U bioprocesiranju, održavanje precizne kontrole uslova okoline je ključno. Najvažniji od ovih uslova je pH, koji utiče na rast i produktivnost mikroorganizama ili ćelija koje se koriste u različitim biotehnološkim primjenama. Da bi postigli ovu preciznu kontrolu, operateri bioreaktora oslanjaju se na napredne alate i senzore – najvažniji su…pH senzor bioreaktora.
pH senzor bioreaktora: Osnovni principi mjerenja pH
1. pH senzor bioreaktora: Definicija pH vrijednosti
pH, ili "potencijal vodika", je mjera kiselosti ili alkalnosti otopine. Kvantificira koncentraciju vodikovih iona (H+) u datoj otopini i izražava se na logaritamskoj skali u rasponu od 0 do 14, gdje 7 predstavlja neutralnost, vrijednosti ispod 7 označavaju kiselost, a vrijednosti iznad 7 označavaju alkalnost. U bioprocesiranju, održavanje određenog pH nivoa je ključno za optimalni rast i produktivnost mikroorganizama ili ćelija.
2. pH senzor bioreaktora: pH skala
Razumijevanje pH skale je fundamentalno za razumijevanje značaja praćenja pH vrijednosti. Logaritamska priroda skale znači da promjena od jedne jedinice predstavlja desetostruku razliku u koncentraciji vodikovih iona. Ova osjetljivost čini preciznu kontrolu pH neophodnom u bioreaktorima, gdje mala odstupanja mogu značajno utjecati na bioproces.
3. pH senzor bioreaktora: Važnost praćenja pH vrijednosti u bioprocesiranju
Bioprocesiranje obuhvata različite primjene, uključujući fermentaciju, biofarmaceutsku proizvodnju i tretman otpadnih voda. U svakom od ovih procesa, održavanje specifičnog raspona pH vrijednosti je ključno za kontrolu enzimskih reakcija, rasta mikroba i kvalitete proizvoda. Praćenje pH vrijednosti osigurava da okruženje bioreaktora ostane unutar željenih parametara, optimizirajući produktivnost i prinos proizvoda.
4. pH senzor bioreaktora: Faktori koji utiču na pH u bioreaktorima
Nekoliko faktora može uticati na nivo pH vrednosti unutar bioreaktora. To uključuje dodavanje kiselih ili alkalnih supstanci, metaboličke nusprodukte mikroorganizama i promjene temperature. Praćenje i kontrola ovih varijabli u realnom vremenu omogućeni su pH senzorima, koji igraju ključnu ulogu u upravljanju bioprocesima.
pH senzor bioreaktora: Vrste pH senzora
1. pH senzor bioreaktora: pH senzori sa staklenom elektrodom
pH senzori sa staklenim elektrodama su jedan od najčešćih tipova koji se koriste u bioprocesiranju. Sastoje se od staklene membrane koja reaguje na promjene u koncentraciji vodonikovih jona. Ovi senzori su poznati po svojoj tačnosti i pouzdanosti, što ih čini poželjnim izborom za kritične primjene u bioreaktorima.
2. pH senzor bioreaktora: ISFET (ionsko-selektivni tranzistor s efektom polja) pH senzori
ISFET pH senzori su uređaji u čvrstom stanju koji detektuju promjene pH vrijednosti mjerenjem napona na silicijumskom čipu. Nude prednosti kao što su izdržljivost i pogodnost za jednokratnu upotrebu, što ih čini svestranim izborom u bioprocesiranju.
3. pH senzor bioreaktora: referentne elektrode
Referentne elektrode su bitna komponenta pH senzora. One pružaju stabilan referentni potencijal u odnosu na koji staklena elektroda mjeri pH. Izbor referentne elektrode može uticati na performanse senzora, a odabir prave kombinacije je ključan za precizno mjerenje pH vrijednosti.
4. pH senzor bioreaktora: Poređenje tipova senzora
Odabir pravog pH senzora za bioprocesnu primjenu zavisi od faktora kao što su tačnost, izdržljivost i kompatibilnost sa specifičnim zahtjevima procesa. Poređenje različitih tipova senzora pomoći će stručnjacima za bioprocese da donesu informirane odluke pri odabiru opreme za praćenje pH vrijednosti.
pH senzor bioreaktora: Dizajn pH senzora bioreaktora
1. pH senzor bioreaktora: Kućište senzora
Kućište senzora je vanjska ljuska koja štiti unutrašnje komponente od agresivnih uticaja okoline unutar bioreaktora. Prilikom odabira materijala za kućište, bitno je uzeti u obzir faktore kao što su hemijska kompatibilnost, izdržljivost i lakoća čišćenja. Nehrđajući čelik je često korišten materijal zbog svoje otpornosti na koroziju i robusnosti. Oblik i veličina kućišta trebaju biti dizajnirani tako da odgovaraju specifičnim zahtjevima bioreaktora, a istovremeno osiguravaju jednostavnost instalacije i održavanja.
2. pH senzor bioreaktora: Senzorski element
Srce pH senzora je njegov senzorski element.pH senzori bioreaktoraObično se kao senzorski element koristi ili staklena elektroda ili ionski osjetljivi tranzistor s efektom polja (ISFET). Staklene elektrode su poznate po svojoj tačnosti i pouzdanosti, dok ISFET-ovi nude prednosti u smislu minijaturizacije i robusnosti. Izbor između ova dva uveliko zavisi od zahtjeva primjene. Odabir odgovarajućeg rastvora elektrolita unutar senzorskog elementa ključan je za održavanje performansi elektrode tokom vremena.
3. pH senzor bioreaktora: referentna elektroda
Referentna elektroda je neophodna za mjerenje pH vrijednosti jer pruža stabilnu referentnu tačku. Postoje različite vrste referentnih elektroda, uključujući Ag/AgCl i Calomel elektrode. Održavanje uključuje održavanje čistoće spoja referentne elektrode i osiguravanje stabilnosti referentne otopine. Redovna provjera i dopunjavanje referentne otopine je neophodno za održavanje tačnosti.
4. pH senzor bioreaktora: Dizajn spoja
Dizajn spoja pH senzora je ključan za održavanje protoka iona između procesne otopine i referentne elektrode. Ovaj dizajn bi trebao spriječiti začepljenje i minimizirati odstupanje u očitanjima. Izbor materijala spoja i njegova konfiguracija igraju značajnu ulogu u ukupnim performansama senzora.
6. pH senzor bioreaktora: Procedure kalibracije
Kalibracija je ključni korak u osiguravanju tačnih mjerenja pH vrijednosti. pH senzore treba redovno kalibrirati korištenjem standardnih puferskih otopina s poznatim pH vrijednostima. Procedure kalibracije treba strogo slijediti, a zapise o kalibraciji treba održavati radi sljedivosti i kontrole kvalitete.
pH senzor bioreaktora: Instalacija i integracija
1. pH senzor bioreaktora: Postavljanje unutar bioreaktora
Pravilno postavljanje pH senzora unutar bioreaktora je ključno za dobijanje reprezentativnih mjerenja. Senzori trebaju biti strateški postavljeni kako bi pratili varijacije pH vrijednosti u cijeloj posudi. Instalacija također treba uzeti u obzir faktore kao što su orijentacija senzora i udaljenost od miješalice.
2. pH senzor bioreaktora: Povezivanje sa kontrolnim sistemima
pH senzori bioreaktora moraju biti integrirani u kontrolni sistem bioreaktora. To uključuje povezivanje senzora sa odašiljačem ili kontrolerom koji može interpretirati očitanja pH vrijednosti i izvršiti potrebna podešavanja kako bi se održao željeni nivo pH vrijednosti.
3. pH senzor bioreaktora: Razmatranja kabla i konektora
Odabir pravih kablova i konektora ključan je za pouzdan prijenos podataka i dugotrajnost. Kablovi trebaju biti dizajnirani da izdrže teške uvjete unutar bioreaktora, a konektori trebaju biti otporni na koroziju kako bi se održala stabilna električna veza.
pH senzor bioreaktora: Kalibracija i održavanje
1. pH senzor bioreaktora: Postupci kalibracije
Redovna kalibracija je neophodna za osiguranje tačnih mjerenja pH vrijednosti. Učestalost kalibracije zavisi od faktora kao što su stabilnost senzora i kritičnost kontrole pH vrijednosti u procesu. Preporučuje se pridržavanje smjernica proizvođača za postupke kalibracije.
2. pH senzor bioreaktora: Učestalost kalibracije
Učestalost kalibracije treba odrediti na osnovu specifične primjene i stabilnosti senzora. Neki senzori mogu zahtijevati češću kalibraciju, dok drugi mogu održavati tačnost tokom dužih perioda.
3. pH senzor bioreaktora: Čišćenje i održavanje
Pravilno čišćenje i održavanje su neophodni za dugotrajnost i tačnost senzora. Postupke čišćenja treba redovno provoditi kako bi se uklonio biofilm ili naslage koje se mogu nakupiti na površini senzora. Održavanje treba da uključuje i provjeru referentne elektrode i spoja na znakove habanja ili kontaminacije.
4. pH senzor bioreaktora: Rješavanje uobičajenih problema
Uprkos pravilnom dizajnu i održavanju, pH senzori mogu naići na probleme kao što su pomak, šum signala ili onečišćenje elektrode. Trebale bi postojati procedure za rješavanje problema kako bi se ovi problemi brzo identificirali i riješili te kako bi se minimizirali prekidi procesa.
Zaključak
ThepH senzor bioreaktoraje ključni alat u bioprocesiranju, omogućavajući preciznu kontrolu pH nivoa kako bi se optimizirao rast mikroba i prinos proizvoda. Razumijevanje osnovnih principa mjerenja pH i različitih vrsta dostupnih pH senzora omogućava operaterima bioprocesa da donose informirane odluke pri odabiru najprikladnije opreme za svoje primjene. Sa pouzdanim pH senzorima od dobavljača kao što je Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., stručnjaci za bioprocesiranje mogu nastaviti unapređivati područje biotehnologije i efikasno proizvoditi visokokvalitetne proizvode.
Vrijeme objave: 13. septembar 2023.
