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Prozesstrübungsmessgeräte |
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Es gibt zwei Grundtypen von Photometern in der Prozesstrübungsmessung. Einige basieren auf Lichtabsorption, andere auf Lichtstreuung.
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| Absorptionsphotometer: |
Absorptionsphotometer arbeiten auf die gleiche Weise wie Laborphotometer. Es wird also ein gebündelter Lichtstrahl durch das Prozessmedium geschickt. Einziger Unterschied besteht darin, dass im Prozessmaßstab keine Wellenlänge ausgewählt werden kann. Die Wellenlängen oder Bandbreiten sind festgelegt.
Dreidimensionale Feststoffe zeigen ein Absorptionsvermögen bei nahezu allen Frequenzen. Bei Wellenlängen im Infrarot oder im Nahinfrarot (NIR) können sowohl Feststoffe als auch gelöste Bestandteile, die Trübung verursachen, von der sichtbaren Farbe unterschieden werden.
Die Bandbreite liegt außerhalb des roten Lichtes im Bereich von 700 - 1100 nm und wird nach Sir William Frederick Herschel als „Herschel-“Bereich bezeichnet. Diese Bandbreite ist eindeutig, weil dieser Bereich geradezu für alle gelösten Bestandteile geeignet ist, Licht dieser Frequenzen zu absorbieren.
Die Abschwächung der NIR-Transmission ist dann ein Maß für die Feststoffkonzentration. Der Anteil der Lichttransmission kann anschließend gegen die Konzentration aufgetragen werden. Allerdings ist die Beziehung nicht linear. Daher wird das Absorptionsvermögen als negativer dekadischer Logarithmus der Lichttransmission definiert. Diese Beziehung ist linear und wird bezeichnet als Lambert-Beer'sches Gesetz .
Außerdem ist diese Methode sehr unkompliziert, weil Messungen im niedrigen NIR normalerweise nicht temperaturabhängig sind.
Des Weiteren werden Absorptionsphotometer üblicherweise für höhere Konzentrationen (größer 0,5 g/L) in der Prozesstrübung benutzt. Die optische Pfadlänge (OPL) wird dann so gewählt, dass die Messung innerhalb des linearen Bereiches liegt.
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| Streulichtphotometer: |
Streulichtphotometer haben mehrere Konfigurations- und Anwendungsmöglichkeiten. Unter dem Ausdruck Lichtstreuung ist zusammenfassend sowohl die Lichtstreuung als auch die Reflektion von Teilchen im Medium zu verstehen.
Man unterscheidet bei diesen Gerätetypen nicht nur zwischen Online und Inline Geräteausführungen, sondern es gibt bezüglich Prozesstrübung vier Haupttypen von Streulichtphotometern, die für die Bewertung der Trübung im Flüssigmedium benutzt werden:
Rückstreugeräte besitzen einen breiten Anwendungsbereich, sind aber in der Auswerteeinheit verhältnismäßig kompliziert, weil diese den niedrigen Teil der Streulichtintensität verwenden.
Seitwärts Streumethoden werden gewöhnlich für die Bewertung der Produktklarheit verwendet, um eine einwandfreie Filtration zu gewährleisten. Die Mehrheit der Trübungsmessgeräte misst heutzutage in einem 90° Winkel. Diese Methode ist in den verschiedensten Industrien weit verbreitet.
Vorwärts Streuwinkelsysteme werden bevorzugt benutzt, um einen Trennungs- oder Filtrationsprozess effektiv zu überwachen oder ungewöhnliche Trübungserscheinungen zu detektieren. Sie weisen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Teilchengröße auf. Messergebnisse der Vorwärts Streuung korrelieren sehr gut zur aktuellen Partikelkonzentration. Eine Quantifizierung der Trübung ist daher möglich.
In manchen Fällen ist es nützlich oder sogar notwendig, sowohl die Vorwärts- als auch die Seitwärtsstreuung gleichzeitig zu nutzen, um ein vollständiges Trübungsprofil des Produktes zu erhalten. Dies ist besonders wichtig, wenn die Produktqualität das Ziel ist. Handelt es sich um eine Prozesskontrolle, eine Trübungsdetektion oder eine Qualitätsbewertung, werden Streulichtphotometer im Prozess allgemein eingesetzt, um eine bessere Genauigkeit und eine Trübungsbewertung kleiner 0,5 g/L zu erhalten.
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| Zusammenfassung |
Rückstreuung ist definiert als kleiner 90°, zur Lichtquelle.
Vorwärtsstreuung ist definiert als kleiner 90° weg von oder in gleicher Richtung zur Lichtquelle
Reflektionssysteme variieren und sind wesentlich abhängig vom Hersteller, von der Geräteausführung und der geplanten Applikation.
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Trübungsmesseinheiten |
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