赖氨酸发酵过程PH电极使用与维护

邴狄祥

摘要：本文笔者结合赖氨酸发酵生产实践经验，从电极的工作原理、电极的校验及保养入手，并通过电极模拟器的使用，最终保证了PH及溶氧测量的可靠性。

关键词：PH值 溶氧 电极保养 模拟器

中图分类号：TQ922 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）12-0015-02

1 PH电极在赖氨酸行业的应用

PH值是赖氨酸发酵过程中最直接、最灵敏反映过程变化的参数之一，每一种菌体在生长或代谢过程中都有其最适PH值。目前包括笔者厂家在内的多数生产厂家使用的PH测量系统均为2100e变送器搭配465复合电极，如何确保PH值在线测量过程中的可靠性，对PH电极进行科学合理的标定是至关重要的。标定PH电极的过程其实就是用两点确定一条直线的原理确定该PH电极的实际工作曲线，然后将其输入给变送器，使变送器能正确的计算出pH值，如图1所示。实际上现在所谓的标定是指对变送器的标定，电极本身并没有记忆功能。不过最新生产的光学智能PH电极由于在电极内部置入了芯片，真正实现了对PH电极的标定。

2 PH电极的标定

先用蒸馏水冲洗电极，用软纸吸干水份，放入PH7.0（或6.86）的缓冲溶液中，等待一分钟后按CAL键、输入代码1100，按确认键后开始标定，直至出现CAL2后取出电极，用蒸馏水冲洗后用软纸吸干水份，放入PH4.0的缓冲溶液中，等待一分钟后按确认键确认后，等待标定结束。如果标定结果不在工艺要求范围，用PH模拟器进行模拟，查出原因后重新进行标定，直至满足要求。

注意：标定时零点和斜率都在要求范围内，sensoface显示平脸而不是笑脸的原因大多为响应时间长，此时需适当延长等待时间，不要将电极放入缓冲溶液后就开始标定，一定要按标定程序耐心等待一分钟。

2.1 标定结果

表征pH电极的参数有以下两个：（第三个是膜阻抗）斜率90%---105%；零点-10mV---10mV；每个pH相当的mV就是截距，在不同温度下都有标准的截距数，同温下实际截距与标准截距的比值就是斜率。梅特勒电极对斜率的要求是90%---105%。而且在PH电极使用过程中我们发现，如果标定后斜率为88%的话，这个误差用PH模拟器也校正不过来。

2.2 零点的意义

我们可以这样理解，58mV相当于1个PH值，即5.8mV为0.1PH，假如标定后零点为10mV，差不多就相当于0.2的PH的偏差；如果标定后零点为30mV，那么就相当于从培养开始PH显示值就和实测值相差0.52个PH，当然这还不算消罐对PH电极性能产生的影响。

如果对PH电极的标定结果不能同时满足这两个要求，请用PH模拟器进行模拟，查出原因后重新进行标定，直至满足要求。

注意：在培养过程中，一旦发现取样用台式PH计测量值与在线测量值值相差较大，请用PH模拟器模拟，如果模拟结果不好，对变送器进行零点校正以修复偏差；如果模拟结果较好，请检查并校准台式PH计后取样复测，原则上不允许更改PH6.80的正常培养时的设定值。

3 PH电极保养

在电极使用过程中，一定要注意消罐温度对PH电极的影响。当灭菌温度超过130度后，电极将发生不可逆损坏。

（1）将电极浸泡在相应的电解液中。

（2）避免负压，防止料液倒灌入参比体系中，正确的维护确保测量的精度和稳定性

（3）一般性污染：用水、0.1mol/lNaOH或0.1mol/lHCl清洗电极数分钟。

（4）油脂或有机物污染：用丙酮或乙醇清洗电极数秒钟。

（5）硫化物污染（隔膜发黑）：用9892清洗液处理（见5所附使用说明）。使用方法：将电极头部浸泡在溶液中（隔膜应没入溶液中），直到隔膜无色（至少1小时），然后浸泡在3M的KCl中过夜，完全冲洗，重新校准后可使用。

（6）蛋白质污染（隔膜发黄）：用9891清洗液处理（见5所附使用说明）。用法：将电极头部放入溶液中，确保隔膜浸没在溶液中（至少1个小时）。然后用蒸馏水冲洗，重新校准。

（7）护套保压：对于需要加压的465和InPro2000系列电极使用时应注意经常观察护套上的压力表读数。原则上护套内的压力应比反应器内压力高1.5Bar以上。

4 PH模拟器的使用

将电缆线接入PH模拟器，将模拟器旋至7.0Low，观察变送器读数，正常应为7.0，按conf键，输入2222后查看7.0Low、9.0Low、4.0Low电位值进一步确认PH变送器与电缆线的漂移量，正常读数分别为0mv、-116mv、175mv，允许偏差3mv。若偏差较大，对变送器与电缆线进行零点校正以修复偏移量。

校零步骤：将电缆线接入PH模拟器，将模拟器旋至7.0Low后，按CAL输入1001并确认，变送器显示7.0，按确认键确认后，自动进行零点校正。

5 结论

总之，PH值的检测对赖氨酸的发酵过程来说是一个有很重要的影响因素，发酵水平的提升，对PH电极的要求也越来越高。因此，PH电极在赖氨酸发酵行业的合理应用值得我们更加深入细致的研究。

参考文献

[1]张克旭.氨基酸发酵工艺学[M].北京：国轻工业出版社，1998-9（6）：143～147.

[2]梅特勒公司.梅特勒-托利多在线PH计校准规程[Z].2011.