Die korrekte Messung des pH-Werts dient nicht nur dem Einhalten von Grenzwerten; der pH-Wert ist oft auch Führungsgröße für Produktqualität oder wird direkt zum Regeln verwendet. Die Anforderungen an die pH-Messung sind demzufolge sehr hoch und dies über den gesamten Messbereich von vierzehn Größenordnungen. Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit stehen und fallen mit der korrekten Kalibrierung der pH-Messstelle.
Für die Kalibrierung werden weltweit und in allen Branchen pH-Pufferlösungen eingesetzt, die jeweils für einen pH-Wert spezifiziert sind. Nullpunkt und Steigung einer pH-Elektrode sind wichtige Referenzgrößen für die Qualität einer pH-Messung. Zwei verschiedene pH-Pufferlösungen werden eingesetzt, um diese zu ermitteln. Idealerweise liegt der später zu bestimmende pH-Wert zwischen den pH-Werten der pH-Pufferlösungen, die zum Kalibrieren verwendet werden. Auf diese Weiese wird eine optimale Genauigkeit erreicht.
Die Genauigkeit der späteren pH-Messung im Prozess hängt direkt von der Qualität und der Genauigkeit des ausgewiesenen pH-Werts der pH-Pufferlösungen ab. Qualitätspuffer der pH-Werte 2, 4, 7, 9, 9.22, 10 und 12 erfüllen selbst die hohen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie und enthalten ausschließlich FDA-gelistete Konservierungsmittel.
DKD-akkreditiertes permanentesKalibrierlaboratorium
Um Anwendern noch mehr Sicherheit bei der Kalibrierung ihrer pH-Messstellen zu geben, hat sich ein Hersteller von Mess- und Regeltechnik dem anspruchsvollen Akkreditierungsverfahren des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 unterzogen. Die Akkreditierungsstelle erteilte im Mai 2009 die Berechtigung, Kalibrierscheine für pH-Pufferlösungen auszustellen. Diese werden im Kalibrierlaboratorium mit der DAR-Registriernummer DKD-K-52701 in der Produktionsstätte Waldheim bei Dresden erstellt.
Die Akkreditierung bestätigt, dass die Istwerte und die maximalen Abweichungen der hergestellten pH-Pufferlösungen korrekt und rückverfolgbar bestimmt werden. Dabei gilt im Messbereich pH2 bis 10 die kleinste angebbare Messunsicherheit von 0,02 und im Messbereich pH>10 bis 12,5 die kleinste angebbare Messunsicherheit von 0,05. Somit können sich die Kunden auf die pH-Qualitätspuffer verlassen. Es profitieren Anwender aus allen Branchen von der Zuverlässigkeit der Kalibrierlösungen.
Die Kalibrierung im akkreditierten Kalibrierlaboratorium erfolgt bei 20°C mit einer Mehrpunkt-Kalibrierung. Das Glaselektroden-Messsystem wird mit drei Referenz-Pufferlösungen kalibriert und die Kalibrierkennlinie ermittelt. Aus der Kalibrierkennlinie wird der pH-Wert der ausgewiesenen Pufferlösung berechnet. Als Referenzpuffer dienen ausschließlich pH-Pufferlösungen, die auf primäres Referenzmaterial der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) und auf Standard-Referenzmaterial des National Institute of Standards and Technology (NIST) zurückgeführt werden können.
Für jeden ausgelieferten pH-Puffer ist ein Kalibrierschein mit den folgenden Angaben verfügbar:
- Messergebnis der pH-Pufferlösung inklusive der erweiterten Messunsicherheit;
- Chargen-Nummer;
- sämtliche Daten der verwendeten Referenzpuffer, wie Chargen-Nummer, nomineller pH-Wert und Messunsicherheit;
- Datum und Zeit der Kalibrierung;
- Kalibrierzeichen des DKD;
- maximale Lagerfähigkeit und Lagerbedingungen im Rahmen der angegebenen Messunsicherheit;
- quantitative Angaben über die Temperaturabhängigkeit der pH-Werte.
Die Kalibrierscheine können unter Angabe der Chargen-Nummer im Internet heruntergeladen werden. Die Pufferlösungen ergänzen auch das Laborkalibrierkonzept ideal.
Kalibrierkonzept mit Memosens für das Labor
Bei der Memosens-Technologie findet die Konvertierung von analogen in digitale Signale im Inneren des Sensors selbst statt. Aus diesem Grund ist der Sensor die einzige Komponente, die regelmäßig überprüft und kalibriert werden muss. Das Kabel und der Messumformer wirken sich wesentlich geringer auf den Messprozess aus als es bei einem analogen System der Fall ist, das unter anderem empfindlich auf Feuchte und elektromagnetische Störungen reagiert.
Memosens-Sensoren speichern nicht nur Prozessdaten, die für vorausschauende Wartung benutzt werden können, sondern vor allem auch die aktuellen Kalibrierdaten wie beispielsweise Steigung und Nullpunkt der pH-Sensoren. So ist das Laborkalibrierkonzept mit dem Messumformer Liquiline M CM42, Memosens-Sensoren und der Software Memobase möglich geworden.
Dabei beschränkt sich die Kalibrierung verschiedener anlagenweiter pH-Messstellen nur noch darauf, die zu kalibrierende Elektrode aus der Messstelle zu entfernen und durch eine neue – vorkalibrierte – Elektrode zu ersetzen. Die wichtigste Instandhaltungsaufgabe wird anschließend in der komfortablen Umgebung des zur Anlage gehörenden Labors ausgeführt, wo alle erforderlichen Dinge direkt bereitstehen. Dort werden die Sensoren unter optimalen Bedingungen gereinigt, konditioniert und kalibriert.
Die so kalibrierten Sensoren werden an der Messstelle im Prozess nur noch ausgetauscht und sind sofort messbereit. Die an der Messstelle getauschten Sensoren kommen dann ins Labor; so schließt sich der Kreis. Durch ein Sensor-Tagging mit Memoclip wird sichergestellt, dass nur festgelegte Sensoren an bestimmten Messstellen eingesetzt werden.
Die hohen Anforderungen der pH-Messung in der Pharma- und Lebensmittelbranche erfüllen zwei Memosens-Sensoren besonders: Die Glaselektrode Ceragel CPS71D mit zertifizierter Biokompatibilität ist sterilisier- und autoklavierbar. Der glasfreie Isfet-Sensor Tophit CPS471D ist ebenfalls sterilisierbar gemäß EHEDG-Kriterien, autoklavierbar und zertifiziert gemäß 3A-Standard. Sämtliche im Memosens-Sensor gespeicherten Daten liest der Messumformer Liquiline M CM42 aus und benutzt diese zur vorausschauenden Wartung, beispielsweise beim Kalibriertimer oder beim Delta-Steigung-Alarm oder Delta-Nullpunkt-Alarm.
Professionelles Life CycleManagement mit Memobase
Das Laborkalibrierkonzept wird durch die Sensor- und Datenmanagementsoftware Memobase unterstützt. Memobase speichert alle Sensor- und Kalibrierdaten in einer serverfähigen Datenbank. Diese bietet Funktionen zur Visualisierung, zum Reporting und zum Datenexport. So ist ein professionelles Life Cycle Management aller im Prozesseinsatz befindlichen Sensoren möglich. Die Software unterstützt nicht nur pH-Glaselektroden und pH-Isfet-Elektroden, sondern auch Sensoren der Parameter Redox, Leitfähigkeit und Gelöst-Sauerstoff.
Mit diesem Instandhaltungskonzept gehören die Kalibrierung im Feld und die damit verbundenen Schwierigkeiten endgültig der Vergangenheit an. Eine bessere Instandhaltung bedeutet auch, dass die Elektroden zuverlässigere Anzeigewerte liefern und sich ihre Einsatzdauer verlängert.
Für die Kalibrierung werden in allen Branchen pH-Pufferlösungen eingesetzt, die jeweils für einen pH-Wert spezifiziert sind
Die Akkreditierung für die Messgröße pH-Wert durch den DKD zeichnet die Qualität der Pufferlösungen aus