Trübungsmessgeräte und -sensoren

Trübung ist eine optische Eigenschaft, die sich auf den Klarheitsgrad einer Flüssigkeit bezieht. Mit einem Trübungsmessgerät können Trübungen gemessen werden. In Wasser wird eine Trübung durch einzelne suspendierte Feststoffe oder kolloidale Substanzen verursacht, die zu einer Streuung oder Beeinträchtigung der Lichtdurchlässigkeit führen: Je höher die Konzentration ungelöster Feststoffe bzw. kolloidaler Substanzen, desto höher auch die Trübung. Solche Partikel sind normalerweise zu klein für das menschliche Auge. Daher müssen Trübungsmessungen mit einem Trübungsmessgerät oder Trübungsanalyzer durchgeführt werden. Prozesse, die eine genaue Trübungsüberwachung erfordern, lassen sich am besten mit einem Inline-Trübungsmessgerät steuern. Ein Inline-Trübungsmessgerät ermöglicht kontinuierliche Trübungsbestimmungen, welche für Prozesssteuerungszwecke herangezogen werden können. Beispiele für alltäglich vorkommende trübe Flüssigkeiten sind:

• Milch – enthält in Wasser emulgierte Proteine und Fetttröpfchen
  
• Abwasser – enthält suspendierte Partikel
• Weizenbier – enthält Hefezellen

Ein Trübungsmessgerät, auch Trübungsanalyzer genannt, ist ein System zur Messung der Schwebstoffkonzentration in einem Prozess. Ein Trübungsmessgerät besteht im Allgemeinen aus drei wesentlichen Komponenten: einem Trübungssensor, einem Trübungstransmitter und einem Prozessanschluss. 

Die von einem Trübungs-Analyzer erfasste Trübungsmessung bestimmt den Grad der Lichtstreuung durch suspendierte Feststoffe in flüssigen Medien. Die Lichtstreuung wird beeinflusst durch:

• Partikelkonzentration: Höhere Partikelkonzentrationen führen zu einem stärkeren Streulicht und somit auch zu höheren Trübungswerten.
  
• Partikelform und -größe: Partikel, die kleiner sind als 1/10 der Wellenlänge des sichtbaren Lichts, streuen symmetrisch. Größere Partikel (üblicherweise mit einem größeren Durchmesser als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts) streuen asymmetrisch. Aus diesem Grund muss bei der Trübungsmessung der Streuwinkel berücksichtigt werden.
  
• Licht-Wellenlänge: Wie oben erwähnt hängt die Intensität des Streulichts von der Partikelgröße ab. Darüber hinaus kann eine vorhandene Farbbildung in der Flüssigkeit zu einer Lichtdämmung am Detektor führen. Aus diesem Grund muss bei der Trübungsmessung eine geeignete Licht-Wellenlänge gewählt werden.
  

Als Konsequenz aus den obigen drei Punkten sind Trübungsmessungen als charakteristische Eigenschaft einer Probe nur mit einer standardisierten Messmethode möglich. In vielen Brauereianwendungen ist die zu messende Flüssigkeit beispielsweise gelblich und enthält Hefepartikel. Kontrollen in Bezug auf einen Filterdurchbruch benötigen daher zur Qualitätssicherung einen Winkel von 25° bis 90° im Verhältnis zur Lichtquelle, um das Vorwärts- und Seitwärts-Streulicht zu messen. Rote (650 nm) und blaue (460 nm) Lichtquellen werden ebenfalls in Richtlinien zur Trübungs- und Farbüberwachung aufgeführt.