การตรวจวัดความเข้มข้นของแป้งในอุตสาหกรรมกระดาษ (Case Study)
การตรวจวัดความเข้มข้นของแป้งในอุตสาหกรรมกระดาษ (Case Study)
Measuring Task
ตรวจวัดความเข้มข้นของสารละลายแป้งสำหรับอุตสาหกรรมผลิตกระดาษลูกฟูก
โรงงานผลิตกระดาษ DS Smith ในเมือง Witzenhausen กระดาษที่มีน้ำหนักระหว่าง 115 ถึง 190 g/m² ถูกผลิตโดยเครื่องผลิตกระดาษ Fourdrinier เพื่อนำไปแปรรูปเป็นกระดาษลูกฟูกต่อไป โรงผลิตกระดาษมีการใช้แป้งจากข้าวโพด มันฝรั่ง หรือข้าวสาลีในการเตรียมสารละลายแป้ง โดยแป้งจะถูกผสมกับน้ำ แล้วนำไปต้มและกวน ความเข้มข้นของแป้งที่แตกต่างกันจะให้คุณภาพของกระดาษที่แตกต่างกัน
สารละลายแป้งในห้องปฏิบัติการ
ความเข้มข้นของแป้งจะถูกตรวจสอบโดยการเก็บตัวอย่างและตรวจวัดโดยไม่มีการชดเชยอุณหภูมิด้วยเครื่องวัดการหักเหของแสงในห้องปฏิบัติการ และความเข้มข้นของแป้งจะมีหน่วยเป็น °Brix. นอกจากนี้ค่าความเบี่ยงเบนของความเข้มข้นสามารถตรวจวัดได้ไม่ละเอียดนัก เนื่องจากอุณหภูมิมีผลต่อการหักเหของแสง หากมีการสุ่มตัวอย่างและวัดการหักเหแสงเป็นเวลานาน ตัวอย่างจะเย็นลง ทำให้ค่าที่ตรวจวัดได้ไม่ถูกต้อง รวมทั้งทำให้เครื่องวัดการหักเหของแสงได้รับผลกระทบ เนื่องจากตัวอย่างมีอุณหภูมิที่สูง ประมาณ 80 °C จึงอาจ เกิดความเสียหาย และจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องบ่อยครั้ง
PIOX®R500 ที่ถูกติดตั้งบริเวณท่อแนวตั้ง
ในการผลิตกระดาษมีการดำเนินการอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง ทั้ง 7 วันต่อสัปดาห์ สารละลายแป้งถูกนำไปใช้ในรูปแบบของแป้งฟิล์ม หรือในบ่อพัก ซึ่งการใช้ในรูปแบบของแป้งฟิล์มจะสะดวกกว่า แต่มีข้อเสียคือ จะซึมเข้าไปในเนื้อกระดาษได้น้อยลงและทำให้กระดาษมีความยืดหยุ่นน้อยกว่า ซึ่งปัจจุบันโรงงานผลิตกระดาษ DS Smith ใช้ในรูปแบบของแป้งฟิล์ม ดังนั้นจึงต้องหาวิธีแก้ปัญหาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการซึมเข้าสู่เนื้อกระดาษของแป้ง โดยเครื่องผลิตกระดาษจะผลิตกระดาษได้ประมาณ 64 ตัน/ชม. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดค่าความเข้มข้นของแป้งอย่างต่อเนื่องในกระบวนการ
Solution
เครื่องวัดการหักเหของแสงสำหรับกระบวนการผลิต PIOX®R500 ได้พัฒนาวิธีการตรวจวัดจากห้องปฏิบัติสู่การตรวจวัดในกระบวนการผลิต เนื่องจากสารละลายแป้งจะเกาะตัวกับ prism อย่างรวดเร็วสำหรับเครื่องวัดการหักเหของแสงด้วยมุมวิกฤตแบบทั่วไป ซึ่งจะส่งผลให้ค่าที่ตรวจวัดได้มีความคลาดเคลื่อน แต่สำหรับ PIOX®R500 มีการทำงานโดยใช้วิธีแสงส่องผ่าน ดังนั้นจึงมีโอกาสเกิดคราบสะสมที่บริเวณ prism น้อยกว่า โรงงานผลิตกระดาษตั้งใจจะตรวจวัดค่าความเข้มข้นของแป้งแบบสุ่ม ด้วยเครื่องวัดการหักเหของแสงที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อวัดในกระบวนการ ด้วยวัตถุประสงค์นี้ จึงเลือกซื้อเครื่องวัดการหักเหของแสง PIOX®R500 2 เครื่อง เพื่อตรวจวัดค่าความเข้มข้นของสารละสายแป้งในแต่ละส่วน ทั้งในส่วนการทำแผ่นกระดาษ และส่วนขึ้นรูปปรับปรุงคุณสมบัติ
แปลงการหักเหของแสงเป็นดัชนีการหักเหของ
แสงและชดเชยอุณภูมิในหน่วย °Brix ด้วย PIOX®R721
เนื่องจากตัวกลางสามารถดูดซับแสงได้มาก (แป้งจะถูกหมุนเวียนมาใช้ → สารแขวนลอยของแป้งจะมีความเข้มขึ้น) ดังนั้นโครงสร้างเซ็นเซอร์ของเครื่องวัดการหักเหของแสงจึงได้รับการแก้ไขเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานนี้ นอกจากนี้ PIOX®R500 ยังสามารถตรวจวัดค่าการดูดกลืนแสงได้พร้อมกันด้วย ดังนั้นจึงสามารถประเมินคุณภาพการตรวจวัดได้อย่างน่าเชื่อถือโพรบวัดอุณหภูมิ Pt1000 ถูกรวมเข้ากับตัวเซ็นเซอร์ของเครื่องวัดการหักเหของแสง และทรานสมิตเตอร์ PIOX®R721 จะคำนวณดัชนีการหักเหของแสงที่ได้รับการชดเชยอุณหภูมิ ดังนั้นความเข้มข้นของแป้งจะถูกคำนวณจากข้อมูลดังกล่าวได้อย่างต่อเนื่อง และแม่นยำ
ประโยชน์
– วัดความเข้มข้นของแป้งได้อย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้
– เพื่อยืนยันและรับประกันคุณภาพของสินค้า
– มีความแม่นยำสูง ใกล้เคียงกับวิธีการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการ
– ตัวเครื่องสามารถตรวจสอบตัวเองได้จากความกว้างของสัญญาณ
เครื่องวัดการหักเหของแสงในอุตสาหกรรมกระดาษ PIOX® R721/R500
| หน่วยการวัด | Refractive index, temperature concentration g/l, mass, vol.%, density °Brix และ °API |
| ช่วงการวัด | nD: 1.3 …1.7, °Brix: 0 …100 |
| ค่าความถูกต้อง | nD: 0.0002 (corresponds to: 0.1 °Brix, 0.1 w%) |
| มาตรฐานกันน้ำกันฝุ่น | Sensor R500: IP67, ATEX (IECEx) zone 0,/1 Transmitter R721: aluminum or stainless-steel enclosure, IP66, ATEX (IECEx) zone 2 |
