Heiße Öle und kühle Eiscreme

Rys. 1: Nowy samokalibrujący się czujnik temperatury eliminuje 3000 przerw w procesie rocznie w produkcji olejów i tłuszczów. (Zdjęcie: Endress + Hauser) / Fig. 1: Nowy czujnik temperatury z automatyczną kalibracją pozwala uniknąć 3000 przerw w procesie rocznie w produkcji olejów i tłuszczów. (Zdjęcie: Endress + Hauser)

Abb. 2: Mit hoher Messgenauigkeit bei Massefluss und Dichte – für lockere Eiscreme und andere besondere Aufgaben in der Prozessanalytik. (Foto: Endress + Hauser) / Rys. 2: Wysoka precyzja pomiaru przepływu masowego i gęstości – dla luźnych lodów i innych specjalnych zadań w analizie procesowej. (Zdjęcie: Endress + Hauser)

Abb. 3: Czujnik do termometrycznej titracji ma główną zaletę – brak konieczności konserwacji: brak kalibracji, brak kondycjonowania, brak uzupełniania roztworu elektrolitu. (Zdjęcie: Metrohm) / Fig. 3: Czujnik temperatury ma główną zaletę – nie wymaga żadnej konserwacji (brak kalibracji, brak kondycjonowania ani uzupełniania roztworu elektrolitu). (Zdjęcie: Metrohm)

Abb. 4: Das Prinzip: Am Titrationsendpunkt steigt (exotherme Reaktion, links) bzw. fällt (endotherme Reaktion, rechts) die Temperatur nicht mehr. (Grafik: Metrohm) / Fig. 4: Le principe: la température ne monte plus (réaction exothermique à gauche) ou ne baisse plus (réaction endothermique à droite) au point final de titrage. (Graphique: Metrohm)

Abb. 5: Vollautomatisch Überwachung von Prozessen rund um die Uhr: modernes Prozessanalysesystem für die thermometrische Titration. (Foto: Metrohm) / Fig. 5: Surveillance entièrement automatisée des processus 24h/24 : système moderne d’analyse des processus pour le titrage thermométrique. (Photo: Metrohm)

Symbol termometru symbolizuje równie wyraziście, co trafnie, obecny główny trend w sensorach analizy procesów. Opiera się on na potrzebie systemów niskonaprawczych, samokalibrujących się.

Pomiar temperatury stanowi konieczny, a wręcz niezbędny warunek dla sprawnego i ekonomicznego przebiegu wielu procesów w branży chemicznej, farmaceutycznej, spożywczej i biotechnologicznej. To już samo w sobie wymaga regularnej kalibracji termometrów. W przypadku produktów leczniczych i spożywczych jest to dodatkowo konieczne ze względów regulacyjnych.

Termometry inline w produkcji żywności

Przykład: producent wysokiej jakości olejów i tłuszczów roślinnych musi podczas procesu produkcyjnego utrzymywać określony zakres temperatur – i to partia po partii. Klasycznie zespół produkcyjny po każdej partii wyjmuje odpowiednie czujniki, kalibruje je i ponownie instaluje.

Obecnie istnieje elegancka alternatywa: samokalibrujące się termometry inline. W tym rozwiązaniu współpracują dwa czujniki. Skalibrowany czujnik odniesienia reaguje na obniżenie swojej temperatury Curie, na przykład podczas czyszczenia urządzenia po zakończeniu partii. Wówczas inicjuje rekalibrację czujnika głównego. Nie jest nawet potrzebny specjalista do inspekcji urządzenia (z wyjątkiem zgłoszenia awarii). Mimo to operator ma pewność: „Nasze czujniki temperatury działają bez zarzutu i spełniają wymagania regulacyjne.” Protokół rekalibracji jest generowany elektronicznie i dostępny do celów dokumentacyjnych. W produkcji olejów i tłuszczów wspomniana samokalibrująca się alternatywa eliminuje 3000 przerw w procesie rocznie i równie wiele interwencji technika.

Kolejnym aktualnym postępem dla niektórych branż spożywczych są innowacyjne przepływomierze Coriolisa. Oprócz masowego przepływu określają one również gęstość jako dodatkową wielkość. Nowo dostępny system dzięki zaawansowanej technologii wielopasmowej osiąga wyjątkowo wysoką dokładność pomiaru. Jest to szczególnie ważne w obrocie podlegającym legalizacji.

Pomiar kombinowany udaje się nawet w szczególnie trudnych zastosowaniach. Dotyczy to głównie cieczy o wysokiej lepkości i, jako kolejna przeszkoda, z gazami wtrąconymi (np. miękka lody). Niezawodny pomiar gęstości służy tutaj jako cenny parametr jakości. Te same czujniki oferują również praktyczne korzyści dla przemysłu naftowego i gazowego. W tym segmencie przekonują swoją wysoką precyzją przy określaniu masy lub objętości.

Termotitracja – kiedyś wymagała kosztownej konserwacji

Od analityki nieinwazyjnej do inwazyjnej: tu metody online, tam inline – ale obecnie często z wspólnym kierunkiem rozwoju. Trend zmierza ku bardziej wytrzymałym, mniej wymagającym konserwacji metodom bez konieczności ponownej kalibracji. Napędza to wiele działań w dziedzinie analityki chemii mokrej w kierunku termotitracji.

Klasycznie wyznaczano punkt odwrócenia krzywej potencjometrycznej titracji, teraz uwagę skupia się na temperaturze końca titracji. To właśnie tutaj powinna ona, po wzroście (reakcja egzotermiczna) lub spadku (reakcja endotermiczna), przestać się zmieniać, ponieważ analit został zużyty w reakcji z dodawaną roztworem. Wiele elementów, które do tej pory były oczywiste, odchodzi w zapomnienie: czujniki szklane z membraną pH, napełnianie i ponowne napełnianie elektrolitami, kondycjonowanie i kalibracja elektrody.

Interesującym zastosowaniem są kwasowe zbiorniki kwasu w branży półprzewodnikowej i galwanicznej. Kwas fluorowodorowy to ekstremalnie agresywne medium, które atakuje szkło; stosowania typowych elektrod pH („elektrody szklanej”) należy tutaj unikać. Termotitratory oferują możliwość wykonania wszystkich elementów mających kontakt z mediami z wytrzymałego tworzywa sztucznego, odpornego na kwas fluorowodorowy.

„Powrót do korzeni” się opłaca

Obecne innowacje pokazują również, że badania podstawowe się opłacają. Na przykład „inżynierowie Coriolisa” zainwestowali kilka lat w badania fizyczne podstaw, aby lepiej zrozumieć zachowanie złożonych cieczy. To może położyć fundament pod przyszłe postępy w zastosowaniach technicznych.