Nem ölçümünün gerekli olduğu durumlarda NIR ve mikrodalga sensörleri arasında bir seçim yapılması gerektiğine dair yaygın bir yanlış kanaat söz konusu. Her iki teknoloji de nemi ölçebilir, ancak her birinin farklı uygulamalarda dikkate alınması gereken avantajları ve dezavantajları vardır.

Bu makalede hem NIR hem de mikrodalga sistemleri karşılaştırılmakta ve nem ölçümü ve kontrolü söz konusu olduğunda bu teknolojilerin rakip değil birbirlerini tamamlayan çözümler olduğu açıklanmaktadır. Her sistem en iyi yaptığı işe göre seçilmelidir.

KARŞILAŞTIRMA: NIR VE MİKRODALGA

NIR sensörleri nemin yanı sıra yağ ve protein içeriği gibi diğer bileşenleri de ölçebilir. Ölçülen asıl maddeyle temas gerektirmezler ve yalnızca yüzey katmanını ölçtükleri için küçük miktarları ve statik malzemeleri ölçebilirler.

Sadece malzemenin yüzeyini ölçtükleri için NIR sensörleri, yüzey katmanının daha derin katmanlardan farklı bir neme sahip olması durumunda temsili bir ölçüm vermeyecektir.  Bu durum, yüzey katmanı daha hızlı kuruduğu için kurutucular veya güçlü güneş ışığı ile ısıtılan malzemelerde yaygındır.

NIR sensörleri bu etkileri en aza indirecek şekilde tasarlanmış olsa da toz, ışık ve malzeme rengindeki değişikliklerden etkilenmeye devam etmektedir.

NIR Sensörlerin satın alınması ve kurulumu mikrodalga sensörlere kıyasla oldukça pahalıdır ve mikrodalga sensörler için gerekli olmayan sürekli bakım sözleşmeleri gerektirir.

Dijital mikrodalga sensörleri, malzemenin derinliklerini ölçmek için penetratif bir ölçüm tekniği kullanır. Toz, ışık ve malzeme rengindeki değişikliklerden etkilenmezler. Hassas lensler yerine malzeme temasına dayanacak şekilde tasarlanmış, aşınmaya karşı son derece dayanıklı bir seramik kullanabilirler. Bu, mikrodalga sensörlerinin yüksek aşınma ve tozlu endüstriyel ortamlara dayanmasını sağlar.

Ölçüm için kullanılan bileşenler zaman içinde bozulmaz ve bu sayede bakım gerektirmez. Aşınma ve yıpranmaya karşı bu direnç, tahribatsız, hat içi ölçüm yapabilme kabiliyetleriyle birleştiğinde, cihazların fiziksel uzun ömürlülüğü ve düşük bakım gereksinimleri sayesinde toplam sahip olma maliyetini düşürür.

Mikrodalga sensörlerin başlıca dezavantajları yalnızca nemi ölçebilmeleri, malzeme ile temas halinde olmaları ve tutarlı bir malzeme akışı gerektirmeleridir.

TAMAMLAYICI: NIR VE MIKRODALGA

Çok çeşitli potansiyel uygulamalar ve bu uygulamaların her birindeki çok çeşitli gereksinimler sebebiyle, NIR ve dijital mikrodalga sensörlerinin her birinin kendi yeri vardır. Önemli olan, her uygulama için ne tür bir sensör seçileceğini, kaç tane kurulacağını, nereye yerleştirileceğini ve ister NIR ister dijital mikrodalga olsun, bir muadiliyle eşleştirilmelerinin nerede fayda sağlayacağını kavramaktır. Bunlar birbirini dışlamaz.

Sadece malzemedeki nem seviyesini etkileyen birçok proses vardır, bu yüzden tipik olarak NIR sensörlerinin alanı olan yağ ve protein gibi diğer özelliklerin ölçülmesine gerek yoktur.

Çok sayıda sensör gerekiyorsa, öncelikle daha ucuz, kurulumu kolay ve uzun vadeli bakım gereksinimleri çok daha düşük olan mikrodalga sensörlere yatırım yapmak daha mantıklıdır ve bunların tümü performanstan ödün vermez.

Böyle bir seçim, örneğin ham madde girişleri, şartlandırma, öğütme sistemleri, peletleyici ve kurutucu giriş/çıkışlarının yanı sıra depolama girdileriyle ilişkili nem seviyelerini ölçmek için özellikle uygulanabilir olacaktır. Protein, yağ veya diğer bileşenlere yönelik ölçümlerin gerekli olduğu durumlarda NIR sensörü en uygun tercih olacaktır.

Dijital mikrodalga nem sensörlerinin NIR’a kıyasla daha düşük maliyetli olması, bir prosesin hem girişine hem de çıkışına sensör takılmasını uygun maliyetli hale getirir.

Prosesin girişindeki sensör, prosesi kontrol etmeye yönelik parametreleri hesaplamak için kullanılabilir ve çıkış sensörü daha sonra kalan hatayı belirlemek için kullanılabilir ve proses için düzeltme faktörlerini hesaplamak üzere bir proses değişkeni olarak kullanılabilir.

Bu gibi durumlarda, dijital mikrodalga nem sensörleri net ve en uygun maliyetli seçimdir.

Yaygın örneklerden biri, nemin kontrol edilmesinin meydana gelen protein denatürasyonu ve bozunması miktarını etkileyeceği kurutma uygulamalarıdır. Dijital mikrodalga sensörleri, malzemenin nem içeriğini ölçmek ve kurutucu için kontrol değişkenlerini belirlemek üzere proses öncesinde ve sonrasında kullanılabilir.

İki NIR sensörü kullanmak maliyetli olurken, dijital mikrodalga sensörleri çıkışta kuruyan yüzey tabakasının etkilerinden etkilenmez ve penetratif ölçüm tekniği sayesinde daha fazla malzemenin ölçülmesini sağlar.

Malzeme kurutulduktan sonra proteinler üzerindeki etkileri izlemek için bir NIR sensörü kullanılabilir ve bu bilgiler kurutma prosesi hedefini iyileştirmek ve prosesi optimize etmek için kullanılabilir.

Birçok modern sistem artık proses kontrolünü otomatik olarak optimize etmek için yapay zeka kullanıyor ve mümkün olduğunca çok konumda son derece doğru, tekrarlanabilir ve hassas ölçümler sağlayan sensörlere ihtiyaç duyuyor. Her iki sensör türü de bu niteliklere sahiptir.

SONUÇ

Sensörler, güçlü yönleri ve özel amaçları doğrultusunda kullanılmalıdır; örneğin, yağ ve protein ölçümü için NIR ve/veya küçük miktarlarda veya statik malzemelerin ölçülmesi gereken yerlerde. Çevrimiçi dinamik proseslerde yalnızca nem ölçümünün gerekli olduğu durumlarda ise dijital mikrodalga sensörleri. Bu, çok daha geniş bir proses adımı yelpazesi için kapsamlı, uygun maliyetli bir çözüm ve daha iyi genel proses kontrolü ile sonuçlanabilir.

Hydronix; yüksek aşınma, yüksek sıcaklık ve gıda güvenliği uygulamalarından patlayıcı ortamlara kadar her alanda kullanılmak üzere geniş bir nem sensörü yelpazesine sahiptir. Hydronix XT sensör serisi, NIR sensörlerini mükemmel şekilde tamamlıyor.

Ölçüm teknikleri ve yaklaşımları farklı olsa da bu amaç uyumu, ister sadece nem, yağ ve protein ölçümü isterse de her üçünü birden ölçmek için olsun, herhangi bir kullanıcının ölçüm konumlarının sayısından ve kalitesinden ödün vermeden sermaye harcamalarını ve sürekli bakım maliyetlerini en aza indirecek şekilde kendi özel ihtiyaçlarına göre ayarlanmış sensörleri seçmesine yardımcı olur.

YAZAR HAKKINDA

Neal Cass, İngiltere’deki Southampton Üniversi-tesi’nden Elektronik Mühendisliği diplomasını aldıktan sonra 10 yıl boyunca büyük bir uluslararası gıda proses sistemi üreticisi için kontrol sistemleri geliştirdi ve devreye aldı. 2007 yılında Hydronix’te Müşteri Hizmetleri ve Yazılım Geliştirme Mühendisi olarak çalışmaya başladı ve 2011 yılında da Satış Müdürü oldu.