У биопроцесирању, одржавање прецизне контроле услова околине је кључно. Најважнији од ових услова је pH, који утиче на раст и продуктивност микроорганизама или ћелија које се користе у различитим биотехнолошким применама. Да би постигли ову прецизну контролу, оператери биореактора се ослањају на напредне алате и сензоре – најважнији су…pH сензор биореактора.
pH сензор биореактора: Основни принципи мерења pH
1. pH сензор биореактора: Дефиниција pH вредности
pH, или „потенцијал водоника“, је мера киселости или алкалности раствора. Квантификује концентрацију водоничних јона (H+) у датом раствору и изражава се на логаритамској скали у распону од 0 до 14, где 7 представља неутралност, вредности испод 7 указују на киселост, а вредности изнад 7 указују на алкалност. У биопроцесирању, одржавање одређеног нивоа pH је кључно за оптималан раст и продуктивност микроорганизама или ћелија.
2. pH сензор биореактора: pH скала
Разумевање pH скале је фундаментално за разумевање значаја праћења pH вредности. Логаритамска природа скале значи да промена од једне јединице представља десетоструку разлику у концентрацији водоникових јона. Ова осетљивост чини прецизну контролу pH вредности неопходном у биореакторима, где мала одступања могу значајно утицати на биопроцес.
3. pH сензор биореактора: Значај праћења pH вредности у биопроцесирању
Биопроцесирање обухвата различите примене, укључујући ферментацију, биофармацеутску производњу и пречишћавање отпадних вода. У сваком од ових процеса, одржавање одређеног pH опсега је кључно за контролу ензимских реакција, раста микроба и квалитета производа. Праћење pH вредности осигурава да окружење биореактора остане у оквиру жељених параметара, оптимизујући продуктивност и принос производа.
4. pH сензор биореактора: Фактори који утичу на pH у биореакторима
Неколико фактора може утицати на ниво pH вредности унутар биореактора. То укључује додавање киселих или алкалних супстанци, метаболичких нуспроизвода микроорганизама и промене температуре. Праћење и контрола ових варијабли у реалном времену омогућени су pH сензорима, који играју кључну улогу у управљању биопроцесима.
pH сензор биореактора: Врсте pH сензора
1. pH сензор биореактора: pH сензори са стакленом електродом
Сензори pH вредности са стакленим електродама су један од најчешћих типова који се користе у биопроцесирању. Састоје се од стаклене мембране која реагује на промене концентрације водоничних јона. Ови сензори су познати по својој тачности и поузданости, што их чини преферираним избором за критичне примене у биореакторима.
2. pH сензор биореактора: ISFET (јон-селективни транзистор са ефектом поља) pH сензори
ISFET pH сензори су чврсти уређаји који детектују промене pH мерењем напона на силицијумском чипу. Они нуде предности као што су издржљивост и погодност за једнократну употребу, што их чини свестраним избором у биопроцесирању.
3. pH сензор биореактора: референтне електроде
Референтне електроде су суштинска компонента pH сензора. Оне пружају стабилан референтни потенцијал у односу на који стаклена електрода мери pH. Избор референтне електроде може утицати на перформансе сензора, а одабир праве комбинације је кључан за прецизно мерење pH вредности.
4. pH сензор биореактора: Поређење типова сензора
Избор правог pH сензора за биопроцесну примену зависи од фактора као што су тачност, издржљивост и компатибилност са специфичним захтевима процеса. Поређење различитих типова сензора ће помоћи стручњацима за биопроцесе да донесу информисане одлуке при избору опреме за праћење pH вредности.
pH сензор биореактора: Дизајн pH сензора биореактора
1. Сензор pH биореактора: Кућиште сензора
Кућиште сензора је спољашњи омотач који штити унутрашње компоненте од сурових услова окружења унутар биореактора. Приликом избора материјала за кућиште, важно је узети у обзир факторе као што су хемијска компатибилност, издржљивост и лакоћа чишћења. Нерђајући челик је често коришћени материјал због своје отпорности на корозију и робусности. Облик и величина кућишта треба да буду дизајнирани тако да одговарају специфичним захтевима биореактора, уз истовремено обезбеђивање лакоће инсталације и одржавања.
2. Сензор pH вредности биореактора: Сензорни елемент
Срце pH сензора је његов сензорни елемент.pH сензори биореактораОбично се као сензорски елемент користи или стаклена електрода или јонски осетљиви транзистор са ефектом поља (ISFET). Стаклене електроде су познате по својој тачности и поузданости, док ISFET-ови нуде предности у погледу минијатуризације и робусности. Избор између ова два у великој мери зависи од захтева примене. Избор одговарајућег раствора електролита унутар сензорског елемента је кључан за одржавање перформанси електроде током времена.
3. pH сензор биореактора: референтна електрода
Референтна електрода је неопходна за мерење pH вредности јер пружа стабилну референтну тачку. Постоје различите врсте референтних електрода, укључујући Ag/AgCl и каломел електроде. Одржавање укључује одржавање чистоће споја референтне електроде и осигуравање стабилности референтног раствора. Редовна провера и допуњавање референтног раствора је неопходно за одржавање тачности.
4. pH сензор биореактора: Дизајн споја
Дизајн споја pH сензора је кључан за одржавање протока јона између процесног раствора и референтне електроде. Овај дизајн треба да спречи зачепљење и минимизира померање очитавања. Избор материјала споја и његова конфигурација играју значајну улогу у укупним перформансама сензора.
6. pH сензор биореактора: поступци калибрације
Калибрација је кључни корак у обезбеђивању тачних мерења pH вредности. pH сензоре треба редовно калибрисати коришћењем стандардних пуферских раствора са познатим pH вредностима. Поступке калибрације треба пажљиво пратити, а евиденцију о калибрацији треба водити ради праћења и контроле квалитета.
pH сензор биореактора: Инсталација и интеграција
1. pH сензор биореактора: Постављање унутар биореактора
Правилно постављање pH сензора унутар биореактора је неопходно за добијање репрезентативних мерења. Сензори треба да буду стратешки постављени како би пратили варијације pH вредности у целој посуди. Инсталација такође треба да узме у обзир факторе као што су оријентација сензора и удаљеност од мешалице.
2. pH сензор биореактора: повезивање са контролним системима
Сензори pH вредности биореактора морају бити интегрисани у контролни систем биореактора. То подразумева повезивање сензора са предајником или контролером који може да интерпретира очитавања pH вредности и изврши потребна подешавања како би се одржао жељени ниво pH вредности.
3. pH сензор биореактора: Разматрања кабла и конектора
Избор правих каблова и конектора је кључан за поуздан пренос података и дуготрајност. Каблови треба да буду пројектовани да издрже тешке услове унутар биореактора, а конектори треба да буду отпорни на корозију како би се одржала стабилна електрична веза.
pH сензор биореактора: Калибрација и одржавање
1. pH сензор биореактора: поступци калибрације
Редовна калибрација је неопходна за обезбеђивање тачних мерења pH вредности. Учесталост калибрације зависи од фактора као што су стабилност сензора и критичност контроле pH вредности у процесу. Препоручује се праћење смерница произвођача за поступке калибрације.
2. pH сензор биореактора: Учесталост калибрације
Учесталост калибрације треба одредити на основу специфичне примене и стабилности сензора. Неки сензори могу захтевати чешћу калибрацију, док други могу одржати тачност током дужег периода.
3. pH сензор биореактора: Чишћење и одржавање
Правилно чишћење и одржавање су неопходни за дуготрајност и тачност сензора. Поступке чишћења треба редовно спроводити како би се уклонио биофилм или наслаге које се могу накупити на површини сензора. Одржавање треба да укључује и проверу референтне електроде и споја на знаке хабања или контаминације.
4. pH сензор биореактора: Решавање уобичајених проблема
Упркос правилном дизајну и одржавању, pH сензори могу наићи на проблеме као што су дрифт, шум сигнала или запрљање електроде. Требало би да постоје процедуре за решавање проблема како би се ови проблеми брзо идентификовали и решили и минимизирали поремећаји процеса.
Закључак
ThepH сензор биореактораје кључни алат у биопроцесирању, омогућавајући прецизну контролу нивоа pH вредности како би се оптимизовао раст микроба и принос производа. Разумевање основних принципа мерења pH вредности и различитих врста доступних pH сензора омогућава оператерима биопроцеса да доносе информисане одлуке при одабиру најприкладније опреме за своје примене. Са поузданим pH сензорима од добављача као што је Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., стручњаци за биопроцесирање могу наставити да унапређују област биотехнологије и ефикасно производе висококвалитетне производе.
Време објаве: 13. септембар 2023.
