Problèmes courants liés à l'utilisation de capteurs de pH

Problèmes courants liés à l'utilisation de capteurs de pH

Dans la pratique, les problèmes suivants peuvent exister dans les capteurs de pH : sensibilité/pente réduite, réponse lente, signaux de bruit et dommages chimiques.

(1) Sensibilité/pente : Il existe une certaine relation théorique entre le pH et le potentiel d'électrode de la sonde (voir l'équation de Nernst susmentionnée).

Les sondes de pH neuves peuvent se rapprocher de leur pente théorique (soit un potentiel d'électrode de 59 mV par unité de pH à 25 °C), mais leur sensibilité diminue avec le temps ou la destruction de la sonde. La plupart des pH-mètres ou amplificateurs peuvent contrôler et faire varier leur sensibilité pour convertir le signal de tension en une mesure de pH (généralement appelée pente ou sensibilité), qui peut être étalonnée en mV ou en température (la température étant le seul facteur influençant théoriquement la pente). Il est important de noter que cela diffère du « réglage du tampon » ou du « contrôle du zéro ».

Le système est étalonné à un pH donné (contrôlé par un paramètre tampon), puis vérifié avec un ou plusieurs tampons. Contrairement au résultat attendu, la mesure du pH-mètre s'écartera systématiquement du pH du tampon connu.

Si la ligne obtenue est plus raide, la pente est réglée trop basse ; si la ligne obtenue est plus plate, la pente est réglée trop haute.

(2) Nettoyage : La sonde de pH doit être nettoyée lorsqu'elle présente une réponse retardée ou une sensibilité réduite. La détérioration de la sonde de pH est principalement due à la contamination du bouchon poreux par des substances présentes dans le bouillon de fermentation, qui passeront du blanc au brun ou au noir en cas de contamination.

Pour éviter toute contamination, la sonde de pH peut être immergée dans une solution de HCl à 10 mmol/L, ce qui ne l'endommagera pas (cela peut également servir à la stocker régulièrement entre les analyses). L'ajout de pepsine permet parfois d'éviter la précipitation des protéines.

Si le traitement au HCl ne fonctionne pas, les deux méthodes suivantes peuvent être essayées, bien qu'elles comportent un risque d'endommagement de la sonde de pH. Immerger la sonde de pH dans une solution d'H₂O₂ à environ 1 % pendant 1 à 2 heures ; ou procéder à un nettoyage mécanique doux du bouchon poreux, c'est-à-dire utiliser une lame tranchante pour gratter les dépôts sur la surface extérieure.

(3) Interférence électrique : L'impédance élevée du pH-mètre et de la ligne d'amplification peut créer des problèmes qui rendent la sonde de pH plus sensible au bruit provenant des tensions induites par les entrées de champ parasite d'autres équipements électriques et plus sensible aux réponses erronées causées par des traces de fuite de courant entre les deux bornes contenant le signal de la sonde de pH.

C'est pourquoi le fabricant du capteur de pH ou du pH-mètre fournit des conducteurs et des bornes blindés spéciaux. En cas de bruit excessif, le câble de la sonde de pH peut être éloigné des autres fils pour le réduire. Le moteur de l'agitateur peut être une source d'interférences ; pour le vérifier, arrêtez-le quelques secondes.

Les pics sur le tracé du pH correspondent à la mise en marche ou à l'arrêt du circuit de chauffage (l'activation peut être constatée par un voyant lumineux ou par le bruit du relais de commutation dans l'unité de commande du chauffage). Un bruit ou des mesures inexactes après l'autoclavage peuvent refléter une contamination des bornes et des fils causée par la condensation de la vapeur pendant le processus de stérilisation.

(4) Protection contre les dommages mécaniques : les sondes de pH sont fragiles et peuvent facilement se briser lors de l'installation et du nettoyage du fermenteur. Il est donc recommandé de les insérer ultérieurement lors de la préparation du fermenteur (lorsqu'un étalonnage est nécessaire) et de les retirer après utilisation (démontage de la cuve). De nombreux cas de rupture de sonde sont dus au soulèvement du dessus du fermenteur sans avoir retiré la sonde.

Pour éviter la casse de la sonde pendant le stockage entre les analyses, une méthode simple consiste à placer le capteur dans un cylindre de mesure en plastique contenant une solution spéciale.

Choisissez une taille de cylindre adaptée afin que la partie la plus large de la sonde puisse également être placée, avec la partie de détection sphérique suspendue au-dessus du fond (par exemple, un bouchon de coton peut être inséré dans le fond du cylindre), et de préférence avec le cylindre fixé par une pince.