Sensori di ossigeno disciolto, di CO₂ disciolta e di ozono disciolto

Cos'è l'ossigeno (O₂) disciolto?

L'ossigeno disciolto è il livello di ossigeno libero, non composto, presente nell'acqua o in altri liquidi.

Perché si misura l'ossigeno disciolto?

Corretti livelli di ossigeno sono importanti in molti processi nella biotecnologia, nello sviluppo farmaceutico, nel settore di alimenti e bevande, nella produzione di sostanze chimiche e nel trattamento dell’acqua e delle acque reflue. La misura in linea per il monitoraggio dell'ossigeno disciolto è fondamentale per ottimizzare la qualità e la resa del prodotto, riducendo i costi e garantendo la sicurezza del processo.

Cos'è un misuratore di ossigeno disciolto?

Un misuratore di ossigeno disciolto METTLER TOLEDO rileva in tempo reale e senza interruzioni il livello di ossigeno disciolto nell'acqua o in altri liquidi. In funzione del tipo di applicazione e del settore, la concentrazione di ossigeno disciolto viene indicata in numeri relativi (ad esempio, percentuale di saturazione, percentuale di volume, percentuale di ossigeno disciolto, ppm) o in numeri assoluti (ad esempio, mg/l o mmol/l). I sensori di O₂ disciolto sono dotati di una tecnologia ottica all'avanguardia che combina la massima accuratezza con una manutenzione ridotta.

Come funziona un misuratore di ossigeno disciolto?

METTLER TOLEDO propone due diversi tipi di sensori di ossigeno: amperometrico e ottico.

Sensore amperometrico: il sensore di ossigeno disciolto utilizza una membrana permeabile ai gas per separare il campione dalla cella elettrochimica interna. L'ossigeno si diffonde attraverso la membrana in maniera direttamente proporzionale alla pressione parziale dell'ossigeno nel liquido all'esterno del sensore. Il catodo e l'anodo all'interno della sonda sono polarizzati con una tensione in modo da consentire la reazione elettrochimica dell'ossigeno. Al catodo si ha la riduzione dell'ossigeno, mentre l'anodo viene ossidato, producendo una piccola quantità di corrente direttamente proporzionale alla quantità di ossigeno che reagisce. Inoltre, il sensore di ossigeno disciolto utilizza il valore della temperatura per convertire il segnale di pressione parziale dell'ossigeno in un valore di concentrazione di ossigeno disciolto, compensando la mutevole solubilità dell'ossigeno con la temperatura.

Sensore ottico: le sonde di ossigeno disciolto che utilizzano la tecnologia ottica per effettuare misure contengono uno strato sensibile all'ossigeno in grado di emettere fluorescenza. Questo strato assorbe la luce proveniente da un LED presente nel sensore e poi la rilascia sotto forma di fluorescenza. La quantità di fluorescenza dipende dal livello di ossigeno presente nel mezzo campione.

Come si tara un sensore di ossigeno disciolto?

Ogni misuratore di ossigeno disciolto ha la propria pendenza e il proprio punto di zero. Entrambi i valori sono soggetti a variazioni. Per garantire un'elevata accuratezza di misura del sensore di ossigeno disciolto, la taratura deve essere effettuata dopo ogni sostituzione di una o più parti di ricambio del sensore. La taratura di un sensore di ossigeno disciolto si effettua come taratura a 1 punto o a 2 punti. Per la taratura a 1 punto il normale mezzo di taratura è l'aria, mentre per una taratura a 2 punti si deve utilizzare un ulteriore gas con lo 0% di ossigeno, generalmente l'azoto puro.

Cos'è l'anidride carbonica (CO₂) disciolta?

L'anidride carbonica disciolta è la quantità di CO₂ presente in acqua o in altri liquidi.

Generalmente, l'anidride carbonica si presenta sotto forma di gas. Pertanto, la misura in linea e sulla linea di anidride carbonica nei processi è un'indicazione della pressione che l'anidride carbonica esercita nel gas o nel liquido in cui è disciolta.

Come si misura la CO₂ disciolta?

L'anidride carbonica disciolta si misura con un sensore di anidride carbonica disciolta.

In funzione del tipo di applicazione e del settore, il contenuto di CO₂ disciolta viene espresso in unità diverse.

Cos'è un sensore di CO₂ disciolta?

Un sensore di anidride carbonica disciolta è un sensore analitico che misura l'anidride carbonica disciolta. Le sonde di CO₂ disciolta di METTLER TOLEDO offrono un accurato sistema operante in tempo reale che consente di comprendere meglio i processi di coltura cellulare e fermentazione critici. Le informazioni misurate dal sensore di CO₂ disciolta offrono informazioni sul metabolismo cellulare e su altri cambiamenti che avvengono all'interno del bioreattore.

Come funziona un sensore di CO₂ disciolta?

La sonda di CO₂ disciolta METTLER TOLEDO fornisce misure in linea e valori di CO₂ in tempo reale basati sulla tecnologia del principio di Severinghaus, che sfrutta la correlazione tra l'anidride carbonica disciolta e il pH di un liquido. Il dispositivo di rilevamento è un elettrodo di pH potenziato, separato dai fluidi di misura tramite una membrana permeabile ai gas riempita di elettrolita. La CO₂ si diffonde attraverso la membrana e nell'elettrolita interno del sensore di anidride carbonica disciolta, dove si bilancia con ioni biocarbonati, alterando il valore di pH. La variazione relativa nel valore di pH dell’elettrolita viene poi misurata dall'elettrodo di pH potenziato e correlata alla CO₂.

Come si tara un sensore di CO₂ disciolta?

Il processo di taratura di una sonda di CO₂ disciolta si articola in due fasi. La prima consiste nella taratura dell'elettrodo di pH in soluzioni tampone pH senza il corpo membrana. In questa fase si tarano la pendenza e il punto di zero dell'elettrodo di pH. La seconda fase della taratura di un sensore di CO₂ disciolta, nota come taratura del processo, è un passaggio fondamentale successivo alla sterilizzazione. In essa verrà corretta la lieve deviazione dell'elettrodo di pH rilevata dopo la sterilizzazione.

Cos'è l'ozono disciolto?

L'ozono è un gas altamente ossidante che viene iniettato nell'acqua o generato elettroliticamente nell'acqua stressa. L'ozono disciolto torna sotto forma di ossigeno innocuo molto rapidamente, a seconda della temperatura e del pH dell'acqua, quindi deve essere generato e misurato subito dopo il processo.

Come si misura l'ozono disciolto?

L'ozono disciolto si misura con un sensore di ozono disciolto.

Cos'è un sensore di ozono disciolto?

Un sensore di ozono disciolto è un sensore analitico che misura l'ozono disciolto.

Come funziona un sensore di ozono disciolto?

La sonda di ozono disciolto utilizza una membrana permeabile ai gas per separare il campione dalla cella elettrochimica interna. L'ozono si diffonde attraverso la membrana in maniera direttamente proporzionale alla pressione parziale dell'ozono all'esterno del sensore di ozono disciolto. Il catodo (elettrodo dal quale la corrente convenzionale lascia un dispositivo elettrico polarizzato) e l'anodo (elettrodo dal quale la corrente convenzionale fluisce in un dispositivo elettrico polarizzato) presenti all'interno della sonda sono polarizzati con una tensione in modo da consentire la reazione elettrochimica dell'ozono. Al catodo si ha la riduzione dell'ozono mentre l'anodo viene ossidato, producendo una piccola quantità di corrente direttamente proporzionale alla quantità di ozono che reagisce. Il catodo è dotato di un elettrodo di protezione che lo circonda. Inoltre, il sensore di ozono disciolto utilizza il valore della temperatura per convertire il segnale di pressione parziale dell'ozono in un valore di concentrazione di ozono disciolto, compensando la mutevole solubilità dell'ozono con la temperatura.

Come si tara un sensore di ozono disciolto?

La taratura di un sensore di ozono disciolto calcola nuove costanti di taratura per il sensore (corrente nulla e pendenza). Pertanto, sul sensore di ozono disciolto devono essere effettuate una taratura del processo con corrente nulla e una taratura del processo della pendenza.

Per la maggior parte delle applicazioni, l'aria o l'acqua non ozonizzata servono e rappresentano l'ambiente standard più affidabile per la taratura della corrente nulla.