PHセンサーの使用に関する問題
実際の使用では、pH センサーでは、感度/傾斜の低下、応答の鈍化、信号ノイズ、化学的損傷などの問題が発生する可能性があります。
(1) 感度/速度勾配: pH とプローブの電極電位の間には、一定の理論的関係があります (前述のネルンストの式を参照)。新しい pH プローブは、理論勾配 (つまり、25 度で pH 単位あたり 59 mv の電極電位) に近づくことができますが、プローブが古くなるか破損すると、感度は低下し続けます。ほとんどの pH メーターまたはアンプは、電圧信号を pH 値に変換する際の感度 (多くの場合、勾配または感度と表記されます) を制御および変更することができ、mv または温度で較正できます (温度は、理論的に勾配に影響を与える唯一の要因であるため)。これは、「バッファー設定」または「ゼロ制御」と同じではないことに注意することが重要です。システムは、ある pH (バッファー設定によって制御) に較正され、次に 1 つ以上のバッファーでテストされます。予想される結果とは異なり、pH メーターの測定値は、既知のバッファーの pH から系統的に逸脱します。結果の線が急峻な場合は、勾配が低すぎる設定です。結果の線が緩やかな場合は、勾配が高すぎる設定です。
(2) 洗浄: pH プローブの応答が遅れたり、感度が低下したりした場合は、洗浄する必要があります。pH プローブが劣化する主な原因は、発酵ブロス内の物質による多孔質プラグの汚染です。多孔質プラグは、汚染されると白から茶色または黒に変わります。汚染を防ぐために、pH プローブを 10 mmol/L HCl 溶液に浸すことができます。これにより、pH センサーが損傷することはありません (これは、実行間の pH プローブの定期的な保管にも使用できます)。ペプシンを追加すると、タンパク質の沈着物が除去されることがあります。HCl 処理が機能しない場合は、次の 2 つの方法を試してください。これらはある程度効果的ですが、pH プローブを損傷するリスクが多少あります。pH プローブを約 1% H2O2 溶液に約 1 ～ 2 時間浸すか、多孔質プラグを機械的に穏やかに洗浄します (つまり、鋭利な刃を使用して外表面から沈着物を削り取ります)。
(3) 電気干渉: pH メーターの高インピーダンスおよび増幅回路は、他の電気機器の浮遊磁場入口からの誘導電圧によって生じるノイズや、pH プローブ信号を含む 2 つの端子間のトレース電流漏れによって生じる誤った応答に対して pH プローブをより敏感にする問題を引き起こす可能性があります。このため、pH センサーまたは pH メーターの製造元は、特別なシールド付きリード線と端子を提供しています。過度のノイズが存在する場合は、pH プローブのリード線を他の配線から離してノイズを減らすことができます。スターラー モーターが干渉源である可能性があります。モーターを数秒間オフにすることで確認できます。pH トレースのスパイクは、ヒーター回路の開閉に対応しています (切り替えは、ランプまたはヒーター制御ユニットのリレー切り替え音で確認できます)。オートクレーブ後のノイズまたは不正確な読み取りは、滅菌プロセス中の蒸気凝縮によって端子と配線が汚染されたことを反映している可能性があります。
(4) 機械的損傷の防止: pH プローブは非常に壊れやすく、発酵槽の設置および洗浄中に簡単に壊れる可能性があります。これらの理由から、pH プローブは発酵槽の準備の後の段階 (校正が必要な場合) で挿入し、使用後に分解するときには (タンクの下へ) まず pH プローブを取り外すことをお勧めします。多くの場合、センサーを取り外さずに発酵槽の上部を持ち上げるとセンサーが破損します。実行間の保管中にプローブが破損するのを防ぐ簡単な方法は、特殊な溶液を入れたプラスチック製のメスシリンダーにセンサーを入れることです。プローブの幅の広い部分が収まり、球形の検出部位が底から上に吊り下げられる (たとえば、綿のプラグをシリンダーの底に挿入できる) ように適切なサイズのシリンダーを選択し、シリンダーをクランプで固定することをお勧めします。
