高溫電極的描述

1.1　耐受溫度

發(fā)酵過程滅菌溫度一般達到 120℃，持續(xù)30min。這就需要pH電極可耐受發(fā)酵罐內原位高溫高壓蒸汽滅菌，耐受溫度至少達到125℃。例如梅特勒-托利多Inpro3030/3000原位滅菌耐受溫度可達130℃以上。滿足滅菌耐受溫度是pH電極正確選用的基本條件，選擇不當不僅帶來經(jīng)濟損失而且使實驗無法進行。

1.2　壓力

充液型電極在使用過程中一般都加有0.5MPa的壓力（復合凝膠電極不考慮加壓問題），與發(fā)酵罐內形成正壓以利于測量和防止電極污染?？紤]到空氣管線及發(fā)酵罐使用壓力，電極耐壓應達到0.4MPa。

1.3　電極結構

pH測量需要一根測量電極和一根參比電極，但在多數(shù)情況下是做成復合電極，把測量電極和參比電極合二為一。產(chǎn)品為三合一電極，把溫度探頭和復合電極合在一起，這樣就可以對pH 值進行自動溫度補償。除上述參數(shù)外，還要根據(jù)具體情況如pH值測量范圍、測量精度、尺寸大小等參數(shù)合理選擇。

2　使用與維護

2.1　使用前的準備工作

(1)使用前取下電極裝有浸泡液的保護浸泡瓶或塑料套。將電極測量端浸在蒸餾水中清洗，然后取出用濾紙吸干殘留蒸餾水。

(2)觀察敏感球跑內部是否全部充滿液體，如發(fā)現(xiàn)有氣泡，則應將電極向下輕輕甩動（象甩體溫計），以消除敏感球泡內的氣泡，否則將影響測試精度。

(3)加液型 pH 復合電極應取下加液孔小塞子，當罐內溶液的高度低于外觀的 3/4 時，應及時加入電解液（3M KCL）。

(4)將電極裝入保護套內，如需加壓用專業(yè)氣筒打壓至0.5MPa。

2.2校準傳感器的校準

在發(fā)酵罐外進行，將pH電極浸沒到含有一種或多種標準緩沖液的適當容器中進行校準。一般進行兩點校準，零點選用6.86（或7.00）標準緩沖溶液，斜率要視發(fā)酵過程應用在酸性還是堿性環(huán)境，酸性選用4.00標準緩沖溶液，堿性選用9.18標準緩沖溶液。上述校準過程必須保證緩沖溶液溫度為25℃。緩沖液溫度改變，校準標準值要相應變化。

2.3　使用

在實際使用過程中，pH 電極可能會存在以下問題：靈敏度/斜率下降，響應遲緩，噪聲干擾以及機械破壞。

(1)靈敏度/斜率：在pH和探頭的電極電位之間存在一定的理論關系即能斯特方程。新的探頭可接近其理論斜率（即25℃下每pH單位的電極電位為59mV），但隨著電極的老化或污染，靈敏度會不斷下降。大多數(shù)的pH計或放大器能控制并改變其將電壓信號轉變?yōu)閜H讀數(shù)的靈敏度（通常標記為斜率或靈敏度），可由mV或溫度來定標（因為溫度是理論上影響斜率的唯一因素）。下圖表示了當靈敏度控制發(fā)生設置錯誤時的情況。將系統(tǒng)進行某種 pH校準后，再用一種或多種緩沖液進行檢驗。與預期結果不同的是，pH計的讀數(shù)會系統(tǒng)性地偏離已知緩沖液的pH值，如圖中虛線所示，如果所得到的線比較陡說明斜率設置過低；如果所得的線比較平緩，則說明斜率設置過高。如果斜率/靈敏度的控制必須設置在遠低于理論值的pH值，才能使pH電極能夠按照圖中所示的實線來工作時，說明該系統(tǒng)的靈敏度較差，考慮更換電極。