Präzision aus der Mikrowelle

Mikrowellen-Technik zur Inline-Konzentrationsmessung

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19.05.2016 Permanentes und präzises Messen der Konzentrationen in Flüssigkeitsgemischen ist für die direkte Regelung vieler Prozesse im Produktionsablauf essentiell.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Kontinuierliches Inline-Monitoring von Gemischen ermöglicht konstante Produktqualität zuverlässiger als die Entnahme und Laboranalyse von Stichproben.
  • Die Mikrowellen-Messtechnik im Inline-Betrieb reicht nahezu an die Genauigkeit von offline erzielten Laboruntersuchungen heran, erfolgt aber unter realen Prozessbedingungen.
  • Der Feststoffgehalt aller wasserhaltigen, metallfreien und nichtleitenden Medien lässt sich bestimmen. Das Medium muss nicht optisch durchlässig sein.

Nicht nur in der Lebensmittelindustrie oder der Abwasseraufbereitung, sondern auch in der Baustoffbranche führen ungenaue Messwerte hier zu Problemen, die ganze Prozessabläufe lahm legen können. Auch die Qualität des jeweiligen Produkts leidet mitunter enorm. Für ein gleichbleibendes Produktionsergebnis ist ständige Inline-Messtechnik der Entnahme von Stichproben überlegen, denn schon auf dem Weg von der Entnahmestelle bis zum Betriebslabor können veränderliche Umwelteinflüsse das Messresultat gegebenenfalls verfälschen. Die Inline-Messung mit einem fest installierten Gerät an der Messstelle erfolgt dagegen unter konstanten Umweltbedingungen.

Abweichungen unter 0,2 %
Hier setzt die Mikrowellen-Messtechnologie von Promtec an. Sie erreicht eine mittlere Standardabweichung von 0,1 bis 0,2 % im Vergleich zu den entsprechenden Laborergebnissen. „Unter optimalen Bedingungen können sogar Messabweichungen bis 0,05 % des Feststoffanteils festgestellt werden“, erklärt Karl-Heinz Theisen, Geschäftsführer des Unternehmens. Das entspreche praktisch der Laborqualität, allerdings inline, also direkt während des Herstellungsprozesses und unter realen Produktionsbedingungen. Per Inline-Monitoring kann die Mikrowellenmesstechnik helfen, Ausfälle zu verhindern, und Produktionsprozesse besser zu regulieren.

Um die hohe Genauigkeit zu erreichen, erzeugt ein Mikrowellenoszillator elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz. Über einen Sensor lässt sich dieses Signal durch ein beliebiges wasserhaltiges Medium führen, sofern es sich in einer festen Messgeometrie wie einer Rohrleitung oder einem Tank befindet. Da freie Wassermoleküle die Mikrowellen stark absorbieren, verringern sie deren Ausbreitungsgeschwindigkeit und dämpfen die Wellen proportional zum Wassergehalt ab. Sobald die Mikrowellen den Empfangssensor auf der gegenüberliegenden Seite der Messgeometrie erreichen, misst dieser die Phasenverschiebung und Dämpfung und berechnet daraus die Feststoffkonzentration.

Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es nicht auf die optische Durchlässigkeit eines Mediums angewiesen ist. Die elektromagnetischen Wellen durchdringen alle metallfreien, nichtleitenden Materialien. Gleichzeitig beeinflussen sie das zu messende Medium nicht.

Heftausgabe: Mai 2016
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Über den Autor

Nicola Bauer, freie Redakteurin
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