Turbiditetsmålere/turbiditetssensorer

Hvad er turbiditet?

Turbiditet er en optisk egenskab, der refererer til graden af klarhed af en væske. Turbiditet i vand forårsages af individuelle opslæmmede partikler eller kolloidalt stof, der spredes eller forhindrer lystransmittans: Jo højere koncentration af opslæmmede partikler/kolloidalt stof, jo højere turbiditet. Sådanne partikler er normalt for små til at kunne ses med det blotte øje; derfor skal turbiditetsmåling udføres med en turbiditetsmåler. Almindelige eksempler på turbide væsker er:

• Mælk – indeholder emulgeret protein/oliedråber i vand
• Spildevand – indeholder opslæmmede partikler
• Hvedeøl – indeholder gærceller

Hvorfor er turbiditetsmåling vigtigt?

I mange tilfælde benyttes turbiditetsmålere til at vurdere vandkvalitet eller effektiviteten af en filtreringsproces. Turbiditetsmålinger er vigtige indikatorer i mange brancher og applikationer, da de ikke kun påvirker udbyttet af den industrielle proces, men også registrerer faktorer, der er skadelige for et system.

Hvad påvirker turbiditetsmålinger?

Som nævnt ovenfor bestemmer turbiditetsmåling graden af lysspredning i de opslæmmede partikler i et væskemedie. Spredningen afhænger af:

• Partikelkoncentration: Højere partikelkoncentrationer resulterer i højere lysspredning og dermed højere turbiditetsaflæsninger.
• Partikelstørrelse og -form: Partikler, der er mindre en 1/10 af bølgelængden for synligt lys spreder lyset symmetrisk. Større partikler (typisk med en diameter, der er større end bølgelængden for synligt lys) spreder lys asymmetrisk. Derfor skal der ved måling af turbiditet tages højde for spredningsvinklen.
• Lysbølgelængde: Som nævnt ovenfor afhænger intensiteten af det spredte lys af partikelstørrelsen. Derudover kan tilstedeværelsen af farve i en væske reducere det lys, detektoren måler. Det betyder, at der i turbiditetsmålinger skal tages højde for brugen af en passende lysbølgelængde.

Som konsekvens af ovenstående tre punkter er det kun muligt at anvende turbiditet som en karakteristisk egenskab for en prøve, hvis målemetoden er standardiseret. Eksempelvis har den væske, der skal måles i mange bryggeriapplikationer, en gullig farve og indeholder gærpartikler. For at kontrollere filtergennembrud måles mængden af fremad- og sidespredt lys derfor i en vinkel på 25^o og 90^o sammenlignet med lyskilden til kvalitetssikringsformål. Røde (650 nm) og blå (460 nm) lyskilder er også specificeret i retningslinjer for turbiditet og farveovervågning.

Hvilke almindelige interferenser er der i turbiditetsmåling?

Turbiditetsmåling kan påvirkes negativt af tilstedeværelsen af lysabsorberende eller fluorescerende substanser. Denne interferens kan minimeres ved at benytte bølgelængder udover dem i synligt lys (f.eks. 860 nm nær-infrarød). Luftbobler kan skabe interferens i turbiditetsmåling, så det kan være vigtigt at vælge et installationspunkt, hvor forekomsten af luftbobler er minimal. Vinduestilsmudsning er også en kritisk parameter i turbiditetsmåling. Topmoderne teknologi og forholdsprincippet kan kompensere for farveændringer i prøven, aldring af den lampe, der anvendes som lyskilde, samt optisk vinduestilsmudsning.

Hvad er en turbiditetsmåler?

En turbiditetsmåler er en sensor, der måler turbiditet. Turbiditetssensorer har to ting til fælles:

• En lyskilde – f.eks. en lysemitterende diode (LED)
• En eller flere lysdetektorer – typisk fotodioder

Hvilke almindelige turbiditetsmålemetoder findes der på markedet?

Der er adskillige typer in-line turbiditetssensorer, der er optimeret til specifikke måleintervaller og til forskellige applikationer.

• Fremadspredt lys/absorption: Turbiditetssensorer med denne teknologi (f.eks. METTLER TOLEDOs InPro 8300 RAMS-serien samt InPro 8600i/D1- og /D3-serierne) er udviklet til applikationer med fra lave til medium turbiditetsniveauer. Farvemåling (gulhed) er også tilgængelig i InPro 8300 RAMS type TCS og COMBINE/ InPro8600i/D3.
• Bagudspredt lys: Disse sensorer (f.eks. METTLER TOLEDOs InPro 8050, InPro 8100 og InPro 8200) er udviklet til prøver med en høj partikelkoncentration på op til 250 g/l opslæmmede faste stoffer. Afhængigt af applikationen findes METTLER TOLEDO-sensorerne i både rustfrit stål og med polysulfonhoveddel til henholdsvis farmaceutiske processer og spildevand.

Hvordan kalibrerer man en turbiditetsmåler?

Kalibrering af en turbiditetsmåler kan udføres på tre forskellige måder med en transmitter. Den første type kaldes manuel kalibrering. Det er den hurtigste metode, men også den, der giver det laveste kalibreringsniveau. Brugeren kan skifte forskydning og vinkel, og en måleværdi beregnes og vises. Den anden type kaldes flerpunktskalibrering. Denne kalibreringstype giver den bedste linearitet for den proces, der måles. Der kan udføres 2-, 3-, 4- og 5-punktskalibreringer – typisk off-line og med en ikke-installeret sensor.

Den tredje type er proceskalibrering eller kalibrering på stedet. Det er en on-line kalibrering, hvor operatøren indtaster proceskalibreringsmenuen på transmitteren og gemmer den aktuelle turbiditetsaflæsning. Operatøren tager derefter en prøve af procesvæsken, så den kan måles i forhold til et laboratorieinstrument med henblik på at opnå en referenceturbiditetsmåling. Afhængigt af turbiditetssensoren og transmitteren er det muligt at benytte flere punktkalibreringer på stedet (f.eks. METTLER TOLEDO M800-transmitter og turbiditetssensor med bagudspredt lys).

METTLER TOLEDO-turbiditetsmåler/turbiditetssensorer kan benyttes i mange forskellige brancher, eksempelvis:

• Bioteknologi
• Medicinal
• Kemisk forarbejdning
• Petrokemi
• Føde- og drikkevarer
• Bryggerier

Hvordan vælger man den rigtige turbiditetssensor?

Turbiditetssensoren skal vælges på baggrund af det påkrævede måleinterval samt applikationen. METTLER TOLEDO tilbyder adskillige alsidige turbiditetssensorer, der overholder kravene til mange forskellige applikationer såsom:

• Fermentering/gæring
• Biomassevækst (optisk densitet)
• Krystallisering
• Faseseparation
• Vand i olie
• Filtergennembrud
• Aktiveret slam
• Efterfiltrering af øl og måling af gulhed
• Spildevand

Kontakt din lokale METTLER TOLEDO-repræsentant for at få flere oplysninger.