INFO SHEET Potencjał oksydacyjny Oxydation Reduction Potential - ORP Nowe narzędzie do analizy czystości wody Grelavi S.A. Al. J. Piłsudskiego 72 C 10-450 Olsztyn, Polska-EU t +48 89 534 68 68 f +48 89 534 10 19 www.grelavi.pl info.hybrid@hendrix-genetics.com www.hybridturkeys.com
Czysta woda jest krytycznym, aczkolwiek często pomijanym elementem pozwalającym na osiągnięcie pełnego potencjału rozwojowego przez stado. Standardowym zaleceniem dla przemysłu drobiarskiego jest zawartość niezwiązanego chloru w wodzie od 2 do 3 cząstek na milion (ppm), mierzonego na końcowym odcinku systemu pojenia. Analizy wykazały, że system ten nie zawsze gwarantował czystą wodę, ponieważ nie uwzględniał ph wody. Czynnikiem determinującym stopień dysocjacji chloru w kierunku kwasu chlorowego (który natychmiast zabija bakterie) oraz jonów kwasu chlorowego (które zabijają bakterie dopiero po dłuższej ekspozycji) jest ph wody. W rezultacie 3 ppm niezwiązanego chloru przy ph wody 6,8 zapewnia efektywną dezynfekcję. Wraz z wzrostem ph efektywność działania chloru spada (dodatkowe informacje znajdują się w broszurze Hybrid Effective Chlorination ). Zatem, w celu efektywnej dezynfekcji wody, niezbędne jest znalezienie odpowiedniej proporcji pomiędzy ph wody oraz zawartością niezwiązanego chloru. Pomiar potencjału oksydacyjnego (ORP) wody umożliwia to zadanie. Jest to jednocześnie tania metoda, pozwalająca natychmiast stwierdzić, czy stado otrzymuje czystą, odpowiednio odkażoną wodę. Czym jest potencjał oksydacyjnoredukcyjny ORP? ORP jest parametrem mierzonym w miliwoltach (mv) opisującym poziom oksydacji (utlenienia) wody. Wynik odzwierciedla aktywność środka odkażającego wodę, a nie jego stężenie wyrażane w ppm. Związki chemiczne takie jak chlor, brom, nadtlenek wodoru (woda utleniona), kwas nadoctowy czy ozon są utleniaczami. Ich zdolność do utleniania ( 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 oksydacji/redukcji. Elementy biorące w nim udział podlegają chemicznym przemianom. Tlen łączy się z żelazem tworząc tlenek żelaza (rdzę) - żelazo podlega utlenieniu, a tlen redukcji. Potencjał to pojęcie bardziej odzwierciedlające zdolność niż akcje (działanie). Potencjał energetyczny to energia, która jest magazynowana i w każdej chwili gotowa do wykorzystania. Z chwilą, gdy wszystkie związki chemiczne mogące podlegać wzajemnej oksydacji i redukcji zostaną zużyte, system osiąga równowagę. Zazwyczaj pozostaje wtedy pewien nadmiar energetyczny, który tworzy potencjał oksydacyjny lub redukcyjny roztworu. Jak mierzyć ORP? Próbnik ORP jest właściwie miernikiem miliwoltów, który dokonuje pomiaru napięcia (wolty) w obiegu elektrycznym, utworzonym przez elektrodę referencyjną, wykonaną ze srebra (biegun ujemny) oraz elektrodę pomiarową, wykonaną z platynowej opaski (biegun dodatni). Obydwie elektrody umieszczane są w roztworze wodnym. Współczesne mierniki ORP prawie zawsze zbudowane są z elektrod zamontowanych w jednym urządzeniu, co sprawia wrażenie jakoby istniał tylko jeden miernik. Po umieszczeniu miernika w wodzie zawierającej czynniki utleniające i redukujące, wykonywany jest pomiar napięcia elektrycznego (miliwolty, mv). Wartość w mv jest wskazówką dotyczącą zdolności utleniaczy, znajdujących się w wodzie, do utrzymania wody w stanie wolnym od skażenia. INFO SHEET Potencjał oksydacyjny Oxydation Reduction Potential - ORP 2
Czym powinien być mój instrument do pomiaru ORP? Z chwilą, gdy w latach 60tych XXgo wieku opracowano metodę oraz instrumenty służące do pomiaru ORP, naukowcy zaczęli tworzyć normy opisujące jakość wody. Badania z 1966 roku wykonane przez Carltona, Hasselbartha i Mecka z Instytutu Higieny Wody, będącego jednostką Niemieckiego Federalnego Departamentu Zdrowia, wykazały że tempo zabijania E. coli w wodzie z basenu kąpielowego było zależne od ORP, a nie od zawartości niezwiązanego chloru. Czas zabicia E. Coli w wodzie basenu pływackiego (Carlston et al. 1966) Tabela poniżej przedstawia zależność pomiędzy ORP, a poziomem bakterii w wodzie z ośrodka uzdrowiskowego (spa), dane z Oregonu, 1995. Wolny chlor (ppm) ph ORP (mv) Całkowita liczba kolonii bakteryjnych 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 (CFU = jednostka tworząca kolonię) Zastosowanie ORP Czas zabicia (sek) ORP (mv) Czas zabicia E. Coli 650 0 sek 600 10 sek 550 100 sek 500 1 godzina 450 żywe bakterie W 1972 roku Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) w rozporządzeniu dotyczącym standardów Wody Pitnej ustanowiła, że na poziomie ORP równym 650 mv woda jest uznana za zdezynfekowaną, a inaktywacja wirusów zachodzi prawie natychmiastowo. Badania wykazały, że na poziomie ORP wynoszącym 650 mv bakterie, takie jak E. coli zabijane są natychmiast lub w przeciągu kilku sekund. Bardziej odporne organizmy, jak listeria, salmonella, drożdże i grzyby mogą wymagać ORP na poziomie 750 mv lub wyższym. Pomiar ORP pozwala na określenie efektywności dezynfekcji wody, niezależnie od rodzaju stosowanego oksydanta lub mieszaniny związków dezynfekujących oraz od innych czynników występujących w wodzie. Wynik informuje, czy proces dezynfekcji jest naprawdę skuteczny. Pomiaru ORP wody można dokonywać w każdym punkcie systemu - można w ten sposób określić czystość źródła wody, rur prowadzących do kurnika oraz instalacji wodnej w samym kurniku. Pomiar ORP wody w rurach znajdujących się z przodu i z tyłu kurnika pozwala na stwierdzenie czy proces czyszczenia oraz dezynfekcji systemów doprowadzających wodę jest efektywny. Pomiar ORP na każdym z końców systemu powinien być większy od 650 mv. Jeśli ORP mierzone na końcu systemu jest mniejsze niż na początku stanowi to dowód na to, iż system doprowadzający wodę nie został w pełni wyczyszczony, gdyż mikroorganizmy znajdujące się w systemie zużywają niezwiązany chlor. Jeśli taka sytuacja ma miejsce w chwili gdy stado znajduje się w kurniku, ORP na początku systemu dostarczającego wodę może zostać zwiększone. Ptaki tolerują wysoki poziom chloru w wodzie (np. 10 ppm), jednakże wszelkie zmiany należy wprowadzać stopniowo. Nagły wzrost zawartości chloru w wodzie może spowodować, ze ptaki przestaną ją pić. Do chwili obecnej nie zostały jeszcze zakończone badania dotyczące wpływu ph na konsumpcje wody przez indyki, jednakże zakłada się, że ph poniżej 6 obniża spożycie wody. Analogicznie, różna jakość wody na początku i końcu kurnika wywoła zaburzenia wyrównania stada. INFO SHEET Potencjał oksydacyjny Oxydation Reduction Potential - ORP 3
Stosowanie ORP umożliwia znalezienie optymalnej równowagi pomiędzy ph oraz zawartością niezwiązanego chloru. Pomiar jest dokładny i umożliwia obniżenie poziomu chloru do punktu, w którym nie występuje zwiększone ryzyko pojawienia się korozji. Przykładowo jeśli ORP wynosi 850 mv należy zmniejszyć poziom chloru, natomiast w przypadku gdy wynosi 600 mv, poziom ph oraz niezwiązanego chloru musi zostać zbadany i odpowiednio uregulowany poprzez zmniejszenie ph lub zwiększenie zawartości chloru. Technologia ORP znalazła zastosowanie w następujących dziedzinach: uzdatnianie wody (zarówno przed jak i po wykorzystaniu), obróbka metali, odkażanie świeżych owoców i warzyw, ozonowanie wody (komercyjne akwaria, dezynfekcja wody), wytwarzanie wina, produkcja wybielaczy, rzeźnie drobiu, przemysł papierniczy (wybielanie miazgi drzewnej), baseny, spa. Temperatura wody nie ma wpływy na wartość ORP. Sprzęt do pomiaru ORP Istnieje kilka typów instrumentów, które różnią się w zależności od wymogów systemu, który monitorują oraz od samego wykonania/modelu. Pomiar dokonywany jest poprzez zanurzenie elektrody w wodzie oraz odczyt z miernika. Stabilny wynik uzyskiwany jest zazwyczaj w przeciągu dwóch minut. Sterownik ph Czujnik ph Sterownik ORP Czujnik ORP Podczas przepływu wody przez system, czujnik ph dokonuje pomiaru i przekazuje tą informację do sterownika ph, który ustawiony jest na poziomie 6,5. Jeśli ph jest wyższe automatycznie dozowana jest porcja kwasu, aż do uzyskania optimum. 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 podawany jest chlor do uzyskania wartości pożądanej. Urządzenia pomiarowe Urządzenia te są przydatne na dużych fermach, gdzie dezynfekcja wody prowadzona jest centralnie. Zadaniem ich jest pomiar, kontrola i regulacja poziomu ph, niezwiązanego chloru oraz ostateczne określenie poziomu ORP. Systemy te dokonują automatycznych pomiarów i na ich podstawie, aplikują odpowiednią porcję środka dezynfekującego lub kwasu do systemu wodnego. Dzięki temu możliwa jest bardzo wnikliwa kontrola wody. W rezultacie dysponujemy wiarygodną metodą kontroli oraz pomiarów dla automatycznych systemów pomiarowych oraz programu HACCP. INFO SHEET Potencjał oksydacyjny Oxydation Reduction Potential - ORP 4
Obsługa urządzenia Zarówno urządzenia ORP jak i ph metry (elektrody) wymagają okresowej konserwacji i czyszczenia. Prosta procedura czyszcząca polega na zanurzeniu czubka elektrody w roztworze kwasu (rozcieńczenie 1:100) na 2 minuty oraz przemyciu czystą wodą. Następnie elektrodę należy umieścić w roztworze o znanym ph (roztwór weryfikujący lub referencyjny), w celu sprawdzenia poprawności odczytu. Wnioski Mierniki Ręczne Jest to zazwyczaj tani, przenośny sprzęt, a co za tym idzie niewielkich rozmiarów (mieszczący się w kieszeni). Elektroda i miernik są zintegrowane w jednym urządzeniu. Czas pracy elektrody wynosi zazwyczaj od 1 do 2 lat. Dla zapewnienia wiarygodności pomiarów zalecana jest przynajmniej raz w tygodniu kalibracja oraz czyszczenie urządzenia. Tego typu urządzenie może być również wyposażone w czytnik ph. System ORP okazał się wiarygodnym sposobem oceny stanu czystości wody. Pozwala on również przejść od naszego przypuszczenia, że woda dla stada jest zdatna do picia, do upewnienia się, że tak naprawdę jest. Mając na uwadze, że indyki konsumują dwukrotnie więcej wody niż paszy, musimy bezwzględnie zaakceptować fakt, że ptaki aby osiągnąć swój pełen potencjał rozwojowy muszą otrzymywać czystą wodę. Wykorzystanie czytników potencjału oksydacyjno-redukcyjnego wspiera nas w tym zadaniu. Hybrid Turkeys Niniejsza informacja zawiera wyłącznie zalecenia, które mogą być różne w zależności od regionu geograficznego. Informacja ta ma na celu pomoc w udoskonaleniu produkcji indyka. Zawarte w niniejszym materiale odniesienia do specyficznych produktów handlowych, procesów, znaków handlowych, producentów i inne nie stanowią lub nie wskazują na rekomendację firmy Hybrid. O ile nie określono inaczej, niniejsza informacja stanowi własność Hybrid Turkeys i na jej powielanie i rozpowszechnianie należy uzyskać zgodę firmy Hybrid Turkeys. info.hybrid@hendrix-genetics.com www.hybridturkeys.com INFO SHEET Potencjał oksydacyjny Oxydation Reduction Potential - ORP 5