pH-Messung – gewusst wie DKD-Akkreditierung für permanentes Kalibrierlaboratorium

Die korrekte Messung des pH-Werts dient nicht nur der Einhaltung von Grenzwerten, der pH-Wert ist oft Führungsgröße für Produktqualität oder wird direkt zum Regeln verwendet. Die Anforderungen an die pH-Messung sind sehr hoch und das über den gesamten Messbereich von 14 Größenordnungen. Die Messgenauigkeit und die 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 zur Kalibrierung verwendeten pH-Pufferlösungen. So wird die gewünschte 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. Endress+Hauser Conducta stellt seit Jahren Qualitätspuffer der pH-Werte 2.00, 4.00, 7.00, 9.00, 9.22, 10.00 und 12.00 her. Sie erfüllen selbst die hohen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie und enthalten ausschließlich FDA-gelistete Konservierungsmittel. DKD-akkreditiertes Kalibrierlabor Um Anwendern mehr Sicherheit bei der Kalibrierung ihrer pH-Messstellen zu geben, hat sich Endress+Hauser Conducta dem anspruchsvollen Akkreditierungsverfahren des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) nach DIN EN ISO/IEC17025:2005 unterzogen. Die Akkreditierungsstelle erteilte im Mai 2009 die Berechtigung, Kalibrierscheine für pH-Pufferlösungen auszustellen. Diese werden im Kalibrierlaboratorium mit der DAR-Registriernummer DKD-K-52701in 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 pH 2 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 Glaselektrodenmesssystem 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 Standardreferenzmaterial 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 herunterladen werden. Die Pufferlösungen ergänzen auch das Laborkalibrierkonzept von Endress+Hauser. Kalibrierkonzept für das Labor Bei der Memosens-Technologie findet die Konvertierung von analogen in digitale Signale im Inneren des Sensors selbst statt. Daher 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 u.a. empfindlich auf Feuchte und elektro-magnetische Störungen reagiert. Memosens-Sensoren speichern nicht nur Prozessdaten, die für vorausschauende Wartung benutzt werden können, sie speichern vor allem auch die aktuellen Kalibrierdaten wie 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 Umgebung des zur Anlage gehörenden Labors ausgeführt, wo alle erforderlichen Dinge direkt bereitstehen. Dort werden die Sensoren 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 und 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 weitere Memosens-Sensoren: 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 3-A Standard. Sämtliche im Memosens-Sensor gespeicherten Daten liest der Messumformer Liquiline M CM42 aus und benutzt diese zur vorausschauenden Wartung, z.B. beim Kalibriertimer oder beim Delta Steigung Alarm oder Delta Nullpunkt Alarm. Life Cycle Management 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. Memobase ist in zwölf Sprachen erhältlich und mit dem W@M-Portal von Endress+Hauser verlinkt. Dort kann der Anwender direkt auf Fertigungsdaten und Sensordokumente zugreifen. Mit diesem Instandhaltungskonzept gehören die Kalibrierung im Feld und die damit verbundenen Schwierigkeiten der Vergangenheit an. Eine bessere In-standhaltung bedeutet auch, dass die Elektroden zuverlässigere Anzeigewerte liefern und sich ihre Lebensdauer verlängert.