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B Theorie der Parameterregelung
B.2 Messung und Regelung des pH-Werts
Messung des pH-Werts
Um den pH-Wert einer Lösung zu messen, muss der gut durchtränkte pH-Sensor mit
einer LED mit modulierten Lichtimpulsen bestrahlt werden. Der Lichtimpuls regt den
Sensor an, wodurch die beiden Luminophore ähnlich modulierte Signale aussenden.
Infolge der unterschiedlichen Abklingzeit der Luminophore sind die Antwortsignale zu-
einander verzögert. Dies zeigt sich in Form einer Phasenwinkeldifferenz. Da die Abklingzeit
des einen Luminophors gemäß der tatsächlichen pH-Umgebung variiert, kann der Pha-
senwinkel zwischen den Antwortsignalen zur Berechnung des pH-Werts verwendet
werden.
Um den Phasenwinkel in einen pH-Messwert zu überführen wird eine Transferfunktion
verwendet. Die Transferfunktion enthält einen Parametersatz (Kalibrierungswerte), die
spezifisch für eine Sensorcharge sind: cmin, cmax, cpH0 und cdpH. Ein fünfter Kalibrier-
wert ist ctemp, die Temperatur, bei welcher der Sensor kalibriert wurde und die für eine
optimale Leistungsfähigkeit verwendet werden sollte. Alle Kalibrierwerte sind auf einem
Etikett auf dem Cellbag Bioreaktor eingetragen.
Kompensation für Licht- und Temperaturempfindlichkeit
Der Sensor unterliegt einer Photobleichung; d. h. seine Eigenschaften werden von Licht
beeinflusst. Dies betrifft auch das Licht der zur Messung verwendeten LED. Photobleichung
führt zu einem Intensitätsverlust (Amplitude) und einem Anstieg des Phasenwinkels (ab-
nehmender pH-Messwert).
Die LED-Ausgabe wird automatisch reguliert, um eine geeignete Amplitude für optimale
Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Sensors zu liefern.
Der Sensor ist auch temperaturempfindlich. Das pHOPT-Modul enthält eine Temperatur-
kompensierung, die innerhalb weniger ºC um die Kalibriertemperatur effektiv ist.
Offset-Kalibrierung
Eine Offset-Kalibrierung nach
cpH0-Kalibrierwert. Die anderen Kalibrierwerte bleiben während der Kultivierung konstant
.
Regelung des pH-Werts
Der pH-Wert wird auf eine der folgenden Weisen geregelt:
•
•
Es gibt einen Regelalgorithmus mit PID-Einstellungen für die Säure-/Base-Regelung und
einen weiteren Algorithmus für die CO
hierfür ist die unterschiedliche Dynamik in der Flüssig- und Gasphase. Wird die kombi-
nierte CO
diejenigen der Säure-/Base-Regelung verwendet (bei nicht aktiver Säureregelung).
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Zugabe von Säure und Base
Zugabe von CO
-Gas und Base
2
/Base-Regelung verwendet, dann werden für die Einstellungen bei der Base
2
Einstellen der pHOPT-Parameter, auf Seite 154
-Regelung mit anderen PID-Einstellungen. Grund
2
WAVE Bioreactor 200 und 500/1000 Bedienungsanleitung 28-9846-81 AD
ändert den
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