摘要：本文筆者結合賴氨酸發酵生產實踐經驗，從電極的工作原理、電極的校驗及保養入手，并通過電極模擬器的使用，最終保證了PH及溶氧測量的可靠性。


1 PH電極在賴氨酸行業的應用


PH值是賴氨酸發酵過程中最直接、最靈敏反映過程變化的參數之一，每一種菌體在生長或代謝過程中都有其最適PH值。目前包括筆者廠家在內的多數生產廠家使用的PH測量系統均為2100e變送器搭配465復合電極，如何確保PH值在線測量過程中的可靠性，對PH電極進行科學合理的標定是至關重要的。標定PH電極的過程其實就是用兩點確定一條直線的原理確定該PH電極的實際工作曲線，然后將其輸入給變送器，使變送器能正確的計算出pH值，如圖1所示。實際上現在所謂的標定是指對變送器的標定，電極本身并沒有記憶功能。不過最新生產的光學智能PH電極由于在電極內部置入了芯片，真正實現了對PH電極的標定。


2 PH電極的標定


先用蒸餾水沖洗電極，用軟紙吸干水份，放入PH7.0（或6.86）的緩沖溶液中，等待一分鐘后按CAL鍵、輸入代碼1100，按確認鍵后開始標定，直至出現CAL2后取出電極，用蒸餾水沖洗后用軟紙吸干水份，放入PH4.0的緩沖溶液中，等待一分鐘后按確認鍵確認后，等待標定結束。如果標定結果不在工藝要求范圍，用PH模擬器進行模擬，查出原因后重新進行標定，直至滿足要求。

注意：標定時零點和斜率都在要求范圍內，sensoface顯示平臉而不是笑臉的原因大多為響應時間長，此時需適當延長等待時間，不要將電極放入緩沖溶液后就開始標定，一定要按標定程序耐心等待一分鐘。


2.1標定結果


表征pH電極的參數有以下兩個：（第三個是膜阻抗）斜率90%---105%；零點-10mV---10mV；每個pH相當的mV就是截距，在不同溫度下都有標準的截距數，同溫下實際截距與標準截距的比值就是斜率。梅特勒電極對斜率的要求是90%---105%。而且在PH電極使用過程中我們發現，如果標定后斜率為88%的話，這個誤差用PH模擬器也校正不過來。


2.2零點的意義


我們可以這樣理解，58mV相當于1個PH值，即5.8mV為0.1PH，假如標定后零點為10mV，差不多就相當于0.2的PH的偏差；如果標定后零點為30mV，那么就相當于從培養開始PH顯示值就和實測值相差0.52個PH，當然這還不算消罐對PH電極性能產生的影響。


如果對PH電極的標定結果不能同時滿足這兩個要求，請用PH模擬器進行模擬，查出原因后重新進行標定，直至滿足要求。


注意：在培養過程中，一旦發現取樣用臺式PH計測量值與在線測量值值相差較大，請用PH模擬器模擬，如果模擬結果不好，對變送器進行零點校正以修復偏差；如果模擬結果較好，請檢查并校準臺式PH計后取樣復測，原則上不允許更改PH6.80的正常培養時的設定值。


3 PH電極保養


在電極使用過程中，一定要注意消罐溫度對PH電極的影響。當滅菌溫度超過130度后，電極將發生不可逆損壞。


（1）將電極浸泡在相應的電解液中。


（2）避免負壓，防止料液倒灌入參比體系中，正確的維護確保測量的精度和穩定性


（3）一般性污染：用水、0.1mol/lNaOH或0.1mol/lHCl清洗電極數分鐘。


（4）油脂或有機物污染：用丙酮或乙醇清洗電極數秒鐘。


（5）硫化物污染（隔膜發黑）：用9892清洗液處理（見5所附使用說明）。使用方法：將電極頭部浸泡在溶液中（隔膜應沒入溶液中），直到隔膜無色（至少1小時），然后浸泡在3M的KCl中過夜，完全沖洗，重新校準后可使用。


（6）蛋白質污染（隔膜發黃）：用9891清洗液處理（見5所附使用說明）。用法：將電極頭部放入溶液中，確保隔膜浸沒在溶液中（至少1個小時）。然后用蒸餾水沖洗，重新校準。


（7）護套保壓：對于需要加壓的465和InPro2000系列電極使用時應注意經常觀察護套上的壓力表讀數。原則上護套內的壓力應比反應器內壓力高1.5Bar以上。


4 PH模擬器的使用


將電纜線接入PH模擬器，將模擬器旋至7.0Low，觀察變送器讀數，正常應為7.0，按conf鍵，輸入2222后查看7.0Low、9.0Low、4.0Low電位值進一步確認PH變送器與電纜線的漂移量，正常讀數分別為0mv、-116mv、175mv，允許偏差3mv。若偏差較大，對變送器與電纜線進行零點校正以修復偏移量。


校零步驟：將電纜線接入PH模擬器，將模擬器旋至7.0Low后，按CAL輸入1001并確認，變送器顯示7.0，按確認鍵確認后，自動進行零點校正。


5結論


總之，PH值的檢測對賴氨酸的發酵過程來說是一個有很重要的影響因素，發酵水平的提升，對PH電極的要求也越來越高。因此，PH電極在賴氨酸發酵行業的合理應用值得我們更加深入細致的研究。