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Übersicht Trübung
Was ist Trübung und wie wird sie gemessen? |
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| Grundlagen zur Trübung |
Trübung ist eine optische Eigenschaft einer Flüssigkeit, die generell die Klarheit beschreibt. Die Trübung wurde immer schon durch menschliche Beobachtungen bestimmt und da es hierfür verschiedene Definitionen gibt, besteht immer noch hoher Diskussionsbedarf zu den verschiedenen Techniken, die zur Bestimmung der Trübung eingesetzt werden.
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Trübung wird nicht durch Farbe verursacht, sondern hängt mit dem Verlust der Transparenz zusammen, der durch Schwebstoffe und/oder Kolloiden hervorgerufen wird. Ist eine Flüssigkeit klar, lassen die Schwebstoffe das Licht durch und es kommt zu keiner Streuung.
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| Ein in der Natur vorkommendes Beispiel für Trübung ist das Wasser in einem See. Jeder hat schon einmal einen See betrachtet, der für das Auge sehr klar erscheint und der manchmal durch die zu sehende Tiefe fasziniert ist. Andererseits gibt es Gewässer, in welchem man nicht einmal die Hand vor Augen sieht. Um die Trübung eines Sees oder Flusses abzuschätzen, wird auch noch heute die so genannte Secchi-Disk benutzt. Bei dieser Methode wird die Tiefe bestimmt, in der das Muster der Scheibe nicht mehr zu erkennen ist. Die Eintauchtiefe ist dann ein Maß für die Trübung. |
Das Eintauchen der Secchi-Disk in einem See. |
Eingestuft als „optische Eigenschaft“, kann die Richtung der Lichtintensität, das Streulicht, der Hintergrund und die optische Pfadlänge, Trübungsmessung beeinflussen, jedoch nicht die Farbe. Einige Trübungsstoffe sind temperaturempfindlich, und fallen beim Abkühlen aus oder gehen beim Erhitzen in Lösung. Zusätzlich können Protein bezogene Bestandteile mit anderen gelösten Stoffen reagieren und als Verbindung ausfallen. Während sich die Farbe der Flüssigkeit bei Lichteinwirkung ändert, hat dies auf die Trübung keine Auswirkung. |
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| Was ist Prozesstrübung? |
Prozesstrübung ist eine Bewertung der Produktklarheit, die in kontinuierlichen oder in Batch- Produktionsanlagen durchgeführt wird. Diese wird typischerweise gegen eine Grundlinie für Qualitätskontrollparameter oder für die Prozessleistung gemessen.
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optek Inline Trübungssensor, TF16-N |
Oftmals werden Proben aus dem Prozessmedium entnommen und eine Beurteilung der Trübung erfolgt visuell durch einen Labormitarbeiter oder durch eine Vielzahl von Labortrübungsmessgeräten. Bei der Probenentnahme kann die Messanzeige durch andere Einflüsse wie Zeit, Umgebung und Temperatur beeinflusst werden. Hierbei handelt es sich dann aber nicht mehr um eine „Prozess“ - Messung, denn das Produkt wurde aus der Prozessleitung entnommen. Eine Prozesstrübungsmessung ist keine Labormessung.
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In den letzten Jahren wurden immer häufiger Rohre verlegt, um Produkte zu transportieren, so dass der Herstellungsprozess fortwährend mehr automatisiert wurde. Durch diese Maßnahmen kamen immer mehr Online und Inline Trübungsmessgeräte zum Einsatz, die eine „optische“ Messung in der Prozessleitung möglich machten.
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| Bei der Herstellung von Produkten werden elektronische Trübungsmessgeräte in die Prozessleitung eingebaut. Der Vorteil von Online oder Inline Messungen ist, dass das Messergebnis ständig in „Echt-Zeit“ dargestellt wird. Dies bietet eine repräsentative Bewertung von den aktuellen Prozessbedingungen. |
 Ein optek TF16 Trübungssensor, der direkt in die Prozessleitung installiert ist, überwacht die Klärleistung der Zentrifuge und leitet das Entleeren ein. |
Ein sofortiges Eingreifen ist gewährleistet, wenn sich die Prozessbedingungen ändern oder die Werte außerhalb der Toleranz liegen. Prozesstrübungsmessgeräte lassen sich auch in Bypässen oder im Nachlauf installieren. Aufgrund von Einschränkungen in der Nennweite oder durch Wartungsanforderungen bestimmter Messgeräte, ist die Installation im Bypass eine verbreitete Methode. Kommt eine Prozesstrübungsmessung in Betracht, dann ist ein Bypass normalerweise nicht wünschenswert, da eine Abweichung zwischen der Prozessleitung und der Bypassleitung die Teilchenkonzentration und Größenverteilung auftreten kann. |
Zusätzlich sinkt die Temperatur in einem Bypass, was sich negativ auf die zu detektierenden Trübungsstufen auswirken kann. In hygienischen Anwendungen, in denen Prozessinstrumente wie CIP (Clean-In-Place), Bypassleitungen oder Nachlaufleitungen eingebaut sind, treten zusätzlich Reinigungsprobleme auf und sollten daher vermieden werden. |
Die Leistung von Prozesstrübungsmessgeräten wird oft durch Labormessmethoden geprüft oder validiert. Es ist wichtig, dass diese Korrelation gründlich in Bezug auf Konsistenz der Technik, Temperatur, Zeit, Farbe, Probenvorbereitung und anderen möglichen Verfahrensfehlern geprüft wird. |
Unterschiede im optischen Design, in den verwendeten Wellenlängen des Lichtes, im Messwinkel und in der Referenztechnik der verschiedenen Trübungsmessgeräten, werden zwangsläufig die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der einzelnen Ergebnisse beeinflussen. Wenn möglich sollten daher sowohl in der Prozess- als auch in der Labormessung die gleichen Messwinkel, die gleichen Methoden und Techniken benutzt werden, um Differenzen zu minimieren und brauchbare Korrelationen zu erstellen. |
Weiter mit Prozesstrübungsmessgeräte |
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