Mierniki zmętnienia / Czujniki zmętnienia

Co to jest zmętnienie?

Zmętnienie to cecha optyczna, która odnosi się do stopnia przejrzystości cieczy. Zmętnienie wody jest powodowane przez pojedyncze zawieszone cząstki lub materię koloidalną, które rozpraszają lub utrudniają przepuszczalność światła: im większe stężenie zawieszonych cząstek / materii koloidalnej, tym większe zmętnienie. Cząstki te są zwykle zbyt małe, aby zostały wykryte przez oko ludzkie; dlatego pomiar zmętnienia należy wykonać za pomocą miernika lub analizatora zmętnienia. Najlepszym sposobem kontroli procesów wymagających monitorowania zmętnienia jest zastosowanie miernika zmętnienia in-line. Miernik zmętnienia in-line umożliwia ciągły pomiar zmętnienia, który można wykorzystać do sterowania procesem. Do codziennych przykładów mętnych cieczy należą:

• Mleko — zawiera zemulgowane krople białka/oleju w wodzie
• Ścieki — zawierają zawieszone cząstki
• Piwo pszeniczne — zawiera komórki drożdży

Dlaczego pomiar zmętnienia jest ważny?

W wielu przypadkach do oceny jakości wody lub wydajności procesu filtracji stosuje się czujnik zmętnienia. Pomiary zmętnienia są ważnym wskaźnikiem w wielu branżach i zastosowaniach, ponieważ mają wpływ nie tylko na wydajność procesu przemysłowego, ale pozwalają także wykryć niepożądane czynniki w systemie.

Co wpływa na pomiary zmętnienia?

Jak wspomniano powyżej, pomiar zmętnienia pozwala określić, w jakim stopniu cząstki zawieszone w cieczy rozpraszają światło. Stopień rozproszenia jest pochodną

• Stężenia cząstek: wyższe stężenie cząstek powoduje większe rozproszenie światła, a tym samym wyższą wartość zmętnienia.
• Kształtu i rozmiaru cząstek: cząstki mniejsze niż 1/10 długości fali światła widzialnego, światło rozproszone symetrycznie. Większe cząsteczki (o średnicy większej od długości fali światła widzialnego) rozpraszają światło asymetrycznie. Dlatego do pomiaru zmętnienia należy wziąć pod uwagę kąt rozproszenia.
• Długości fali świetlnej: jak wspomniano powyżej, natężenie rozproszonego światła zależy od wielkości cząstek. Ponadto obecność koloru w cieczy może zmniejszyć ilość światła mierzonego przy detektorze. W związku z tym do pomiaru zmętnienia należy uwzględnić odpowiednią długość fali świetlnej.

Wszystkie trzy punkty świadczą o tym, że zmętnienie może stanowić cechę próbki tylko wtedy, gdy metoda pomiaru jest znormalizowana. Na przykład w wielu zastosowaniach browarniczych mierzona ciecz ma żółtawy kolor i zawiera cząstki drożdży. Dlatego też, aby sprawdzić stopień przebicia filtra, ilość światła rozpraszanego do przodu i na bok powinna być mierzona pod kątem 25^o i 90^o względem źródła światła dla zapewnienia jakości. Źródła światła czerwonego (650 nm) i niebieskiego (460 nm) również zostały wyszczególnione w wytycznych dotyczących monitorowania zmętnienia i koloru.

Jakie są typowe zakłócenia w pomiarze zmętnienia?

Negatywny wpływ na pomiar zmętnienia może mieć obecność substancji pochłaniających światło i fluorescencyjnych. Zakłócenia te można zminimalizować, stosując fale o innych długościach niż te, które znajdują się w świetle widzialnym (tj. 860 nm w pobliżu podczerwieni).

Pęcherzyki powietrza mogą zakłócać pomiar zmętnienia, więc warto wybrać takie miejsce w instalacji, gdzie obecność pęcherzyków powietrza jest minimalna.

Zanieczyszczenie okien ma również kluczowe znaczenie dla pomiaru zmętnienia. Najnowocześniejsza technologia i zasada proporcji umożliwiają kompensację zmian koloru próbki, starzenia się lampy używanej jako źródła światła i zanieczyszczenia okien.

Co to jest miernik zmętnienia?

Miernik zmętnienia to czujnik mierzący zmętnienie. Czujniki zmętnienia mają dwie wspólne cechy:

• Źródło światła, np. diodę LED
• Jeden lub więcej detektorów światła, zwykle fotodiody

Jakie popularne metody pomiaru zmętnienia są dostępne na rynku?

Jest kilka rodzajów czujników zmętnienia in-line / mierników zmętnienia on-line, które są zoptymalizowane pod kątem określonych zakresów pomiarowych i różnych zastosowań.

• Światło rozproszone do przodu/absorpcja: czujniki zmętnienia z tą technologią (np. METTLER TOLEDO z serii InPro 8300 RAMS oraz InPro 8600i/D1 i/D3) zostały zaprojektowane do pomiarów na niskim i średnim poziomie zmętnienia. Pomiar koloru (żółta barwa) jest również dostępny w czujnikach InPro 8300 RAMS typu TCS i COMBINE/ InPro8600i/D3.
• Światło wstecznie rozproszone czujniki te (np. InPro 8050, InPro 8100 i InPro 8200 firmy METTLER TOLEDO) są przeznaczone do próbek o wysokim stężeniu cząstek stałych zawieszonych w wodzie do 250 g/l. W zależności od zastosowania czujniki METTLER TOLEDO są dostępne w wykonaniu ze stali nierdzewnej i polisulfonu, odpowiednio do zastosowań farmaceutycznych i sanitarnych.

Jak skalibrować miernik zmętnienia?

Miernik zmętnienia można skalibrować na trzy różne sposoby przy użyciu przetwornika. Pierwsza metoda jest nazywana kalibracją ręczną. Jest to najszybszy, ale również najniższy poziom kalibracji. Użytkownik może zmieniać przesunięcie i nachylenie, po czym miernik oblicza i wyświetla wynik pomiaru.

Drugi typ to kalibracja wielopunktowa. Ten typ kalibracji pozwala uzyskać najlepszą liniowość dla mierzonego procesu. Możliwa jest kalibracja dwu-, trzy-, cztero- i pięciopunktowa — zazwyczaj poza linią produkcyjną, po zdemontowaniu czujnika.

Trzecim typem jest kalibracja w procesie czyli in situ. Jest to kalibracja wykonywana online w taki sposób, że operator wchodzi do menu kalibracji w procesie na przetworniku i zapisuje bieżący odczyt zmętnienia. Następnie operator pobiera próbkę cieczy do pomiaru przyrządem laboratoryjnym w celu uzyskania referencyjnej wartości zmętnienia. Zależnie od miernika i przetwornika zmętnienia in-line możliwa jest kalibracja wielopunktowa in situ (np. przetwornikiem M800 czujnik zmętnienia dla światła wstecznie rozproszonego firmy METTLER TOLEDO).

Analizatory zmętnienia / czujniki zmętnienia online firmy METTLER TOLEDO mogą być używane w wielu branżach, takich jak:

• Biotechnologia
• Farmaceutyka
• Przetwarzanie substancji chemicznych
• Petrochemia
• Przemysł spożywczy
• Browarnictwo

Jak dobrać odpowiedni czujnik zmętnienia?

Czujnik zmętnienia należy dobrać odpowiednio do wymaganego zakresu pomiarowego oraz zastosowania. METTLER TOLEDO oferuje kilka uniwersalnych czujników zmętnienia spełniających potrzeby wielu różnych zastosowań, takich jak:

• Fermentacja
• Wzrost biomasy (gęstość optyczna)
• Krystalizacja
• Separacja fazowa
• Woda w oleju
• Przebicie filtra
• Aktywny szlam
• Końcowa filtracja piwa i pomiar żółtawych cieczy
• Ścieki

Skontaktuj się z lokalnym przedstawicielem METTLER TOLEDO, aby uzyskać szczegółowe informacje.