Zavarosságmérők és -szenzorok

Mi az a zavarosság?

A zavarosság a folyadékok tisztasági fokának optikai jellemzője. A víz zavarosságát szuszpenziót vagy kolloidot képező lebegő részecskék okozzák a fény szórásával vagy elnyelésével: minél nagyobb a szuszpendált részecskék vagy a kolloid anyag koncentrációja, annál nagyobb a zavarosság. Az ilyen részecskék rendszerint szabad szemmel nem láthatók, mivel túl kicsi a méretük, ezért a zavarosság méréséhez zavarosságmérő vagy zavarosságelemző szükséges. A szigorú zavarosságmonitorozást igénylő folyamatok szabályozásának legjobb módja az in-line zavarosságmérő használata. Az in-line zavarosságmérő által végzett folyamatos zavarosságmérés felhasználható a folyamat szabályozásához. A zavaros folyadékok néhány mindennapi példája:

• Tej – vízben emulgeált fehérjét és olajcseppeket tartalmaz
• Szennyvíz – szuszpendált részecskéket tartalmaz
• Búzasör – élesztősejteket tartalmaz

Miért fontos a zavarosságmérés?

A zavarosságszenzor sok esetben a vízminőség vagy valamilyen szűrési folyamat hatékonyságának értékelésére használatos. A zavarosságmérés számos iparágban és alkalmazásban fontos indikátorként szolgál, mivel nem csupán az ipari folyamat hozamát befolyásolja, hanem a rendszert károsító tényezőket is észleli.

Mit befolyásol a zavarosságmérés?

Mint már említettük, a zavarosságmérés azt határozza meg, hogy a folyékony közegben szuszpendált részecskék milyen mértékben szórják a fényt. A fény szórása a következőktől függ:

• A részecskék koncentrációja: A nagyobb részecskekoncentráció nagyobb szórást és így nagyobb mért zavarosságértékeket okoz.
• A részecskék alakja és mérete: A látható fény hullámhosszának 1/10-énél kisebb részecskék szimmetrikusan szórják a fényt. Az ennél nagyobb (jellemzően a látható fény hullámhosszánál nagyobb átmérőjű) részecskék aszimmetrikus fényszórást okoznak. A zavarosság mérésekor ezért figyelembe kell venni a szórási szöget.
• A fény hullámhossza: Mint már említettük, a szórt fény intenzitása függ a részecskék méretétől. Ezenfelül a folyadékban jelen lévő színanyagok a detektornál mért fény intenzitását is csökkenthetik. Ezért zavarosságméréskor mérlegelni kell a megfelelő hullámhossz kiválasztását.

A fenti három pont miatt a zavarosság csak szabványosított mérési módszer használata esetén tekinthető a minták jellemző tulajdonságának. Például számos sörfőzési alkalmazásban a mérendő folyadék sárgás színű, és élesztőrészecskéket tartalmaz. Ezért minőségbiztosítás céljából a szűrő kilyukadásának ellenőrzéséhez az előre és az oldalirányba szórt fény mennyiségét kell mérni 25 és 90^°-ban a fényforráshoz képest. A zavarosság- és színmonitorozási útmutatók piros (650 nm) és kék (460 nm) fényforrást is meghatároznak.

Mik a leggyakoribb interferenciák zavarosságméréskor?

A zavarosságmérést kedvezőtlenül befolyásolhatja a fényelnyelő vagy fluoreszkáló anyagok jelenléte. Ez az interferencia minimalizálható a látható tartományon kívüli hullámhosszak (pl. az infravörös-közeli 860 nm) használatával.

A zavarosságmérést zavarhatják a légbuborékok, ezért fontos olyan mérési pontot választani, ahol a ezek jelenléte minimális.

Az optikai ablak tisztasága ugyancsak kritikus fontosságú a zavarosságméréshez. A minta színének ingadozása, a fényforrásként használt lámpa öregedése és az optikai ablak szennyeződése csúcstechnológia használatával és az arányosság elvével kompenzálható.

Mi az a zavarosságmérő?

A zavarosságmérő a zavarosság mérésére szolgáló szenzor. A következő két elemmel minden zavarosságszenzor rendelkezik:

• Fényforrás – pl. egy világító dióda (LED)
• Egy vagy több fénydetektor – jellemzően fotodiódák

Melyek a zavarosságmérők legelterjedtebb mérési módszerei a piacon?

Az in-line zavarosságszenzoroknak, illetve on-line zavarosságmérőknek több, különféle mérési tartományokhoz és alkalmazásokhoz optimalizált típusuk van.

• Előre szórt fény és elnyelés: Az ilyen technológiával működő zavarosságszenzorok (pl. a METTLER TOLEDO InPro 8300 RAMS, valamint InPro 8600i/D1 és /D3 sorozata) alacsony vagy közepes zavarossági szintű alkalmazások esetében használhatók. Az InPro 8300 RAMS szenzor TCS típusa, valamint a COMBINE/InPro8600i/D3 a szín (a sárgaság) mérésére is képes.
• Visszaszórt fény: Ezek a szenzorok (pl. METTLER TOLEDO InPro 8050, InPro 8100 és InPro 8200) a szuszpendált szilárd anyagokat nagy részecskekoncentrációban (max. 250 g/l) tartalmazó mintákhoz készültek. A METTLER TOLEDO szenzorainak teste az alkalmazástól függően rozsdamentes acélból vagy poliszulfonból készül gyógyszeripari, illetve szennyvízkezelési felhasználásra.

Hogyan kalibrálható a zavarosságmérő?

A zavarosságmérő kalibrálása háromféle módon, távadóval történhet. Az első módszer neve kézi kalibrálás. Ez a leggyorsabb, de legalacsonyabb szintű kalibrálás. A felhasználó módosíthatja az eltolódást és a meredekséget, a készülék pedig kiszámítja és megjeleníti a mért értéket.

A második módszer neve többpontos kalibrálás. Ez a fajta kalibrálás biztosítja a legjobb linearitást a mért folyamat számára. Két-, három-, négy- és ötpontos kalibrálás végezhető – jellemzően off-line eljárással, leszerelt szenzorral.

A harmadik módszer a folyamat- vagy in situ kalibrálás. Az on-line kalibrálás során a kezelő belép a folyamatkalibrálási menübe a távadón, és menti az aktuális mért zavarosságértéket. Ezután mintát vesz a folyamatfolyadékból, és laboratóriumi műszerekkel referenciamérést végez. Az in-line zavarosságmérőtől és a távadótól függően többpontos in situ kalibrálás lehetséges (pl. METTLER TOLEDO M800 távadó és visszaszórt fényes zavarosságszenzor).

A METTLER TOLEDO zavarosságelemzői és on-line zavarosságszenzorai számos iparágban használhatók, például:

• Biotechnológia
• Gyógyszeripar
• Vegyipari feldolgozás
• Petrolkémia
• Élelmiszeripar és italgyártás
• Sörfőzés

Hogyan választható ki a megfelelő zavarosságszenzor?

A zavarosságszenzort a kívánt mérési tartomány és az alkalmazás alapján kell kiválasztani. A METTLER TOLEDO több sokoldalú zavarosságszenzort kínál, amelyek számos alkalmazás követelményeinek megfelelnek, például:

• Fermentáció
• Biomassza-termelés (optikai sűrűség)
• Kristályosítás
• Fázisszétválasztás
• Víz az olajban
• Szűrő átszakadása
• Eleveniszap
• Sör utószűrése és sárgaságmérés
• Szennyvíz

A részletekért forduljon a METTLER TOLEDO helyi képviseletéhez.