Oczywiście pierwszym momentem kontroli jest proces przygotowania emulsji. Nie można jednak zakładać, że jej stężenie nie będzie się zmieniało podczas pracy na maszynie. Emulsja paruje, jej cząsteczki przylegają do narzędzi i obrabianych przedmiotów (zjawisko pożądane, gdyż ochrona przed korozją to jedno z zadań chłodziwa). Chłodziwo jest również pożywką dla mikroorganizmów, słowem, okresowa kontrola jest po prostu niezbędna.
Czym mierzymy stężenie chłodziwa? Oczywiście refraktometrami i właśnie o nich będzie mowa.
REFRAKTOMETRY LUNETKOWE
Najprostsze, najtańsze posiadające szereg typowych, związanych z konstrukcją wad, ale również kilka istotnych zalet. Jeżeli mowa o zaletach, niewątpliwie najważniejszą jest cena. Na portalach aukcyjnych znajdziemy refraktometry lunetkowe za 200zł, choć za profesjonalne urządzenia trzeba będzie zapłacić 3 razy tyle. Wady to zależność od oświetlenia zewnętrznego, wrażliwość na zawilgocenie (woda lub grzyb to śmierć dla optyki) i generalnie, w przypadku tanich modeli, nienajlepsza dokładność. Dokładność jest tu często mylona z rozdzielczością, czyli działką elementarną skali widocznej w okularze. Jeżeli producent nie podaje oddzielnie dokładności i rozdzielczości, najczęściej znaczy to, że dokładność nie jest znana. Problemem bywa też brak kompensacji temperatury.
O co chodzi z kompensacją temperatury? Otóż refraktometry nie mierzą stężenia. Mierzą tak na prawdę współczynnik załamania światła, który jest zależny od stężenia i od temperatury. Dopiero znając te dwie wartości można precyzyjnie określić stężenie, zaś refraktometry lunetkowe po prostu temperatury nie mierzą.
Niektóre modele posiadają układ kompensacji temperatury otoczenia. Jest to dźwignia na bimetalu, podnosząca lub opuszczająca skalę w sposób mający odpowiadać zmianom wsp. refrakcji. Jak łatwo się domyślić, układ taki to dodatkowy koszt, choć może być uzasadniony jeżeli sięgamy po refraktometr lunetkowy hermetyczny.
Jeżeli zatem chodzi nam o niską cenę i prostotę konstrukcji, refraktometry lunetkowe będą dobrym wyborem. Jeżeli natomiast celujemy w dokładność, trzeba je traktować z pewną dozą ostrożności.
REFRAKTOMETRY CYFROWE
Dobre refraktometry cyfrowe, choć droższe od lutekowych, oferują pakiet istotnych korzyści. Wraz ze współczynnikiem załamania światła mierzona jest temperatura próbki, zatem automatyczna kompensacja temperatury (ATC) jest tu rzeczą naturalną. Ma to bezpośrednie przełożenie na rzeczywistą dokładność mierzonego stężenia.
Refraktometry cyfrowe ATAGO posiadają własne źródło światła o kontrolowanych parametrach (intensywność i długość fali). Dodatkowo posiadają system kontroli światła obcego, mogącego zakłócać pomiar. Jeżeli światło jest zbyt intensywne, pojawia się komunikat, by osłonić pryzmat dłonią i ponowić pomiar.
Refraktometry ATAGO PAL-102S są dedykowane specjalnie do pomiaru emulsji chłodniczych. System automatycznej kompensacji temperatury uwzględnia właśnie emulsje wodno-olejowe (standardowo byłaby to sacharoza). Dodatkową funkcją jest tzw. OFFSET, czyli możliwość wprowadzania przeliczników charakterystycznych dla używanego koncentratu. Dlaczego jest to istotne? Najbardziej popularną skalą w refraktometrii jest skala Brix. Odpowiada ona stężeniu wodnego roztworu sacharozy. Producenci koncentratów podają więc na swoich produktach współczynnik przeliczający z Brix na stężenie emulsji, zazwyczaj wynosi on 1.0 do 1.3.
Wykonując pomiar refraktometrem lunetkowym zawsze należy to uwzględnić i przeliczyć wynik. Refraktometry PAL-102S umożliwiają automatyczne zaprogramowanie skali, otrzymujemy zatem to, co nas interesuje: stężenie emulsji.
Następną cechą jest wodoszczelność (klasa szczelności IP65) pozwalająca na mycie refraktometru pod bieżącą wodą. To ważne, gdyż pozostałości starych próbek to źródło poważnych błędów. Również należy pamiętać o częstym zerowaniu (kalibracji) refraktometru. Proces jest prosty i zautomatyzowany: na pryzmat zamiast próbki nanosimy wodę, naciskamy przycisk ZERO i po 3 sek. urządzenie jest gotowe do dalszej pracy. Można to robić nawet przy okazji mycia.
Wyświetlacz jest podświetlany, gniazdo pomiarowe wykonane ze stali nierdzewnej. PAL-102S jak inne refraktometry japońskiej firmy ATAGO, jest dobrze przygotowany do trudnych warunków pracy. Urządzenie jest funkcjonalne, doskonale leży w dłoni, zaś baterie (2 szt. AAA) starczają na 11,000 pomiarów. Przy tym wszystkim jest po prostu estetyczny.
CZY REFRAKTOMETRY CYFROWE ZAWSZE SĄ NAJLEPSZYM WYBOREM?
Otóż, rozważając wybór refraktometru należy brać pod uwagę obecność dodatków uszlachetniających w emulsji. Typowym przykładem są dodatki na bazie silikonów, które mogą zakłócać pomiar i nie każdy refraktometr będzie równie dobrze realizował swoje zadanie.
W takim wypadku refraktometry lunetkowe, pomimo swoich ułomności, poradzą sobie z reguły lepiej, dając stabilny wynik, podczas gdy na cyfrowych wynik będzie lekko „pływał”.
Nieoceniona będzie tu możliwość konsultacji z doświadczonym dystrybutorem, czy nawet sprawdzenie urządzenia przed zakupem.
REFRAKTOMETRY PRZEMYSŁOWE
Doraźne sprawdzanie stężenia emulsji jest dobre, gdy mamy kilka maszyn i jednego właściciela. Jeżeli park maszynowy jest rozległy zaś zadania operatorów są ograniczone do szybkiej i wydajnej pracy, emulsja często wpada w „obszar niczyi”. W takim wypadku monitoring można zautomatyzować, instalując na obiegu cyrkulacyjnym refraktometr przemysłowy in-line, do ciągłego pomiaru stężenia.
Niedrogie refraktometry przemysłowe ATAGO CM-BASE można instalować na każdej maszynie. W przypadku centralnego systemu rozprowadzania chłodziwa są one instalowane na części tłocznej instalacji.
Alternatywą są autonomiczne panele pomiarowe z własną pompą cyrkulacyjną, refraktometrem i często sterownikiem dbającym o przeliczanie wartości z Brix na stężenie emulsji oraz o sygnalizowanie stanów alarmowych. Takie rozwiązania nie wymagają ingerencji w obieg chłodziwa maszyny. Podłączenie sprowadza się do włożenia do zbiornika przewodu ssawnego oraz przewodu powrotnego.
Pryzmat refraktometru in-line, podobnie jak pryzmat każdego refraktometru, musi być okresowo czyszczony. Najnowsza głowica przepływowa ATAGO została wyposażona w system ręcznego czyszczenia pryzmatu – częsty demontaż nie jest już konieczny, czyszczenie może być przeprowadzone nawet podczas pracy.
GDZIE MIERZYĆ STĘŻENIE?
Należy zawsze pamiętać, że emulsja nie jest klasycznym roztworem i pomimo dodawania emulgatorów nie jest stabilna, stąd jej stężenie będzie różne w różnych miejscach układu. Nawet w samym zbiorniku stężenie może być różne w różnych miejscach.
Najlepiej mierzyć emulsję na wylocie dyszy (uwaga na środki bezpieczeństwa!), gdzie przepływ jest turbulentny i jest intensywnie mieszana. Pomiar powinien być wykonany szybko. Po kilkunastu sekundach drobiny oleju będą się ze sobą agregować zaburzając pomiar.
CZY STEŻENIE TO WSZYSTKO?
Niestety nie. Środowisko wodne zawsze będzie sprzyjało rozwojowi mikroorganizmów. Efektem ich przemiany materii jest stopniowa zmiana pH w kierunku odczynu kwaśnego. Grozi to utratą stabilności emulsji oraz korozją obrabianych elementów i narzędzi.
Odczyn chłodziwa powinien być lekko zasadowy i oscylować w granicach 8.5 do 9.0. Poniżej tej wartości proces degradacji biologicznej może nastąpić lawinowo i nie będzie juz czego ratować.
Odczyn pH powyżej 9.5 również nie jest pożądany. Może się przejawiać mniejszą żywotnością narzędzi, plamami na obrabianym materiale, podrażnieniami skóry i przykrym zapachem.
Tak więc prócz refraktometru dobrze mieć pod ręką kieszonkowy pehametr lub przynajmniej paski wskaźnikowe.
Conbest Sp. z o.o.
www.e-refraktometry.pl
