Merače zákalu/Senzory na meranie zákalu

Čo je zákal?

Zákal je optická charakteristika, ktorá označuje stupeň čistoty kvapaliny. Zákal vo vode spôsobujú samostatné suspendované častice alebo koloidné častice, ktoré rozptyľujú alebo zastavujú prenos svetla: vyššia koncentrácia suspendovaných/koloidných častíc spôsobuje vyšší zákal. Takéto častice sú zvyčajne príliš malé, aby ich mohlo rozpoznať ľudské oko, a preto sa musí na meranie zákalu používať merač zákalu alebo analyzátor zákalu. Najlepší spôsob riadenia procesov, ktoré vyžadujú dôkladné monitorovanie zákalu, je použitie merača zákalu v linke. Merač zákalu v linke poskytuje nepretržité meranie zákalu, ktoré sa môže použiť na účely riadenia procesov. Medzi každodenné príklady zakalených kvapalín patria:

• Mlieko – obsahuje emulzné bielkoviny/kvapôčky oleja vo vode
• Odpadová voda – obsahuje suspendované častice
• Pšeničné pivo – obsahuje kvasinkové bunky

Prečo je meranie zákalu dôležité?

Senzor na meranie zákalu sa v mnohých prípadoch používa na vyhodnotenie kvality vody alebo efektivity filtračného procesu. Meranie zákalu je dôležitý indikátor v mnohých odvetviach a využitiach, keďže nielen ovplyvňuje výsledky priemyselného procesu, ale tiež deteguje faktory, ktoré sú pre systém škodlivé.

Čo ovplyvňuje meranie zákalu?

Ako sme už spomínali, meranie zákalu určuje stupeň rozptylu svetla v dôsledku suspendovaných častíc v kvapalnom médiu. Rozptýlenie závisí od týchto faktorov:

• Koncentrácia častíc: Vyššie koncentrácie častíc spôsobujú vyšší rozptyl svetla a teda aj vyššie výsledky zákalu.
• Tvar a veľkosť častíc: Častice, ktoré sú menšie ako 1/10 vlnovej dĺžky viditeľného svetla, rozptyľujú svetlo symetricky. Väčšie častice (zvyčajne s priemerom väčším než vlnová dĺžka viditeľného svetla) rozptyľujú svetlo asymetricky. Pri meraní zákalu je teda potrebné zohľadniť aj uhol rozptylu.
• Vlnová dĺžka svetla: Ako sme už spomínali vyššie, intenzita rozptylu svetla závisí od veľkosti častíc. Okrem toho môže meranie svetla na detektore znížiť aj farba v kvapaline. Výsledkom toho je, že sa musí pri meraní zákalu zohľadniť aj použitie vhodnej vlnovej dĺžky svetla.

V dôsledku troch vyššie uvedených bodov sa môže v prípade štandardizovaného spôsobu merania používať zákal len ako charakteristická vlastnosť vzorky. V mnohých pivovarníckych využitiach je napríklad meraná kvapalina žltkavej farby a obsahuje kvasinkové častice. Preniknutie cez filter sa z tohto dôvodu kontroluje meraním množstva predného a bočného rozptylu svetla pod uhlom 25^° and 90^° v porovnaní so zdrojom svetla na účely zabezpečenia kvality. V návodoch na monitorovanie zákalu a farby sa uvádzajú aj zdroje červeného (650 nm) a modrého (460 nm) svetla.

Aké sú bežné interferencie v meraní zákalu?

Meranie zákalu môže nepriaznivo ovplyvniť prítomnosť látok absorbujúcich sveto alebo fluorescenčných látok. Takáto interferencia sa dá minimalizovať použitím iných vlnových dĺžok ako tých vo viditeľnom svetle (napr. takmer infračervené 860 nm).

Meranie zákalu môžu skresľovať aj vzduchové bubliny, preto je veľmi dôležité vybrať taký bod inštalácie, kde sa vzduchové bubliny vyskytujú čo najmenej.

Pri meraní zákalu je významné aj znečistenie priezoru Špičkové technológie a pomerový princíp môžu vyvážiť zmeny farby vo vzorkách, starnutie lampy používanej ako zdroj svetla a znečistenie priezoru.

Čo je merač zákalu?

Merač zákalu je senzor, ktorý meria zákal. Senzory na meranie zákalu majú dve veci spoločné:

• Zdroj svetla – napr. svetelná dióda (LED)
• Jeden a viac detektorov svetla – zvyčajne fotodiódy

Aké metódy merania meračom zákalu sa bežne používajú?

Existuje viacero typov senzorov na meranie zákalu v linke/meračov zákalu na linke, ktoré sú optimalizované pre konkrétne rozsahy merania a rôzne využitia.

• Predný rozptyl svetla/absorbancia: Senzory na meranie zákalu s touto technológiou (napr. rad InPro 8300 RAMS a rady InPro 8600i/D1 a /D3 od spoločnosti METTLER TOLEDO) sú navrhnuté pre aplikácie s nízkou až strednou úrovňou zákalu. Modely InPro 8300 RAMS typ TCS a COMBINE/InPro8600i/D3 ponúkajú aj meranie farby (žltosti).
• Spätný rozptyl svetla: Tieto senzory (napr. InPro 8050, InPro 8100 a InPro 8200 od spoločnosti METTLER TOLEDO) sú navrhnuté pre vzorky s vysokou koncentráciou častíc až do 250 g/l suspendovaných pevných častíc. V závislosti od využitia sú senzory od spoločnosti METTLER TOLEDO k dispozícii s telom z nehrdzavejúcej ocele pre farmaceutický priemysel a polysulfonátu pre odpadové vody.

Ako sa merač zákalu kalibruje?

Kalibrácia merača zákalu sa môže vykonať troma rôznymi spôsobmi pomocou prevodníka. Prvý spôsob sa volá manuálna kalibrácia. Je to najrýchlejšia, no tiež najnižšia úroveň kalibrácie. Používateľ môže zmeniť posun a sklon, na základe čoho sa vypočíta a zobrazí meraná hodnota.

Druhý typ sa volá viacbodová kalibrácia. Tento typ kalibrácie dosahuje najlepšiu linearitu meraného procesu. Vykonať sa dá dvoj-, troj-, štvor- a päťbodová kalibrácia – zvyčajne mimo linky s odinštalovaným senzorom.

Tretí typ je procesná alebo in situ kalibrácia. Ide o online kalibráciu, pri ktorej obsluha vstúpi do ponuky procesnej kalibrácie na prevodníku a uloží aktuálne meranie zákalu. Obsluha potom odoberie vzorku procesnej kvapaliny na jej meranie v porovnaní s laboratórnym prístrojom a získanie referenčného merania zákalu. Viacbodová in situ kalibrácia je možná v závislosti od merača zákalu v linke a prevodníka (napr. prevodník M800 od spoločnosti METTLER TOLEDO a senzor na meranie zákalu s technológiou spätného rozptylu).

Analyzátor zákalu/senzory na meranie zákalu na linke od spoločnosti METTLER TOLEDO sa môžu používať v mnohých priemysloch, napríklad:

• biotechnologický priemysel
• farmaceutický priemysel
• spracovanie chemikálií
• petrochemický priemysel
• potravinársky priemysel
• pivovary

Ako si vybrať správny senzor na meranie zákalu?

Senzor na meranie zákalu je potrebné vyberať podľa požadovaného rozsahu merania, ako aj podľa využitia. Spoločnosť METTLER TOLEDO ponúka viacero všestranných senzorov na meranie zákalu, ktoré spĺňajú požiadavky mnohých rôznych aplikácií, napríklad:

• fermentácia
• rast biomasy (optická hustota)
• kryštalizácia
• separácia fáz
• voda v oleji
• prienik cez filter
• aktivovaný kal
• následná filtrácia piva a meranie žltosti
• odpadová voda

Podrobnosti vám poskytne miestny zástupca spoločnosti METTLER TOLEDO.