Refractometrie, een beproefde methode voor procesanalyse

In laboratoria zijn refractometers heel gebruikelijke meetinstrumenten, die worden gebruikt om de zuiverheid, concentratie en dichtheid van vloeistoffen te meten. De afgelopen jaren heeft refractometrie zich steeds meer verplaatst vanuit het laboratorium naar de productievloer, zodat optimaal kan worden geprofiteerd van alle voordelen die deze methode biedt.

De meting is snel, nauwkeurig, betrouwbaar, milieuvriendelijk en, vergeleken met de conventionele laboratoriumanalyse, uitermate kostenefficiënt. Bovendien wordt de meting niet beïnvloed door de kleur en troebelheid van de desbetreffende vloeistof, en door de aanwezigheid van ingesloten gas.

In principe kunnen alle metingen die kunnen worden uitgevoerd in een laboratoriumopstelling tevens op effectieve wijze ter plaatse worden gerealiseerd met behulp van een inline-procesrefractometer. Refractometrie is speciaal afgestemd op de analyse van binaire vloeistoffen (vloeistoffen bestaande uit twee componenten). Door nog een meetvariabele toe te voegen, kunnen zelfs oplossingen bestaande uit drie componenten worden gemeten.

Meetprincipe

Elke substantie wordt gekenmerkt door een specifieke relatie tussen de desbetreffende refractie-index, de temperatuur en de concentratie van de componenten. Nadat de refractie-index en temperatuur van het medium zijn gemeten, kan de transmitter de concentratie van het medium vaststellen op basis van deze relatie.

De PIOX® R refractometer werkt met lichtdoorstraling. De refractometer bepaalt de refractie-index van een vloeistof op basis van een meting van de brekingshoek van een lichtstraal die door een prisma valt dat is ondergedompeld in deze vloeistof (wet van Snellius). Het licht dat door de LED van de sensor wordt uitgestraald, wordt geparallelliseerd en gebundeld voordat het door de te meten vloeistof heen valt. Aan het oppervlak van het meetprisma wordt de lichtstraal gebroken en in tweeën gesplitst.

Op de CCD-sensor achter het prisma worden twee afzonderlijke signalen gedetecteerd. De afstand tussen deze signalen correleert met de refractie-index op basis van de wet van Snellius. In combinatie met de mediumtemperatuur gemeten door de Pt1000-sonde, berekent de transmitter vervolgens de temperatuur-gecompenseerde refractie-index nDT en andere specifieke waarden zoals gewichts-%, Brix of dichtheid.

Dankzij het gebruik van materialen voor specifieke procesvereisten, bieden de PIOX® refractometers de optimale oplossing voor al uw analysevereisten. De bevochtigde sondes voldoen aan hygiëne-eisen in de voedingsmiddelenindustrie en zijn CIP-compatibel. Bovendien zijn er speciale uitvoeringen leverbaar voor zeer corrosieve chemicaliën.

PIOX® R heeft een breed toepassingsbereik:

In veel gevallen binnen de chemische industrie,in devoedingsmiddelen- en drankenindustrie, maar ook in de metaalbewerking, de mijnbouwindustrie of op luchthavens tijdens het verwijderen van ijs.

Binnen deze verschillende processen kan deprocesrefractometer PIOX Rworden gebruikt voor realtime-concentratiemetingen in een groot aantal uiteenlopende situaties: van dosering tot kwaliteitsbewaking van halffabricaten en eindproducten.

Ten behoeve van de juiste hygiënische omstandigheden is het detectie-element (prisma) bestand tegen corrosieve reinigingsmiddelen zoals die worden gebruikt tijdens het CIP-proces (heet water, basische oplossingen, zuren).

Typische toepassingen:

Chemische industrie

• Vaststelling van de concentratie in distillatie- of rectificatieprocessen, of voor de terugwinning van oplosmiddelen
• Zuren (zwavelzuur, zoutzuur, azijnzuur etc.)
• Opgeloste metaalzouten (chloriden, fosfaten, sulfaten etc.)
• Organische oplosmiddelen: - alcohol, glycol, -aminen zoals MEA, DEA, EDA, -pyrrolidonen, bijv. N-methyl-pyrrolidon (NMP)
• Schimmelwerende middelen en kunstmeststoffen, bijv. ureumammoniumnitraat (UAN)
• Bewaking van de mate van polymerisatie tijdens de productie van kunststoffen en kunstharsen
• Concentratiemeting van een mengsel van colloïdaal kiezelzuur en water

Vezelchemie en textiele materialen

• Regeling van de concentratie spinvloeistoffen: -DMAC (dimethylaceetamide), -DMF (dimethylformamide)
• Concentratiemeting van caprolactaam-oplossingen (basisbestanddeel van de polyamideproductie)
• Polycarbonaten
• Cellulose-spinoplossing

Een voorbeeld van de toepassing binnen de vezelchemie is te vinden in de productie van acrylvezels, waarbij een specifieke concentratie van het oplosmiddel DMAC moet worden gehandhaafd tijdens de volledige verwerkingscyclus. PIOX® R bewaakt de concentratie van het gerecyclede oplosmiddel om de chemische eigenschappen van de vezelgrondstoffen stabiel te houden ten behoeve van het productieproces.

Olie- en gasindustrie

• Regeling van de concentratie van het mengsel mono-ethyleenglycol/water tijdens het transport van aardgas

Faciliteits-/luchthavenmanagement

• Regeling van de concentratie van het glycol/water-mengsel tijdens het verwijderen van ijs van vliegtuigen

Voedingsmiddelen- en drankenindustrie

• Productie van biet- en rietsuiker
• Continue meting van de suikerconcentratie voor de regeling van een suikerverwarmer
• Continue meting van de suikerconcentratie bij frisdranken en snoep
• Continue meting van het oorspronkelijke wort van het koude wort tijdens de productie van bier
• Dosering van wijnmost ( Öchsle)
• Bieranalyse (alcoholmeting, wort en oorspronkelijk wort) in combinatie met een dichtheidsmeter
• Continue meting van pasta’s en dikke substanties: vloeibare suiker, melasse, honig, jam, wijnmost, maisch)
• Weiproducten: Brix-meting, lactose, procesbesturing
• Pectine

Bij de verwerking van suiker is refractometrie een nauwkeurige en erkende methode om de concentratie van suikeroplossingen vast te stellen. Tijdens de productie van gemengde sappen en frisdranken worden refractometers direct in de productiestroom aangebracht om de inhoud van mengvaten te bewaken en om de gewenste suikerconcentratie te handhaven.

Farmaceutische industrie

• Bewaking van de concentraties van ascorbinezuur en cetogulonzuur tijdens de productie van vitamine C
• Nanogel
• Diverse organische stoffen in procesontwikkeling en proefinstallaties

Papier- en pulpproductie

• Zetmeelconcentratie
• Gehalte aan droge stof in lijmen op basis van zetmeel en caseïne
• Bewaking van oplosprocessen in lijmproductie

Onderzoek, optiek

• Concentratiemeting tijdens kristalgroeiproces
• Procesbesturing van speciale etsmiddelen

Afvalwater

• Meting van het max. gehalte aan droge stof of massa-% in combinatie met de bewaking van troebelheid van de vloeistof, bijv. ten behoeve van lekdetectie

Oplossingen op maat -

RMKoeff-software voor PIOX R

In bepaalde gevallen zijn de standaard vloeistofparameters die zijn opgeslagen in de transmitter niet afgestemd op uw behoeften en uw toepassing. In dat geval moeten uw eigen gegevenssets worden gedefinieerd en worden overgebracht naar de PIOX-transmitter. De RMKoeff-software helpt u hiermee.

U dient op basis van experimenten de relatie vast te stellen tussen de nDT en de gewenste uitvoerhoeveelheid. Dit kan gebeuren in uw eigen laboratoria of in de laboratoria van FLEXIM.

Op basis van uw gegevens genereert RMKoeff de karakteristiek van de vloeistof met polynomen van kwaliteit 1 t/m 3. U hoeft alleen de gemeten gegevens in de desbetreffende tabel in te voeren.

Uw voordelen:

• Eenvoudig opstellen en beheren van door de gebruiker gedefinieerde gegevenssets
• Automatisch wiskundig modelleren
• Uitvoerhoeveelheid selecteerbaar door de klant
• Eenvoudige gegevensoverdracht naar de transmitter via RS232/USB
• Gebruiksvriendelijke gebruikersinterface
• Geschikt voor alle Windows-versies