При биопреработката поддържането на прецизен контрол на условията на околната среда е от решаващо значение.Най-важното от тези условия е pH, което влияе върху растежа и продуктивността на микроорганизми или клетки, използвани в различни биотехнологични приложения.За да постигнат този прецизен контрол, операторите на биореактори разчитат на усъвършенствани инструменти и сензори – най-важното ебиореактор pH сензор.
Сензор за pH на биореактор: Основни принципи на измерване на pH
1. Сензор за pH на биореактор: Дефиниция на pH
pH или „водороден потенциал“ е мярка за киселинността или алкалността на разтвора.Той определя количествено концентрацията на водородни йони (H+) в даден разтвор и се изразява в логаритмична скала, варираща от 0 до 14, като 7 представлява неутралност, стойности под 7 показват киселинност, а стойности над 7 показват алкалност.При биообработката поддържането на специфично ниво на pH е критично за оптималния растеж и продуктивността на микроорганизмите или клетките.
2. Сензор за pH на биореактора: pH скала
Разбирането на pH скалата е от основно значение за разбирането на значението на мониторинга на pH.Логаритмичният характер на скалата означава, че промяна с една единица представлява десетократна разлика в концентрацията на водородни йони.Тази чувствителност прави прецизния контрол на pH от съществено значение в биореакторите, където малките отклонения могат значително да повлияят на биопроцеса.
3. Сензор за рН на биореактор: Значението на мониторинга на рН в биопреработката
Биопреработката обхваща различни приложения, включително ферментация, биофармацевтично производство и пречистване на отпадъчни води.Във всеки от тези процеси поддържането на специфичен диапазон на pH е от решаващо значение за контролиране на ензимните реакции, микробния растеж и качеството на продукта.Мониторингът на рН гарантира, че средата на биореактора остава в рамките на желаните параметри, оптимизирайки производителността и добива на продукта.
4. Сензор за pH на биореактора: Фактори, влияещи върху pH в биореакторите
Няколко фактора могат да повлияят на нивата на pH в биореакторите.Те включват добавяне на киселинни или алкални вещества, метаболитни странични продукти на микроорганизми и промени в температурата.Мониторингът и контролът на тези променливи в реално време стават възможни от pH сензори, които играят основна роля в управлението на биопроцесите.
Сензор за pH на биореактор: Видове сензори за pH
1. Сензор за рН на биореактора: Сензори за рН със стъклен електрод
pH сензорите със стъклен електрод са едни от най-разпространените видове, използвани в биопреработката.Те се състоят от стъклена мембрана, която реагира на промените в концентрацията на водородни йони.Тези сензори са известни със своята точност и надеждност, което ги прави предпочитан избор за критични биореакторни приложения.
2. Сензор за рН на биореактора: Сензори за рН ISFET (йон-селективен полеви транзистор)
Сензорите за рН ISFET са устройства в твърдо състояние, които откриват промени в рН чрез измерване на напрежението в силиконов чип.Те предлагат предимства като издръжливост и пригодност за приложения за еднократна употреба, което ги прави универсален избор в биопреработката.
3. Сензор за pH на биореактора: Еталонни електроди
Референтните електроди са основен компонент на pH сензорите.Те осигуряват стабилен референтен потенциал, спрямо който стъкленият електрод измерва pH.Изборът на референтен електрод може да повлияе на работата на сензора и изборът на правилната комбинация е от решаващо значение за точно измерване на рН.
4. Сензор за pH на биореактора: Сравнение на типовете сензори
Изборът на правилния pH сензор за приложение за биообработка зависи от фактори като точност, издръжливост и съвместимост със специфичните изисквания на процеса.Сравнението на различни типове сензори ще помогне на специалистите по биопроцеси да вземат информирани решения при избора на оборудване за мониторинг на pH.
Сензор за pH на биореактора: Дизайн на сензора за pH на биореактора
1. Сензор за pH на биореактора: Корпус на сензора
Корпусът на сензора е външната обвивка, която предпазва вътрешните компоненти от суровата среда в биореактора.Когато избирате материали за корпуса, е важно да вземете предвид фактори като химическа съвместимост, издръжливост и лекота на почистване.Неръждаемата стомана е често използван материал поради своята устойчивост на корозия и здравина.Формата и размерът на корпуса трябва да бъдат проектирани така, че да отговарят на специфичните изисквания на биореактора, като същевременно се гарантира лесен монтаж и поддръжка.
2. Сензор за pH на биореактора: Сензорен елемент
Сърцето на pH сензора е неговият сензорен елемент.Биореакторни pH сензориобикновено използват или стъклен електрод, или йонно-чувствителен транзистор с полеви ефекти (ISFET) като чувствителен елемент.Стъклените електроди са известни със своята точност и надеждност, докато ISFET предлагат предимства по отношение на миниатюризацията и здравината.Изборът между тези две до голяма степен зависи от изискванията на приложението.Изборът на подходящ електролитен разтвор в чувствителния елемент е от решаващо значение за поддържане на ефективността на електрода във времето.
3. Сензор за pH на биореактора: Еталонен електрод
Референтният електрод е важен за измерване на pH, тъй като осигурява стабилна референтна точка.Има различни видове референтни електроди, включително електроди Ag/AgCl и Calomel.Съображенията за поддръжка включват поддържане на прехода на референтния електрод чист и гарантиране, че референтният разтвор остава стабилен.Редовната проверка и попълване на референтния разтвор е необходима за поддържане на точността.
4. Сензор за pH на биореактора: Дизайн на свързване
Дизайнът на свързване на pH сензор е от решаващо значение за поддържане на потока от йони между технологичния разтвор и референтния електрод.Този дизайн трябва да предотвратява запушването и да минимизира отклонението в показанията.Изборът на материал за свързване и неговата конфигурация играе важна роля в цялостната работа на сензора.
6. Сензор за pH на биореактора: Процедури за калибриране
Калибрирането е решаваща стъпка за осигуряване на точни измервания на pH.pH сензорите трябва да се калибрират редовно, като се използват стандартни буферни разтвори с известни стойности на pH.Процедурите за калибриране трябва да се следват стриктно, а записите за калибриране трябва да се поддържат за целите на проследимостта и контрола на качеството.
Сензор за pH на биореактора: Инсталиране и интегриране
1. Сензор за pH на биореактора: Поставяне в биореактора
Правилното поставяне на pH сензори в биореактора е от съществено значение за получаване на представителни измервания.Сензорите трябва да са стратегически разположени, за да наблюдават вариациите на pH в целия съд.Инсталацията също трябва да вземе предвид фактори като ориентация на сензора и разстояние от бъркалката.
2. Сензор за pH на биореактора: Свързване към системите за управление
Сензорите за pH на биореактора трябва да бъдат интегрирани в контролната система на биореактора.Това включва свързване на сензора към трансмитер или контролер, който може да интерпретира показанията на pH и да направи необходимите корекции, за да поддържа желаното ниво на pH.
3. Сензор за pH на биореактора: съображения за кабела и конектора
Изборът на правилните кабели и конектори е от решаващо значение за надеждното предаване на данни и дълголетието.Кабелите трябва да са проектирани да издържат на суровите условия в биореактора, а съединителите трябва да са устойчиви на корозия, за да поддържат стабилна електрическа връзка.
Сензор за pH на биореактор: Калибриране и поддръжка
1. Сензор за pH на биореактора: Процедури за калибриране
Редовното калибриране е от съществено значение за осигуряване на точни измервания на pH.Честотата на калибриране зависи от фактори като стабилността на сензора и критичността на контрола на pH в процеса.Препоръчително е да следвате указанията на производителя за процедурите за калибриране.
2. Сензор за pH на биореактора: Честота на калибриране
Честотата на калибриране трябва да се определи въз основа на конкретното приложение и стабилността на сензора.Някои сензори може да изискват по-често калибриране, докато други могат да поддържат точност за по-дълги периоди.
3. Сензор за pH на биореактора: Почистване и поддръжка
Правилното почистване и поддръжка са от съществено значение за дълголетието и точността на сензора.Процедурите за почистване трябва да се извършват редовно, за да се отстрани всеки биофилм или отлагания, които могат да се натрупат върху повърхността на сензора.Поддръжката трябва също да включва проверка на референтния електрод и съединението за признаци на износване или замърсяване.
4. Сензор за pH на биореактора: Отстраняване на често срещани проблеми
Въпреки правилния дизайн и поддръжка, сензорите за рН може да срещнат проблеми като дрейф, шум на сигнала или замърсяване на електрода.Трябва да има процедури за отстраняване на неизправности, за да се идентифицират и разрешат тези проблеми незабавно, за да се сведат до минимум прекъсванията на процеса.
Заключение
Theбиореактор pH сензоре критичен инструмент в биопреработката, позволяващ прецизен контрол на нивата на pH за оптимизиране на микробния растеж и добива на продукта.Разбирането на основните принципи на измерване на рН и различните видове налични рН сензори дава възможност на операторите на биопроцеси да правят информиран избор при избора на най-подходящото оборудване за техните приложения.С надеждни pH сензори от доставчици като Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., професионалистите по биообработка могат да продължат да напредват в областта на биотехнологиите и да произвеждат висококачествени продукти ефективно.
Време на публикуване: 13 септември 2023 г
