Il Fotometro di Processo Optek è chiamato così perché è basato sulla iterazione fra la luce ed il processo sia esso liquido che gassoso: questa iterazione è misurata con grande precisione attraverso la legge di Lambert-Beer.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO del fotometro di processo
INTERAZIONE DELLA LUCE CON IL PROCESSO
Nel fotometro di processo Optek, un raggio di luce è utilizzato per penetrare nel cuore del processo poi una cella fotoelettrica al silicio misura l’intensità della luce uscente: la variazione della intensità della luce causata dall’Assorbanza e/o dalla dispersione è descritta dalla legge di Lambert-Beer.
LA LEGGE DI LAMBERT-BEER
Questa legge afferma che la luce uscente dal campione è degradata per 3 motivi fisici:
- l’aumento della massa che assorbe la luce nel suo percorso (concentrazione)
- la distanza che la luce deve percorrere attraverso il campione OPL Optical Path Lenght
- la probabilità che il fotone di quella particolare lunghezza d’onda sia assorbito dalla massa
Questa relazione è esprimibile per una soluzione come
A = εdc
Dove:
- A = assorbanza
- ε = coefficiente di estinzione molare
- d = cammino ottico [cm]
- c = concentrazione molare
TRASMITTANZA E ANALISI
Quando un raggio di luce passa attraverso il processo, la quantità di luce assorbita in qualsiasi unità di volume è proporzionale all’intensità della luce incidente moltiplicata per il coefficiente di assorbanza. Di conseguenza l’intensità di un raggio di luce incidente crolla esponenzialmente quando passa attraverso il processo. In accordo alla Lambert-Beer la relazione che esprime tutto ciò è
T = 10-εcd oppure T = 10-A
Dove:
- T = trasmittanza
- ε = coefficiente di estinzione molare
- d = cammino ottico [cm]
- c = concentrazione molare
In un approccio semplificato la trasmittanza può essere espressa come l’intensità della radiazione incidente, Io divisa dalla intensità della radiazione uscente dal campione, I. Il rapporto I / Io è detto Trasmittanza o semplicemente T.
La trasmittanza può essere messa su grafico con la Concentrazione ma la relazione non è lineare. Invece la reazione è lineare per il co-logaritmo della stessa trasmittanza
A=- log10 (I/I0)=-log10 (T)
COMPONENTI DEL SISTEMA OPETK
ELEMENTI PRINCIPALI
Il sistema di analisi OPTEK, basato su fotometro di processo, è composto di 3 elementi soltanto e sulle decine di varianti tecniche che coprono tutte le applicazioni possibili.
- convertitore – trasmettitore
- sensore – in linea (a passaggio pieno di flusso) o ad inserzione (sonda) comprendente la sorgente di luce e la cella fotoelettrica.
- cableSet – cavo schermato industriale che connette il sensore al convertitore.
DETTAGLIO DEL SENSORE
in dettaglio il sensore è tipicamente composto da:
① Corpo del sensore
② Finestre
③ Filtro ottico
④ Fotodiodo ricevente
⑤ Moduli ottici
⑥ Sorgente di luce
Pertanto la luce ⑥ è definita precisamente dai moduli ottici ⑤, passa attraverso una prima finestra ② attraverso lo stream di processo ①, uscendone dall’altro lato. La luce che è passata viene dapprima filtrata ③ e quindi intercettata da un fotodiodo ④.
Questa fotocorrente risultante viene amplificata, convertita e analizzata dal convertitore che oltre a dare un risultato in tempo reale, manda gli outputs al sistema di controllo distribuito o a PLC.
TIPOLOGIE DI LUCE E APPLICAZIONI
SPETTRI UTILIZZABILI
Ma quale luce è utilizzabile per le analisi in linea? Diverse tipologie sono disponibili a seconda di cosa si vuole analizzare, ad esempio per il colore di una soluzione, si ragionerà nello spettro VIS Visibile. OPTEK propone:
| Tipo | Nome | Sorgente Luminosa | Range Spettrale [nm] |
| UV | Ultravioletto | Mercurio Bassa Pressione | 254 – 313 |
| VIS / NIR | Visibile e Vicino Infrarosso | Tungsteno spettro totale | 385 – 1000 |
| NIR | Vicino Infrarosso | Led ibrido | 840 -910 |
Utilizzo Standard
- UV: proteine, aromatici, idrocarburi, cloro, ozono, TOC
- VIS / NIR: torbidità, concentrazione particelle, liquidi immiscibili; VIS per colore, differenze cromatiche o tracce di metalli; NIR per analisi non sensibili al colore
- NIR: analisi specifiche non sensibili al colore come torbidità e concentrazione biomasse (sonde ASD)
Applicazioni industriali del fotometro di processo
Il fotometro di processo è ampiamente utilizzato per il monitoraggio continuo di parametri critici. Nei range VIS–NIR consente la misura di colore e concentrazione direttamente in linea, con parametri come APHA, ASTM, ICUMSA e altri standard industriali.
In ambito UV, il fotometro di processo è ideale per applicazioni come:
- separazione cromatografica
- concentrazione di aminoacidi
- purificazione proteine
- misura OD280, TOC, SAC254 e COD
- controllo filtrazione a membrana
Tutti i sensori Optek sono progettati per ambienti industriali severi, con conformità CIP/SIP, certificazioni ATEX e sistemi di autocompensazione per garantire stabilità e precisione anche in condizioni critiche.
LA NOSTRA PROPOSTA TECNICA
Per rendere realmente efficace un fotometro di processo in campo, è fondamentale disporre di un sistema di conversione e gestione del segnale affidabile e flessibile. Noi di Tecnova HT ti proponiamo delle soluzioni Optek avanzate, progettate per garantire precisione, continuità operativa e integrazione completa con gli impianti industriali.
C4000 – Convertitore Fotometrico
Il C4000 è un convertitore fotometrico multicanale che gestisce fino a 4 sensori, elaborando in tempo reale i segnali provenienti dal fotometro di processo e traducendoli in valori di assorbanza, concentrazione o torbidità.
Grazie alle funzioni di linearizzazione, auto-zero e compensazione, garantisce misure stabili e affidabili anche in presenza di variazioni di processo. È particolarmente efficace per applicazioni che richiedono alta precisione e controllo continuo.
C8000 – Convertitore Universale
Il C8000 è una piattaforma evoluta a 8 canali che integra il fotometro di processo con altre misure di processo come pH, conducibilità e temperatura. Consente una gestione centralizzata e simultanea di più parametri, migliorando il controllo e l’ottimizzazione dell’impianto.
La sua flessibilità e capacità di integrazione lo rendono ideale per applicazioni complesse e ambienti industriali avanzati.