Horké Óle a chladivé zmrzliny

Obrázek 1: Nový samočinně kalibrující se teplotní senzor činí v produkci olejů a tuků 3000 přerušení procesu ročně zbytečnými. (Foto: Endress + Hauser) / Obrázek 1: Tento nový teplotní senzor s automatickou kalibrací umožňuje v produkci olejů a tuků zabránit 3000 přerušením procesu ročně. (Foto: Endress + Hauser)

Obr. 2: S vysokou měřicí přesností u hmotnostního toku a hustoty – pro volně loženou zmrzlinu a jiné speciální úkoly v procesní analytice. (Foto: Endress + Hauser) / Obr. 2: Vysoká přesnost měření průtoku hmotnosti a hustoty, pro volně ložené zmrzliny nebo jiné funkce v procesu analytiky. (Foto: Endress + Hauser)

Obrázek 3: Teplotní senzor má hlavní výhodu v tom, že nevyžaduje žádnou údržbu: žádná kalibrace, žádné kondicionování ani doplňování elektrolytového roztoku. (Foto: Metrohm) / Obrázek 3: Teplotní senzor má hlavní výhodu v tom, že nevyžaduje žádnou údržbu (žádná kalibrace, žádné kondicionování ani doplňování elektrolytového roztoku). (Foto: Metrohm)

Obrázek 4: Princip: teplota již nestoupá (exotermní reakce vlevo) nebo již neklesá (endotermní reakce vpravo) v bodě ukončení titrace. (Grafika: Metrohm) / Obrázek 4: Princip: teplota již nestoupá (exotermická reakce vlevo) nebo již neklesá (endotermická reakce vpravo) v bodě ukončení titrace. (Grafika: Metrohm)

Obr. 5: Plně automatické sledování procesů 24 hodin denně: moderní systém analýzy procesů pro teplotní titraci. (Fotografie: Metrohm) / Obr. 5: Plně automatizovaný dohled nad procesy 24h/24: moderní systém analýzy procesů pro teplotní titraci. (Fotografie: Metrohm)

Symbol teploměru stejně výstižně jako přesně symbolizuje současný hlavní trend v oblasti senzorů pro procesní analytiku. Základem je touha po údržbově nenáročných, samokalibračních systémech.

Teplotní měření představuje pro správný a ekonomický průběh mnoha procesů v chemickém, farmaceutickém, potravinářském a biotechnologickém odvětví nezbytnou, ba přímo životně důležitou podmínku. To samo o sobě vyžaduje pravidelnou kalibraci teploměrů. U léčiv a potravin je to navíc z regulatorních důvodů nezbytné.

Inline teploměry ve výrobě potravin

Jako příklad uvádíme: výrobce kvalitních rostlinných olejů a tuků musí ve výrobním procesu dodržovat stanovený teplotní rozsah – a to batch po batchi. Tradičně sestává výrobní tým po každé šarži z výměny relevantních senzorů, jejich kalibrace a opětovné instalace.

Nyní však existuje elegantní alternativa: samokalibrační inline teploměry. Tyto spolupracují dva senzory. Kalibrovaný referenční senzor reaguje na pokles své Curie teploty, například při čištění výrobního zařízení po dokončení šarže. Poté provede rekali­braci primárního senzoru. K tomu není třeba, aby odborník inspekci zařízení prováděl (kromě případů hlášení poruchy). Přesto má provozovatel jistotu: „Naše teplotní senzory fungují bezvadně a splňují regulatorní požadavky.“ Rekalibrační protokol je elektronicky vydán a je k dispozici pro dokumentaci. V uvedené výrobě olejů a tuků činí samokalibrační alternativa 3000 přerušení procesu ročně a stejně tak mnoho zásahů technika, což je zbytečné.

Dalším aktuálním pokrokem pro některé potravinářské výroby jsou inovativní Coriolisovy průtokoměry. Ty určují vedle hmotnostního průtoku i hustotu jako doplňkovou veličinu. Nově dostupný systém díky propracované multi-frekvenční technologii dosahuje zvlášť vysoké přesnosti měření. To je požadováno například v měření s povinností kalibrace.

Kombinované měření je dokonce možné i u zvlášť složitých aplikací. To se týká především kapalin s vysokou viskozitou a jako další překážka s plynovými bublinami (například volná zmrzlina). Spolehlivé měření hustoty zde slouží jako cenný parametr kvality. Stejné senzory přinášejí také konkrétní výhody v ropném a plynovém průmyslu. V tomto segmentu přesvědčují svou vysokou přesností při určování hmotnosti nebo objemu.

Termotitrace – dříve náročná údržba

Od nedestruktivní k destruktivní analytice: zde online, tam inline metody – ale v současnosti často se společným zaměřením. Trend směřuje k robustnějším, údržbově nenáročným metodám bez nutnosti následné kalibrace. To posouvá v oblasti mokré chemické analytiky mnoho směrem k termotitraci.

Klasicky se určoval bod zvratu potenciometrické titrační křivky, nyní se však zaměřuje pohled na teplotu v koncovém bodu titrace. Přesně zde by se teplota již neměla měnit, po nárůstu (exotermická reakce) nebo poklesu (endotermická reakce), protože analyt je spotřebován reakcí s přidanou zkoušenou látkou. Mnoho věcí, které byly dříve samozřejmé, tak odpadá: skleněné senzory s pH membránou, plnění a doplňování elektrolytickými roztoky, kondicionování a kalibrace elektrody.

Zajímavou aplikací jsou fluorovodíkové kyselinové lázně v oblasti polovodičů a galvaniky. Fluorovodík je extrémně agresivní médium, které napadá sklo; použití typických pH elektrod („skleněná elektroda“) by zde mělo být co nejvíce odrazeno. Termotitrátory nabízejí možnost vyrobit všechny části v kontaktu s médii z odolného plastu, čímž jsou odolné vůči fluorovodíku.

„Zpět ke kořenům“ se vyplatí

Aktuální inovace ukazují také: základní výzkum se vyplatí. Například „Coriolisovi inženýři“ investovali několik let do fyzikálního základního výzkumu, aby lépe porozuměli chování složitých kapalin. To by mělo položit základ pro budoucí aplikační pokroky.