pH – mérés élelmiszerekben: problémák és lehetőségek

Az élelmiszeriparban gyakran használandó a pH-mérés. Viszont ez nem is olyan egyszerű feladat. Problémát maga a mérendő minták okozzák, – annyira különböző tulajdonságúak, hogy az általános szabályok és az egyszerű megoldások nem mindig működnek. Cikkünkben megpróbálunk segíteni a probléma megoldásában, bemutatva a legújabb technikai vívmányokat az élelmiszeripari pH-mérésben.

Röviden a problémáról

A pH-mérést általában folyékony állapotú mintákban szokták végezni, de az élelmiszeripari felhasználásoknál már szükséges mérni pH-t félkemény anyagokban is (például, sajtban, túróban, lekvárban, majonézben stb.), vagy akár eléggé kemény állapotú mintákban, mint például a hús, kolbász, kemény sajt.

A minta halmazállapotának a változása nagyon komoly feladat elé teszi a pH-mérési technikát.

Mivel a pH-mérő érzékelője egy kb. 100 mikron vastagságú üvegből készült felület, érthető, hogy az első nehézség ebből adódik.

Fontos, hogy a mérés alatt a pH-elektróda membránja ne törjön össze.

Ez nem csak az elektróda elvesztéséhez vezethet, de nagyobb kárt is okozhat, például, ha mérés közben egy több száz literes üstben lévő termékbe kerül be üvegszilánk, tönkretéve azt.

Nagyon fontos feladat a referencia elektróda normális működésének a biztosítása.

A referencia elektróda belsejében lévő ezüst/ezüst klorid rendszer egy fix összetételű oldatban van a stabil potenciál biztosítása céljából.

Ezt az oldatot egy só-híd segítségével csatlakoztatják a mérendő mintával. Ez a só-híd a gyenge pontja a legtöbb pH-elektródának.

Az élelmiszerekben lévő fehérjék és zsírok zavarják, mint a só-híd működését, mint a pH-elektróda felületének az érzékenységét.

Ezért minden mérés után el kell távolítani a pH-elektróda teljes felületéről (a membránról és a só-híd kimenetéről) a fehérje és más organikus anyagmaradványokat.

Tehát az elektróda minden részének ellenállónak kell lenni a megfelelő tisztítószerekkel szemben.

A megfelelő higiéniai szabályok (HCCP) betartásához, nem csak az elektróda, de a műszer is tisztítható kivitelben kell, hogy legyen.

Az említett problémák megoldásához magas szintű tudás szükséges, ezért is nem nagyon sok cég gyárt élelmiszeripari pH- elektródákat és pH-mérőket.

Miben különbözik az élelmiszeripari üveg pH-elektróda a klasszikustól?

Az élelmiszeripari pH- elektródák általában nem gömb alakú pH-érzékelővel gyártják, hanem kúpos formájúval.

Az elektróda egész teste áramvonalas, sima, kónikus, mint egy golyó (nézd a képet).

Az ilyen forma megkönnyíti az elektróda behatolását a sűrűbb folyadékokba és a félkemény kocsonyás anyagokba, például sajtokba, főtt ételekbe.

A húsok és kemény sajtok méréséhez egy vágó, éles, kúpos előrész is segíti és védi az üveg membránt a töréstől.

A só-hidat különleges pórusos struktúrájú műanyagból készítik, amely megvédi az ion-csatornát az eldugulástól, mindamellett könnyen tisztítható.

A referencia oldatban használt elektrolit vagy nem tartalmaz ezüst-kloridot (általában ezt azért adagolják az oldatba, hogy az elektródából ne oldódjon be az ezüst klorid), vagy kettős diffúziós átmenetű referencia elektródát alkalmaznak, amelynek a mintával érintkező oldata nem tartalmaz ezüst-kloridot.

Az ezüst kloridot azért kel kerülni, mert egyes élelmiszerek esetében nem megengedett a jelenléte.

Az elektróda testét törés és vegyszerálló műanyagból készítik (például, PVC, epoxy gyanta). Ilyen testű elektróda könnyen tisztítható.

Az élelmiszeripari pH-elektróda tisztítására speciális sósav és pepszin tartalmú tisztító folyadékot használnak.

A pepszin lebontja a fehérjéket és az üveg elektróda felülete aktiválódik a következő mérés előtt.

A savas pepszines oldaton kívül, használnak még lúgos fehérje oldó oldatot (hipó -alapú) és tisztító – fertőtlenítő oldatot (főleg vér-tartamú húsok mérése után).

Erre oda kell figyelni a felhasználónak, mert a tisztító oldatok nélkül a mérés folyamata lelassul és ebből kifolyólag még nő a pontatlanság is.

Élelmiszeripari pH-mérők üveg pH-elektródákkal.

Mivel az élelmiszeripari követelmények elég magasak, a megfelelő pH-mérők bruttó ára is 100 ezer forint felett van (Például, a képen látható HI 99161 pH mérő bruttó ára 135 000 Ft).

A vásárlónak figyelni kell arra, mi tartozik a pH-mérő készletéhez. Elvárható, hogy kezdettől legyen a felhasználónak jó minőségű és elegendő kalibráló puffer oldata.

Megjegyzem, a pH-mérést nem lehet pontosabban elvégezni, mint amilyen pontosságú puffert használunk a kalibrációhoz.

Egyes esetekben az élelmiszergyártás minőségi ellenőrzéséhez minőségi bizonylattal ellátott pufferek szükségesek.

Nagyon fontos, hogy a műszerhez legyen élelmiszeripari tisztító oldat, amely függ a mérendő minták típusától.

Mivel minden mérés után tisztinai kell a pH-mérőt, a tisztítóoldat gyorsabban fogy, mint a puffer oldat, ezért érdemes egyből legalább 500 ml-t rendelni belőle, mert az utánrendeléssel már drágábban jön ki egy flakon ára.

Új irány a pH-mérésben: üveg nélküli ISFET pH elektródák és pH-mérők

Az ISFET szilícium pH elektróda egy új pH-mérési technika, amely kizárja azokat a problémákat, melyeket az üveg pH-membrán törékenysége okoz.

Ezeknél az elektródáknál a pH érzékenységet biztosító réteg egy szilícium tranzisztor felületén van.

Mivel maga a tranzisztor rozsdamentes acél csőbe van beépítve, ezért szinte törhetetlen.

Az ISFET pH elektródákat különböző formákban gyártják (szúró pH-elektródok, kis átmérőjű és hosszú szárú pH-elektródák, lapos végű pH-elektródák stb.) ezért kitűnően használhatók az élelmiszeriparban is.

Van olyan erős fogantyúba beszerelt ISFET szúró pH-elektróda, amely segítségével hústömeg belsejében is mérhető a pH.

Van még egy jó tulajdonsága az ISFET pH elektródának, mégpedig az hogy szárazon kell tárolni és vattapálcával vagy puha fogkefével is lehet tisztítani a felületét.

Ez nem kis előny az üveg membránnal szemben, főleg a hús és tejtermékek pH-mérésénél, ahol a mérés utáni pH-elektródatisztítás és mosás nagyon fontos.

Sajnos az ISFET elektródát nem lehet csatlakoztatni más pH-mérőkhöz, csak a saját műszeréhez.

Ez azért van így, mert teljesen más alapon működik az ISFET elektróda, mint az üveg pH-szenzor.

Viszont a gyártó úgy gyártja a pH-mérőt, hogy ne csak az ISFET elektródát tudja használni, de a klasszikus üveg elektródát is.

A képen a HACH cég IQ-160 típusú ISFET pH-mérője látható (forgalmazó LABORNITE Kft., www.labornite.hu).

Az ISFET szúró elektródával nem csak hús pH-át lehet mérni, de sajt, gyümölcsök, lekvárok, talaj, de természetesen oldatok pH-ját is.

A pH-mérés problémáiról bővebben olvashat a www.phmeres.shp.hu oldalon.

Kovács István

Elektrokémikus, a kémiai tudományok kandidátusa

A www.labornite.hu , www.phmeres.shp.hu oldalak szerkesztője.

E-mail: [email protected]