Czujnik specjalny do wiarygodnych pomiarów pH sera

Pomiar pH sera przy pomocy tradycyjnych czujników posiadających ceramiczne złącze może być kłopotliwy. Ser ma stałą konsystencję oraz zawiera dużo białka i tłuszczu. Podczas pomiarów może dochodzić zatem do uszkodzenia czujnika. Ponadto, stabilizacja wyniku może zajmować dużo czasu i wynik może być niedokładny. Czujnik specjalny InLab Solids Pro-ISM umożliwia pomiar pH sera z odpowiednią precyzją i dokładnością.

Ser jest produktem spożywczym uwielbianym na całym świecie ze względu swoje wysokie wartości odżywcze i długi okres przydatności do spożycia. Wieloetapowy proces produkcji sera, poczynając od etapu zakwaszania mleka, kończąc natomiast na etapie dojrzewania sera, jest monitorowany w zakresie pH, aby zapewnić odpowiednią konsystencję, smak i trwałość gotowego produktu. Dobrą praktyką jest wykonywanie pomiarów pH na każdym etapie procesu produkcji sera. pH jest jednym z parametrów wpływających na fizykochemiczne, biochemiczne, mikrobiologiczne i sensoryczne właściwości sera determinujące jego charakterystyczny smak i konsystencję. Lawrence w swojej publikacji przedstawił zależność pomiędzy pH i zawartością minerałów (wapń), co pokazano na rysunku 2. pH sera Cheddar tradycyjnie mieści się w szerokim zakresie. Jego wyprodukowanie w przeciwieństwie do serów Gouda i Cheshire jest stosunkowo łatwe. pH jest także czynnikiem determinującym matrycę białkową sera. Niższe pH, na przykład, w połączeniu z niską zawartością wapnia sprawia, że ser jest kruchy, jak ser Cheshire, z powodu słabej wewnętrznej matrycy białkowej. Ser szwajcarski posiada stosunkowo wysokie pH oraz wysoką zawartość minerałów i silną matrycę białkową, dzięki czemu jego konsystencja nabiera sprężystości. Wartość pH sera pozwala ustalić warunki przechowywania, co jest konieczne z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności.

Problemy pomiarowe
Wiarygodność i dokładność pomiaru pH zależy od dwóch czynników: oddziaływania pomiędzy membraną detekcyjną elektrody i próbką oraz prawidłowego mieszania się elektrolitu referencyjnego z próbką w trakcie pomiaru. Jeśli którekolwiek z tych kryteriów nie jest spełnione, użytkownik będzie obserwował niestabilne odczyty i będzie długo oczekiwał na wynik. Próbki sera z uwagi na swoją twardą konsystencję stawiają przed czujnikiem specjalne wyzwania. Czujnik powinien się łatwo wkłuwać w próbkę, aby zapewnić odpowiedni kontakt pomiędzy próbką i membraną i zainicjować sygnał. Delikatne sferyczne membrany detekcyjne mogą pękać podczas pomiaru. Ponadto, w przypadku tradycyjnego czujnika pH wymagającego uzupełniania elektrolitu wysoka zawartość tłuszczu w próbkach sera utrudnia mieszanie się wypływającego wodnego roztworu elektrolitu ze składnikami próbki i w związku z tym uzyskanie stabilnego sygnału w tych warunkach jest utrudnione. Tłuszcz i białko gromadzą się ponadto na powierzchni membrany czujnika, uniemożliwiając kontakt próbki z membraną. Konsekwencją tego jest długi czas odpowiedzi czujnika i niedokładne wyniki. Dodatkowo, gdy białka z próbki oddziałują z elektrolitem referencyjnym, może dochodzić do ich strącania. Wytrącające się białko blokuje typowe złącze z ceramicznym spiekiem, uniemożliwiając dalsze mieszanie się elektrolitu z próbką, co prowadzi do błędów pomiarowych.

Specjalny czujnik do wiarygodnych pomiarów pH
Czujnik InLab Solids Pro-ISM (rysunek 1) jest dedykowany do pomiarów pH z odpowiednią dokładnością i precyzją. Czujnik posiada wbudowany czujnik temperatury. Wyposażono go również w technologię inteligentnego zarządzania czujnikiem (ISM), dzięki czemu użytkownicy mogą gromadzić wszystkie kluczowe parametry pomiarowe. Membrana detekcyjna czujnika jest wykonana ze szkła niskotemperaturowego (LoT), które posiada niski opor i szybko dostarcza wyniki pomiarów. Końcówka czujnika ma kształt włóczni i jest wykonana ze szkła hartowanego, dlatego czujnik można wkłuwać bezpośrednio w stałe próbki sera bez ryzyka jego uszkodzenia. System referencyjny XerolytR EXTRA ze stałym elektrolitem nie wymaga uzupełniania i ma dwie zalety: jego otwarte złącze nie blokuje się, stąd nie ma ryzyka gromadzenia się w nim białek; czujnik oddziałuje z próbką poprzez dyfundujące jony, eliminując problemy związane z niemieszaniem się wodnego elektrolitu referencyjnego z próbką. Specjalna konstrukcja i zaawansowana technologia czujnika umożliwia bezpośrednie badanie stałych próbek sera. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia wiarygodności i powtarzalności procesów produkcji oraz kontroli jakości sera.

Procedura i metoda
Wykalibruj czujnik przy pomocy buforów o pH obejmującym zakres pomiarowy. Wykonaj dwupunktową kalibrację elektrody, używając roztworów buforowych o pH 4.01 i 7.00. Zapisz wartość nachylenia i przesunięcia dla elektrody. Wartość nachylenia 95–105% i przesunięcia 0 +/- 30 mV gwarantuje wiarygodny pomiar. Zmierz pH, zanurzając końcówkę elektrody w próbce. Powtórz pomiar w rożnych miejscach w celu uzyskania reprezentatywnego odczytu pH. Odchylenie standardowe w zakresie +/- 0.05 jednostki pH oznacza zadowalającą zmienność pomiaru pH próbki. Odpowiednia staranność i postępowanie z czujnikiem pozwala utrzymać optymalny czas odpowiedzi podczas pomiaru pH.

Wyniki
Typowe wyniki pomiarów pH (wykonanych trzykrotnie) dla rożnych rodzajów sera przy pomocy czujnika InLab Solids Pro-ISM i pH-metru S400 SevenExcellence METTLER TOLEDO zamieszczono w tabeli 1. Odchylenie standardowe dla wszystkich próbek wynoszące +/- 0.05 jednostki pH oznacza zadowalającą zmienność. Średni czas odpowiedzi czujnika poniżej jednej minuty potwierdza jego prawidłowe działanie.

Wnioski
Ergonomiczna konstrukcja czujnika InLab Solids Pro-ISM sprawia, że jest on odpowiedni do pomiarów pH sera z odpowiednią dokładnością i precyzją. Czujnik posiada otwarte złącze eliminujące problem blokowania czujnika, a jego krótki czas odpowiedzi wynika z lepszego kontaktu z próbką ze względu na dyfuzję jonów do próbki. Stożkowa końcówka elektrody pH z łatwością penetruje próbkę sera. Dzięki temu membrana ma odpowiedni kontakt z próbką, gwarantując prawidłowy wynik pH i eliminując potencjalne źródło błędu. Czujnik InLab Solids Pro-ISM skutecznie eliminuje problemy występujące podczas pomiarów próbek sera i innych próbek o półstałej konsystencji.