Měřiče zákalu / senzory zákalu

Co je zákal?

Zákal je optická vlastnost vyjadřující stupeň čirosti kapaliny. Ve vodě je zákal způsoben jednotlivými suspendovanými částicemi nebo koloidní hmotou, které rozptylují světlo nebo brání jeho průchodu: čím vyšší je koncentrace suspendovaných částic / koloidní hmoty, tím vyšší je zákal. Tyto částice jsou obvykle příliš malé na to, aby je bylo možné detekovat lidským okem, proto musí být měření zákalu prováděno měřičem nebo analyzátorem. Nejlepší způsob řízení procesů, které vyžadují pečlivé sledování zákalu, je použít in-line měřič zákalu. In-line měřič zákalu umožňuje průběžná měření zákalu, která lze využít pro účely řízení procesů. K běžným příkladům zakalených kapalin patří:

• Mléko – obsahuje emulgované kapky bílkovin/tuku ve vodě
• Odpadní voda – obsahuje suspendované částice
• Pšeničné pivo – obsahuje kvasničné buňky

Proč je měření zákalu důležité?

V mnoha případech se senzor zákalu využívá k posouzení kvality vody nebo účinnosti filtračního procesu. Měření zákalu je důležitým indikátorem v mnoha odvětvích i aplikacích, jelikož ovlivňuje nejen výnosnost průmyslového procesu, ale zároveň dokáže odhalit faktory, které jsou pro systém škodlivé.

Co ovlivňuje měření zákalu?

Jak je zmíněno výše, měření zákalu stanovuje úroveň, do jaké suspendované částice v kapalném médiu rozptylují světlo. Rozptylování závisí na následujícím

• Koncentrace částic: Vyšší koncentrace částic má za následek větší rozptyl světla a tím i vyšší naměřené hodnoty zákalu.
• Tvar a velikost částic: Částice menší než 1/10 vlnové délky viditelného světla rozptylují světlo symetricky. Větší částice (obvykle o průměru větším, než je vlnová délka viditelného světla) rozptylují světlo asymetricky. Proto je při měření zákalu nutno zohlednit úhel rozptylu.
• Vlnová délka světla: Jak je zmíněno výše, intenzita rozptýleného světla závisí na velikosti částice. Přítomnost barvy v kapalině může navíc redukovat světlo měřené na detektoru. V důsledku toho je při měření zákalu nutno zvážit použití vhodné vlnové délky světla.

Vzhledem k výše uvedeným třem bodům je možné použít zákal jako charakteristickou vlastnost vzorku pouze v případě, že je metoda měření standardizovaná. Například v mnoha pivovarnických aplikacích je měřená kapalina nažloutlé barvy a obsahuje kvasničné částice. Při kontrole průniku filtrem je proto pro potřeby zajištění kvality množství dopředně a bočně rozptýleného světla měřeno v úhlu 25^° a 90^° ke světelnému zdroji. V pokynech pro monitorování zákalu a barvy jsou také specifikovány zdroje červeného (650 nm) a modrého (460 nm) světla.

S jakým typem rušení se běžně setkáváme při měření zákalu?

Na měření zákalu může mít nepříznivý vliv přítomnost látek, které pohlcují světlo anebo fluoreskují. Toto rušení je možné minimalizovat použitím vlnových délek odlišných od viditelného světla (např. vlnové délky 860 nm blízké infračervenému záření).

Vzduchové bubliny také mohou narušovat měření zákalu, proto je důležité zvolit pro instalaci takové místo, kde je jejich výskyt minimální.

Při měření zákalu nesmíme ani zapomínat na znečištěné okénko. Nejmodernější technologie a poměrný princip mohou kompenzovat změny barvy, stárnutí lampy použité jako světelný zdroj i znečištění okénka.

Co je měřič zákalu?

Měřič zákalu je senzor, který měří zákal. Senzory zákalu mají společné dvě věci:

• Zdroj světla – např. LED diodu
• Jeden nebo dva světelné detektory – obvykle fotodiody

Jaké metody měření a měřiče zákalu jsou běžně dostupné na trhu?

Existuje několik typů in-line senzorů zákalu / on-line měřičů zákalu, které jsou optimalizované pro specifické měřicí rozsahy a aplikace.

• Dopředný rozptyl světla/absorpce: Senzory zákalu s touto technologií (např. řady InPro 8300 RAMS, InPro 8600i/D1 a /D3 METTLER TOLEDO) jsou navrženy pro aplikace s nižší až střední úrovní zákalu. Měření barvy (žlutost) je také k dispozici u modelů InPro 8300 RAMS typu TCS a COMBINE/InPro8600i/D3.
• Zpětný rozptyl světla: Tyto senzory (např. InPro 8050, InPro 8100 a InPro 8200 METTLER TOLEDO) jsou navrženy pro vzorky s vysokou koncentrací suspendovaných pevných částic až 250 g/l. V závislosti na aplikaci jsou senzory METTLER TOLEDO dostupné s tělem z nerezové oceli nebo polysulfonu pro použití ve farmaceutické výrobě, resp. v procesech zpracování odpadních vod.

Jak se provádí kalibrace měřiče zákalu?

Kalibraci měřiče zákalu je možné provádět třemi různými způsoby za použití převodníku. První se nazývá manuální kalibrace. Jedná se o nejrychlejší způsob, který zároveň představuje nejnižší úroveň kalibrace. Uživatel může měnit odchylku a sklon, a je vypočtena a zobrazena naměřená hodnota.

Druhý způsob se nazývá vícebodová kalibrace. Tento typ kalibrace dosahuje nejlepší linearity měřeného procesu. Provádět je možné dvou, tří, čtyř a pětibodovou kalibraci, obvykle off-line s demontovaným senzorem.

Třetí způsob se nazývá kalibrace in situ. Jedná se o on-line kalibraci, kdy obsluha vstupuje do nabídky kalibrace procesu na převodníku a uloží aktuální naměřené hodnoty zákalu. Obsluha poté odebere vzorek kapaliny pro analýzu laboratorním přístrojem a získání referenčního měření zákalu. V závislosti na in-line měřiči zákalu a převodníku je možné provádět vícebodové kalibrace in situ (např. s převodníkem M800 a senzorem zákalu se zpětným rozptylem společnosti METTLER TOLEDO).

Analyzátory zákalu / on-line senzory zákalu společnosti METTLER TOLEDO najdou své uplatnění v mnoha odvětvích, jako jsou:

• biotechnologie
• výroba léčiv
• chemická výroba
• petrochemie
• potraviny a nápoje
• pivovarnictví

Jak si vybrat správný senzor zákalu?

Senzor zákalu byste měli vybírat podle požadovaného měřicího rozsahu a příslušné aplikace. Společnost METTLER TOLEDO nabízí několik všestranně využitelných senzorů zákalu, které splňují nároky mnoha různých aplikací, jako např.:

• fermentace
• růst biomasy (optická hustota)
• krystalizace
• fázová separace
• voda v oleji
• průnik filtrem
• aktivovaný kal
• následná filtrace piva a měření žlutosti
• odpadní voda

Podrobné informace získáte u místního obchodního zastoupení METTLER TOLEDO.