Измерители/датчики мутности

Что такое мутность?

Мутность — это оптическая характеристика, связанная с прозрачностью жидкости. Вода становится мутной, когда в ней присутствуют взвешенные частицы или коллоиды, которые рассеивают свет или задерживают его распространение: чем выше концентрация взвешенных (коллоидных) частиц, тем выше мутность. Человеческий глаз не различает столь малые частицы, поэтому для измерения мутности используют специальные измерители или анализаторы. Лучший вариант управления процессом, требующим тщательного контроля мутности, — это применение встроенного измерителя. Встроенный измеритель мутности работает в непрерывном режиме, наиболее эффективном с точки зрения управления технологическим процессом. Наиболее известные примеры мутных жидкостей:

• Молоко — содержит эмульсию белков и масел в воде
• Сточные воды — содержат взвешенные частицы
• Пшеничное пиво — содержит дрожжевые клетки

Для чего необходимо измерение мутности?

Во многих случаях датчик мутности используется для оценки качества воды или эффективности процесса фильтрации. Измерение мутности является важным показателем качества во многих отраслях промышленности, поскольку оно не только влияет на производительность, но также выявляет факторы, которые отрицательно влияют на систему.

Что нужно учитывать при измерении мутности?

Как сказано выше, измерение мутности определяет, в какой степени диспергированные в жидкости частицы рассеивают свет. Рассеяние света зависит от следующих факторов:

• Концентрация частиц: Увеличение концентрации частиц приводит к более интенсивному рассеиванию света и, следовательно, к увеличению измеряемых значений мутности.
• Форма и размер частиц: Частицы, размер которых не превышает 1/10 длины волны, рассеивают свет симметрично. Более крупные частицы (как правило, с диаметром, превышающим длину волны видимого света) рассеивают свет несимметрично. Это значит, что при измерении мутности следует учитывать угол рассеивания.
• Длина световой волны: Как сказано выше, интенсивность рассеивания света зависит от размера частиц. Кроме того, если жидкость окрашена, количество света, падающего на детектор, также может уменьшаться. По этой причине при измерении мутности необходимо выбрать наиболее подходящую длину световой волны.

По трем перечисленным выше причинам измеряемые прибором значения мутности можно использовать в качестве характеристики свойств образцов только в том случае, если метод измерения стандартизирован. Например, в пивоваренном производстве анализируемая жидкость имеет желтоватую окраску и содержит частицы дрожжей. Учитывая это, для контроля полноты фильтрации интенсивность рассеянного света измеряют под углом 25^о и 90^о относительно направления луча от источника. Кроме того, руководства предписывают для контроля мутности и цвета использовать стандартные источники красного (650 нм) и синего (460 нм) света.

Какие факторы отрицательно влияют на измерение мутности?

На измерение мутности может отрицательно влиять присутствие светопоглощающих или флуоресцирующих веществ. Такие помехи можно устранить, если использовать для измерения излучение за пределами видимого диапазона (например, в ближней инфракрасной области — 860 нм).

Помехой могут стать и пузырьки воздуха, поэтому точку измерения следует выбирать там, где присутствие пузырьков воздуха минимально.

Чистота измерительного окна прибора также имеет большое значение. Погрешности, возникающие в результате изменения цвета образца, старения лампы, установленной в источнике света, и загрязнения оптического окна, можно корректировать с помощью современных технологий и метода приведения для обработки данных.

Что такое измеритель мутности?

Измерителем мутности называют датчик, предназначенный для измерения мутности. В состав всех датчиков мутности входят два элемента:

• Источник излучения, например светодиод
• По меньшей мере один светоприемник, как правило, на основе фотодиодов

Какие принципы измерения используются в существующих на рынке измерителях мутности?

Существует несколько типов встраиваемых датчиков/измерителей мутности в зависимости от диапазона измерения и технологических требований.

• Прямое рассеяние и поглощение света: Датчики мутности этого типа (например, МЕТТЛЕР ТОЛЕДО InPro 8300 RAMS, InPro 8600i/D1 и /D3) предназначены для измерения низких и средних уровней мутности. С помощью датчиков InPro 8300 RAMS типа TCS и COMBINE/ InPro8600i/D3 можно также измерять цвет (желтизну).
• Обратное рассеяние света: Датчики этого типа (например, МЕТТЛЕР ТОЛЕДО InPro 8050, InPro 8100 и InPro 8200) предназначены для образцов с высокой (до 250 г/л) концентрацией взвешенных твердых частиц. Датчики МЕТТЛЕР ТОЛЕДО изготавливаются в корпусах из нержавеющей стали (для фармацевтических производств) или из полисульфона (для систем очистки сточных вод).

Как выполняется калибровка измерителя мутности?

Измерители мутности калибруют с помощью трансмиттера тремя разными способами. Первый способ — это ручная калибровка. Это наименее точный способ, хотя и самый быстрый. Пользователь может изменить смещение и наклон калибровочной характеристики, а измеряемое значение рассчитывается и выводится на экран.

Второй способ — многоточечная калибровка. С помощью такой калибровки можно получить наилучшую линейность для конкретного процесса. Калибровка по двум, трем, четырем и пяти точкам выполняется, как правило, автономно. Для этого датчик приходится снимать с точки измерения.

Третий способ — калибровка в технологической среде (in situ). Такая калибровка выполняется в условиях эксплуатации, когда оператор использует меню калибровки на трансмиттере и сохраняет измеренные значения мутности. Затем оператор берет пробу технологической среды для измерения на лабораторном приборе, чтобы получить эталонное значение мутности. В зависимости от сочетания встроенного измерителя мутности и трансмиттера возможна многоточечная калибровка in situ (например, трансмиттер МЕТТЛЕР ТОЛЕДО M800 и датчик мутности с обратным рассеянием света).

Анализаторы и встроенные датчики мутности МЕТТЛЕР ТОЛЕДО применимы в следующих отраслях:

• Биотехнология
• Фармацевтика
• Химическая промышленность
• Нефтехимия
• Производство продуктов питания и напитков
• Пивоварение

Как правильно выбрать датчик мутности?

Датчик мутности следует выбирать исходя из требуемого диапазона измерения и области применения. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО выпускает ряд универсальных датчиков мутности, пригодных для разных диапазонов измерений и видов продукции.

• Брожение
• Контроль роста биомассы (оптической плотности)
• Кристаллизация
• Разделение фаз
• Обнаружение воды в масле
• Обнаружение пробоя фильтра
• Активный ил
• Окончательная фильтрация пива и измерение желтизны
• Сточные воды

Для получения подробной информации обратитесь в местное представительство МЕТТЛЕР ТОЛЕДО.