Glossar zur Dichte- und Konzentrationsmessung
Was sagt ein Messwert über Ihr Produkt aus? Dieses Glossar erklärt zwölf Begriffe rund um Dichte, Konzentration und Mikrowellenmessung. Eigene Rechenbeispiele und Hinweise aus der Prozesspraxis zeigen, welche Angaben für die Auswahl und Prüfung einer Messung wichtig sind.
Messgrößen und Grundlagen
Brix (°Bx)
Die Brix-Skala bezieht sich auf Saccharose in Wasser. Bei einer solchen Lösung entsprechen beispielsweise 12 °Bx einem Saccharose-Massenanteil von 12 %. Besteht das Produkt aus weiteren gelösten Stoffen, lässt sich eine Brix-Anzeige nicht ohne Weiteres als reiner Zuckergehalt lesen.
Dichte
Wie schwer ist eine bestimmte Menge eines Mediums? Die Dichte beantwortet diese Frage, indem sie die Masse m durch das Volumen V teilt: ρ = m / V. Als Einheiten eignen sich beispielsweise kg/m³ und g/ml. Masse und Volumen müssen sich auf dieselbe Probe beziehen.
Konzentration
Eine Konzentrationsangabe beschreibt die Menge eines ausgewählten Bestandteils im Gemisch. Entscheidend ist der Bezug: g/l beziehen dessen Masse auf das Gemischvolumen, mol/l dessen Stoffmenge auf das Volumen. Bei Prozentangaben muss zusätzlich klar sein, ob zum Beispiel ein Massenanteil gemeint ist.
Stoffdichte in der Papierindustrie
In der Papierherstellung meint Stoffdichte meist einen Trockenstoffanteil in einer Faser-Wasser-Mischung. Angegeben wird er typischerweise als Massenprozent. Das unterscheidet ihn von der physikalischen Dichte, die eine Masse auf ein Volumen bezieht. Die genaue betriebliche Definition muss feststehen.
Trockensubstanz (TS)
Wie viel einer Probe bleibt nach einem vereinbarten Trocknungsschritt übrig? Diesen Rückstand erfasst die Trockensubstanzbestimmung. Wird das Ergebnis als TS-Massenanteil angegeben, gilt: Masse des Trockenrückstands geteilt durch die ursprüngliche Probenmasse, multipliziert mit 100 %. Das verwendete Verfahren gehört zur Ergebnisangabe.
Messverfahren und Einbau
Inline- und Online-Messung
Inline und online beantworten unterschiedliche Fragen. Inline beschreibt den Messort: Der Sensor erfasst das Medium unmittelbar im Prozess, beispielsweise in einer Rohrleitung. Online beschreibt die automatische Anbindung der Messung an den laufenden Betrieb. Dabei kann auch eine angeschlossene Probenstrecke verwendet werden.
Mikrowellen-Dichtemessung
Bei einer Mikrowellen-Dichtemessung dient die Reaktion eines Mediums auf ein elektromagnetisches Signal als Messinformation. Aus dieser Reaktion wird mithilfe einer passenden Zuordnung ein Dichtewert berechnet. Die Dichte wird somit indirekt bestimmt; das Signal ist keine eigenständige Wägung des Produkts.
Mikrowellen-Transmission
Transmission bedeutet hier, dass eine Mikrowelle einen Messweg durch das Produkt zurücklegt. Ein Empfänger erfasst das ankommende Signal. Im Vergleich zum ausgesendeten Signal können sich dessen Stärke und Phasenlage verändern. Diese Veränderungen geben Aufschluss über die Wechselwirkung zwischen Welle und Medium.
Multifrequenztechnik
Bei der Multifrequenztechnik untersucht ein Messsystem das Medium mit mehreren Mikrowellenfrequenzen. Dadurch stehen unterschiedliche Signalbeobachtungen zur gemeinsamen Auswertung zur Verfügung. Wie diese Informationen in einen Prozesswert eingehen, bestimmt das jeweilige Mess- und Auswerteverfahren.
Kalibrierung und Prozessbedingungen
Kalibrierung
Durch eine Kalibrierung erhält die Anzeige eines Messsystems einen nachvollziehbaren Bezug zu bekannten Referenzwerten. Dazu werden Anzeige und Referenz unter beschriebenen Bedingungen miteinander verglichen und ihre Beziehung ausgewertet; auch die Unsicherheiten gehören dazu. Ein anschließendes Verändern der Geräteeinstellung ist ein eigener Schritt, die Justierung.
Suspension
In einer Suspension befinden sich feste Teilchen verteilt in einer Flüssigkeit. Sie bleiben als eigene feste Phase vorhanden und sind nicht wie ein gelöster Stoff auf molekularer Ebene verteilt. Ob sie schweben oder absinken, hängt unter anderem von Teilchengröße, Dichteunterschied und Bewegung des Mediums ab.
Temperaturkompensation
Ein Messwert kann sich verändern, weil die Temperatur steigt oder fällt, obwohl die gesuchte Produktgröße gleich bleibt. Eine Temperaturkompensation berücksichtigt einen beschriebenen Temperatureinfluss rechnerisch. Dafür verwendet die Auswertung eine Temperaturinformation und eine zum Produkt passende Beziehung.