ORP - Hybrid Turkeys Resources

KARTA INFORMACYJNA
Potencjał Oksydacyjno –
Redukcyjny (Redox)
(ORP):
Nowe narzędzie do oceny
skuteczności sanityzacji wody
[email protected]
www.hybridturkeys.com
POTENCJAŁ REDOKS (ORP)
Czysta, odkażona woda jest jednym z
najistotniejszych elementów pozwalających
na osiągnięcie pełnego potencjału
rozwojowego stada, ale hodowcy, niestety,
często nie poświęcają jej należytej uwagi.
Standardowe zalecenia branży drobiarskiej w zakresie sanityzacji
wody to zawartość od 2 do 3 ppm niezwiązanego chloru w
ostatnim poidle. Z czasem okazało się jednak, że nie zawsze
gwarantowało to czystą wodę, ponieważ nie uwzględniano
wartości pH wody. Kiedy środek dezynfekujący, taki jak ciekły
chlor, dodawany jest do wody, to wartość pH decyduje, w jakich
proporcjach nastąpi dysocjacja chloru w kierunku kwasu
podchlorawego (który natychmiast zabija bakterie) oraz
jonów podchlorynowych (które zabijają bakterie dopiero po
dłuższej ekspozycji). W rezultacie 3 ppm niezwiązanego
chloru przy wartości pH 6,8 zapewnia efektywną sanityzację
wody. Wraz ze wzrostem pH efektywność działania chloru spada.
(Zobacz kartę informacyjną Hybrid „Skuteczne chlorowanie”).
Zatem w celu przeprowadzenia skutecznej dezynfekcji wody
niezbędne jest znalezienie odpowiedniej proporcji między
wartością pH oraz zawartością cząsteczek niezwiązanego chloru
w wodzie. Pomóc może w tym pomiar potencjału redoks (ORP)
wody. Jest to jednocześnie metoda pozwalająca natychmiast
stwierdzić, czy stado otrzymuje czystą, odpowiednio odkażoną
wodę. Obecnie dzięki udoskonalonej, a mimo to taniej technologii
ocena jakości wody nie opiera się jedynie na pomiarach wartości
pH i zawartości niezwiązanego chloru, lecz również na ocenie
potencjału redoks (ORP).
Czym jest potencjał redoks?
ORP jest parametrem mierzonym w miliwoltach (mV), opisującym
poziom oksydacji (utlenienia) wody. Wynik odzwierciedla
aktywność środka odkażającego wodę, a nie poziom jego
stężenia wyrażony w ppm. Substancje chemiczne takie jak chlor,
brom, nadtlenek wodoru (woda utleniona), kwas nadoctowy czy
ozon są utleniaczami. Ich zdolność do utleniania lub „odbierania”
elektronów z innych związków chemicznych sprawia, że są
doskonałymi środkami odkażającymi. Dokonując zmian w
składzie chemicznym niepożądanych bakterii, glonów i
innego materiału organicznego, zabijają je.
Powstawanie rdzy jest typowym przykładem procesu utleniania/
redukcji. Tlen łączy się z żelazem, tworząc tlenek żelaza (rdzę).
W procesie tym żelazo podlega utlenieniu, a tlen redukcji. To
właśnie podstawowa cecha reakcji redoks – substancje biorące
w niej udział podlegają chemicznym przemianom.
KARTA INFORMACYJNA | POTENCJAŁ REDOKS (ORP) | 2
„Potencjał” to pojęcie odnoszące się do pewnej zdolności, a
nie do konkretnego działania. Potencjał energetyczny to energia,
która jest magazynowana i w każdej chwili może być
wykorzystana. W rzeczywistości nie jest to energia aktywna,
jednak znajduje się w pogotowiu, gdyby była potrzebna. Z
chwilą gdy wszystkie substancje chemiczne mogące podlegać
wzajemnemu utlenianiu i redukcji zostaną zużyte, system osiąga
równowagę. Zazwyczaj powstaje wtedy pewna nadwyżka
energetyczna, która tworzy potencjał oksydacyjny lub
redukcyjny roztworu.
Jak mierzy się ORP?
Próbnik ORP jest właściwie miernikiem miliwoltów, który dokonuje
pomiaru napięcia (w woltach) w obwodzie elektrycznym
utworzonym przez elektrodę referencyjną wykonaną ze
srebra (biegun ujemny) oraz elektrodę pomiarową wykonaną z
platynowej opaski (biegun dodatni). Obydwie elektrody
umieszczane są w wodzie.
Współczesne mierniki ORP prawie zawsze zbudowane są z
elektrod zamontowanych w jednym urządzeniu, co sprawia
wrażenie jakby istniał tylko jeden próbnik. Po umieszczeniu
metalowego próbnika w wodzie zawierającej czynniki utleniające
i redukujące powstaje nieznaczne napięcie elektryczne (miliwolty,
mV), które odczytywane jest na urządzeniu. Wartość w mV jest
wskazówką dotyczącą zdolności utleniaczy znajdujących się w
wodzie do utrzymania jej w stanie wolnym od skażenia.
POTENCJAŁ REDOKS (ORP)
Jaki powinien być poziom ORP wody?
Gdy w latach 60. XX wieku opracowano metodę oraz urządzenia
służące do pomiaru ORP, naukowcy zaczęli pracować nad
normami umożliwiającymi wykorzystanie pomiarów ORP jako
wiarygodnego narzędzia oceny jakości wody. Badania z 1966
roku wykonane przez Carlsona, Hasselbartha i Meckego z
Instytutu Higieny Wody będącego jednostką Niemieckiego
Federalnego Departamentu Zdrowia wykazały, że tempo
zabijania bakterii E. coli w wodzie z basenu kąpielowego
było zależne od potencjału ORP, a nie od zawartości
cząsteczek wolnego chloru resztkowego.
Poniższa tabela przedstawia zależność pomiędzy ORP a
poziomem zawartości bakterii w wodzie z ośrodka
uzdrowiskowego (dane z Oregonu, 1985 r.).
Niezwiązany
chlor
(ppm)
pH
ORP
(mV)
Całkowita
liczba kolonii
bakteryjnych
Bakterie
Pseudomonas
(CFU)
4
5,8
805
0
0
4,4
7,4
730
0
0
4,9
7,9
668
0
0
2,3
7,8
653
0
0
Czas zabicia E. coli w wodzie basenu pływackiego
1,2
7,1
618
170
12 400
1,2
7,8
296
640
1 600
(Carlston et al. 1966)
0,8
7,8
590
310
2 400
0,7
8,3
480
15 000
2 400
Zastosowanie ORP
Pomiar ORP pozwala na określenie skuteczności sanityzacji wody
niezależnie od rodzaju stosowanego utleniacza lub mieszaniny
związków dezynfekujących oraz od innych uwarunkowań
występujących w wodzie. Wynik informuje, czy proces
sanityzacji naprawdę przynosi zamierzony efekt.
CZAS ZABICIA (sek)
ORP (mV)
CZAS ZABICIA E. coli
650
0 sekund
600
10 sekund
550
100 sekund
500
1 godzina
450
Żywe bakterie
W 1972 roku Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) w
rozporządzeniu dotyczącym standardów jakości wody pitnej
ustanowiła, że na poziomie ORP równym 650 mV woda jest
odkażona, a inaktywacja wirusów zachodzi prawie natychmiast.
Badania wykazały, że na poziomie ORP wynoszącym 650 mV
bakterie takie jak E. coli zabijane są natychmiast lub w ciągu
kilku sekund. Zabicie bardziej odpornych organizmów, takich
jak listeria, salmonella, drożdże i pleśnie, może wymagać ORP
na poziomie 750 mV lub wyższym.
KARTA INFORMACYJNA | POTENCJAŁ REDOKS (ORP) | 3
Pomiaru ORP wody można dokonywać w każdym punkcie
systemu – można w ten sposób określić czystość źródła wody,
rur wodociągowych doprowadzających wodę do indycznika
oraz samej instalacji wodnej w obiekcie. Pomiar ORP wody
w przedniej i tylnej części linii pojenia w indyczniku pozwala
stwierdzić, czy proces czyszczenia oraz dezynfekcji instalacji
wodnej jest efektywny. Poziom ORP w obu punktach pomiarowych
powinien być większy niż 650 mV. Jeśli wartość ORP w mV
mierzona w tylnej części linii pojenia jest niższa niż w przedniej,
oznacza to, że instalacja doprowadzająca wodę nie została w
pełni wyczyszczona, a powstały wewnątrz niej biofilm powoduje
zużywanie niezwiązanego chloru.
Jeśli taka sytuacja ma miejsce w chwili gdy stado znajduje
się w indyczniku, ORP na początku linii pojenia można
podwyższyć. Ptaki będą tolerować wysoką zawartość chloru
w wodzie (np. 10 ppm), jednakże wszelkie zmiany należy
wprowadzać stopniowo. Nagły wzrost zawartości chloru w wodzie
może spowodować, ze ptaki przestaną pić. Do chwili obecnej nie
zostały jeszcze zakończone badania dotyczące wpływu wartości
pH na konsumpcję wody przez indyki, jednakże zakłada się, że
pH poniżej 6 obniża spożycie wody. Różna jakość wody w
przedniej i tylnej części linii pojenia w indyczniku przełoży się
na brak jednorodności stada.
POTENCJAŁ REDOKS (ORP)
Stosowanie ORP umożliwia znalezienie optymalnej równowagi
między pH oraz zawartością cząsteczek niezwiązanego chloru.
Pomiar jest dokładny i umożliwia obniżenie poziomu zawartości
chloru, co pomaga zapobiegać korozji (np. jeżeli ORP wynosi
850 mV, to zawartość niezwiązanego chloru może zostać
zmniejszona. Z drugiej strony, jeżeli ORP wynosi 600 mV, to
należy zmierzyć pH i zawartość niezwiązanego chloru oraz
odpowiednio uregulować parametry poprzez obniżenie pH lub
zwiększenie zawartości cząsteczek niezwiązanego chloru).
Sterownik pH
Sterownik ORP
Technologia ORP znalazła zastosowanie w następujących
branżach: uzdatnianie wody (zarówno przed jak i po jej
wykorzystaniu), obróbka metali, odkażanie świeżych owoców i
warzyw, ozonowanie wody (komercyjne akwaria, dezynfekcja
wody), wytwarzanie wina, produkcja wybielaczy, ubojnie
drobiu, przemysł papierniczy (wybielanie miazgi drzewnej),
baseny, ośrodki spa.
Temperatura wody nie ma wpływu na wartość ORP.
Sprzęt do pomiaru ORP
Istnieje kilka typów mierników ORP, które różnią się zależnie
od wymogów monitorowanego systemu oraz od projektu
danego urządzenia. Pomiar dokonywany jest poprzez
zanurzenie elektrody w wodzie oraz odczyt z miernika. Stabilny
wynik uzyskiwany jest zazwyczaj w ciągu dwóch minut.
Urządzenia pomiarowe/sterowniki: Urządzenia te są przydatne
na dużych fermach, gdzie sanityzacja prowadzona jest w
centralnym ujęciu wody. Ich zadaniem jest pomiar, kontrola i
regulacja poziomu pH, zawartości cząsteczek niezwiązanego
chloru oraz poziomu ORP. Systemy te dokonują automatycznych
pomiarów i na ich podstawie podają odpowiednią porcję środka
dezynfekującego lub zakwaszającego do linii pojenia. Dzięki
temu możliwa jest bardzo wnikliwa kontrola wody. W rezultacie
hodowca ma do dyspozycji wiarygodną metodę kontroli oraz
rejestracji na potrzeby automatycznych systemów rejestrowych
oraz programu HACCP.
KARTA INFORMACYJNA | POTENCJAŁ REDOKS (ORP) | 4
Czujnik pH
Czujnik ORP
Podczas przepływu wody przez linię pojenia czujnik pH
dokonuje pomiaru i przekazuje tę informację do sterownika pH,
który ustawiony jest na poziomie 6,5. Jeśli wartość pH jest
wyższa, automatycznie dozowana jest porcja środka
zakwaszającego aż do osiągnięcia zadanych parametrów.
Zakwaszona woda przepływa obok jednostki doprowadzającej
chlor, gdzie dokonywany jest pomiar ORP. W tym przypadku
ORP ustawione jest na poziomie 730 mV. Jeśli czujnik wykryje
mniejszą wartość ORP, automatycznie podawana jest
dodatkowa ilość chloru aż do uzyskania wartości zadanej.
POTENCJAŁ REDOKS (ORP)
Wnioski
System ORP okazał się wiarygodnym sposobem oceny stanu
sanityzacji wody. Daje on hodowcy pewność, że woda jest
zdatna do picia dla stada. Indyki spożywają dwa razy więcej
wody niż paszy. W konsekwencji absolutnie podstawowym
warunkiem tego, by stado osiągnęło swój pełny potencjał
produkcyjny, jest stałe podawanie mu odkażonej wody.
Wykorzystywanie mierników potencjału redoks pomaga w
realizacji tego celu.
Bibliografia
reating Water at ORP Speed. Sensorex
T
www.sensorex.com/support/technical_articles
Mierniki ręczne: Jest to zazwyczaj tani, niewielkich rozmiarów
(mieszczący się w kieszeni), przenośny sprzęt. Elektroda i
miernik są zintegrowane w jednym urządzeniu. Elektroda zdolna
jest do użytku zazwyczaj od 1 do 2 lat. Dla zapewnienia
wiarygodności pomiarów przynajmniej raz w tygodniu
zalecana jest kalibracja oraz czyszczenie urządzenia. Tego
typu urządzenie może być również wyposażone w czytnik pH.
obert W. Lowry and David Dickman. The ABCs of ORP. Service
R
Industry News Publications Inc. California.
teininger, Jacques. Nov. 1985. PPM or ORP:
S
Which Should Be Used? Swimming Pool Age and
Spa Merchandiser.
Serwis: Elektrody mierzące ORP i pH wymagają okresowej
konserwacji i czyszczenia. Prosta procedura czyszcząca
polega na zanurzeniu na dwie minuty czubka elektrody w
roztworze kwasu (rozcieńczonego 1:100), a następnie
opłukaniu go czystą wodą. Następnie elektrodę należy
umieścić w roztworze o znanym pH (roztwór weryfikujący
lub referencyjny), w celu sprawdzenia poprawności odczytu.
© Hybrid Turkeys
Przedstawione w niniejszym dokumencie informacje stanowią jedynie
zalecenia, które mogą się różnić zależnie od regionu geograficznego.
Celem tej karty informacyjnej jest wsparcie hodowców w doskonaleniu
produkcji indyka.
Jeżeli nie zaznaczono inaczej, przedstawione w niniejszym dokumencie
informacje stanowią własność Hybrid Turkeys. Powielanie lub publikacja
tego materiału przy użyciu jakichkolwiek środków wymaga zgody
Hybrid Turkeys.
[email protected]
www.hybridturkeys.com
KARTA INFORMACYJNA | POTENCJAŁ REDOKS (ORP) | 5