KARTA INFORMACYJNA Potencjał Oksydacyjno Redukcyjny (Redox) (ORP): Nowe narzędzie do oceny skuteczności sanityzacji wody info.hybrid@hendrix-genetics.com www.hybridturkeys.com
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. 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. KARTA INFORMACYJNA POTENCJAŁ REDOKS (ORP) 2
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. Czas zabicia E. coli w wodzie basenu pływackiego (Carlston et al. 1966) 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 1,2 7,1 618 170 12 400 1,2 7,8 296 640 1 600 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. ORP (mv) CZAS ZABICIA (sek) 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. 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. KARTA INFORMACYJNA POTENCJAŁ REDOKS (ORP) 3
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). 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. Sterownik ph Sterownik 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. 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. KARTA INFORMACYJNA POTENCJAŁ REDOKS (ORP) 4
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 Treating Water at ORP Speed. Sensorex 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. Robert W. Lowry and David Dickman. The ABCs of ORP. Service Industry News Publications Inc. California. Steininger, Jacques. Nov. 1985. PPM or ORP: 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. info.hybrid@hendrix-genetics.com www.hybridturkeys.com KARTA INFORMACYJNA POTENCJAŁ REDOKS (ORP) 5