH jutiklis: jutimo elementas
PH jutiklio širdis yra jo jutimo elementas.Bioreactor pH jutikliaiPaprastai kaip jutiklio elementą naudoja stiklo elektrodas arba jonais jautrus lauko efektas (ISFET). Stiklo elektrodai yra žinomi dėl savo tikslumo ir patikimumo, tuo tarpu ISFET suteikia pranašumų miniatiūrizacijos ir tvirtumo atžvilgiu. Pasirinkimas tarp šių dviejų iš esmės priklauso nuo programos reikalavimų. Tinkamo elektrolito tirpalo pasirinkimas jutimo elemente yra labai svarbus norint išlaikyti elektrodų veikimą laikui bėgant.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: etaloninis elektrodas
Remiantis pH matavimui, būtinas etaloninis elektrodas, nes jis suteikia stabilų atskaitos tašką. Yra įvairių tipų etaloniniai elektrodai, įskaitant AG/AGCL ir Calomel elektrodus. Priežiūros aspektai apima etaloninio elektrodo jungties valymą ir etaloninio tirpalo užtikrinimas išlieka stabilus. Norint išlaikyti tikslumą, būtina reguliariai tikrinti ir papildant etaloninį sprendimą.
4. Bioreactor pH jutiklis: sankryžos dizainas
PH jutiklio sankryžos dizainas yra labai svarbus palaikant jonų srautą tarp proceso tirpalo ir etaloninio elektrodo. Šis dizainas turėtų užkirsti kelią užsikimšimui ir sumažinti rodmenų dreifą. Junction Medžiagos pasirinkimas ir jos konfigūracija vaidina svarbų vaidmenį bendrame jutiklio našume.
6. Bioreactor pH jutiklis: kalibravimo procedūros
Kalibravimas yra esminis žingsnis užtikrinant tikslius pH matavimus. PH jutikliai turėtų būti reguliariai kalibruojami naudojant standartinius buferinius tirpalus su žinomomis pH vertėmis. Kalibravimo procedūras reikėtų atlikti kruopščiai, o kalibravimo įrašai turėtų būti laikomi atsekamumo ir kokybės kontrolės tikslais.
„Bioreactor“ pH jutiklis: diegimas ir integracija
1. Bioreaktoriaus pH jutiklis: išdėstymas bioreaktoriuje
Norint gauti reprezentatyvius matavimus, būtina tinkamai išdėstyti pH jutiklius bioreaktoriuje. Jutikliai turėtų būti strategiškai išdėstyti, kad būtų galima stebėti pH variantus visame inde. Diegime taip pat turėtų būti atsižvelgiama į tokius veiksnius kaip jutiklio orientacija ir atstumas nuo maišytuvo.
2. Bioreactor pH jutiklis: ryšys su valdymo sistemomis
Bioreactor pH jutikliai turi būti integruoti į bioreaktoriaus valdymo sistemą. Tai apima jutiklio prijungimą prie siųstuvo ar valdiklio, kuris gali interpretuoti pH rodmenis ir atlikti būtinus pakeitimus, kad būtų išlaikytas norimas pH lygis.
3. Bioreactor pH jutiklis: kabelio ir jungčių aspektai
Tinkamiems kabeliams ir jungtims pasirinkti yra labai svarbu patikimam duomenų perdavimui ir ilgaamžiškumui. Kabeliai turėtų būti suprojektuoti taip, kad atlaikytų atšiaurias bioreaktoriaus sąlygas, o jungtys turėtų būti atsparūs korozijai palaikyti stabilų elektrinį jungtį.
Bioreactor pH jutiklis: kalibravimas ir priežiūra
1. Bioreactor 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. Rekomenduojama laikytis gamintojo kalibravimo procedūrų gairių.
2. Bioreaktoriaus pH jutiklis: kalibravimo dažnis
Kalibravimo dažnis turėtų būti nustatomas atsižvelgiant į konkretų pritaikymą ir jutiklio stabilumą. Kai kuriems jutikliams gali prireikti dažnesnio kalibravimo, o kiti gali išlaikyti tikslumą ilgesniu laikotarpiu.
3. Bioreaktoriaus pH jutiklis: valymas ir priežiūra
Tinkamas valymas ir priežiūra yra būtini jutiklių ilgaamžiškumui ir tikslumui. Valymo procedūros turėtų būti reguliariai atliekamos, kad būtų pašalintos bet kokios bioplėvelės ar nuosėdos, kurios gali kauptis jutiklio paviršiuje. Priežiūra taip pat turėtų apimti etaloninio elektrodo ir sankryžos patikrinimą, ar nėra nusidėvėjimo ar užteršimo požymių.
4. Bioreactor pH jutiklis: Bendrosios problemos trikčių šalinimas
Nepaisant tinkamo projektavimo ir priežiūros, pH jutikliai gali susidurti su tokiomis problemomis kaip dreifas, signalo triukšmas ar elektrodų užsiteršimas. Trikčių šalinimo procedūros turėtų būti įgyvendintos, kad būtų galima nedelsiant nustatyti ir išspręsti šias problemas, kad būtų sumažintos proceso sutrikimai.
Išvada
Bioreactor pH jutiklisyra kritinė bioprocesavimo priemonė, leidžianti tiksliai kontroliuoti pH lygį, kad būtų galima optimizuoti mikrobų augimą ir produkto išeigą. Suprasti pagrindinius PH matavimo principus ir įvairių tipų PH jutiklių tipus suteikia galimybę bioproceso operatoriams pasirinkti pagrįstus sprendimus renkantis tinkamiausią jų programų įrangą. Su patikimais paslaugų teikėjų, tokių kaip „Shanghai Boqu Instrument Co., Ltd.“, pH jutiklius, biologinio proceso specialistai gali toliau tobulinti biotechnologijų sritį ir efektyviai gaminti aukštos kokybės produktus.
Pašto laikas: 2012 m. Rugsėjo 13 d
