DE102019105668A1

DE102019105668A1 - Verfahren und messgerät zum messen einer suspension

Info

Publication number: DE102019105668A1
Application number: DE102019105668.3A
Authority: DE
Inventors: Pasi Kärki; Matti TÖRMÄNEN; Mikko Haapalainen
Original assignee: Valmet Automation Oy
Current assignee: Valmet Automation Oy
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: AT521003B1; SE542895C2; CA3035947A1; FI128736B; CN110243774A; SE1950243A1; CA3035947C; FI20185221A1; DE102019105668B4; AT521003A1; CN110243774B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer Suspension, die Holzfasern umfasst. Die Konsistenz der Suspension wird in einem Konsistenzbereich geändert (100). Eine optische Strahlung wird unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge und einer zweiten optischen Wellenlänge auf die Suspension gerichtet (102). Ein zu der ersten optischen Wellenlänge zugehöriger erster Intensitätswert der optischen Strahlung und ein zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehöriger zweiter Intensitätswert werden zumindest bei einem gegebenen Konsistenzwert bestimmt (104). Das Verhältnis des ersten und zweiten Intensitätswertes wird bestimmt (106). Eine Kappa-Zahl der Suspension wird bestimmt (108). Ein Rohwert für Hexenuronsäure, HexA, wird durch Anwendung vorbestimmte Faktoren auf das Verhältnis der ersten und zweiten Intensitätswerte erlangt (110). Der Anteil von HexA in der Suspension wird durch Multiplizieren des vorbestimmten Verhältnisses mit der Kappa-Zahl bestimmt (112).

Description

Technisches Gebiet
Die exemplarischen und nicht begrenzenden Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen allgemein eine Messung einer Holzfasersuspension.
Stand der Technik
Die nachstehende Beschreibung des Standes der Technik kann Einsichten, Entdeckungen, Verständnisse oder Offenbarungen, oder Assoziationen zusammen mit Offenbarungen beinhalten, die in dem relevanten Stand der Technik der vorliegenden Erfindung nicht bekannt waren, aber durch die Erfindung bereitgestellt sind. Einige dieser Beiträge der Erfindung können nachstehend besonders hervorgehoben sein, wohingegen andere solche Beiträge der Erfindung aus ihrem Kontext ersichtlich sind.
Bei der Papier- und Zellstoffherstellung ist es das Ziel, ein Endprodukt mit einer guten und gleichförmigen Qualität zu erzielen. Um die Qualität sicherzustellen, werden während des Herstellungsverfahrens Messungen durchgeführt. Beispielsweise wird ein Lignin-Anteil der Pulpe gemessen. Der Lignin-Anteil einer Suspension, wie etwa einer Pulpe, wird gewöhnlich mit einer Kappa-Zahl bezeichnet. In dem Standard SCAN-C 1:77, der in dem Technikgebiet der Zellstoffherstellung bekannt ist, wird die Kappa-Zahl als die Menge einer Kaliumpermanganatlösung mit einer Konzentration von 20 mmol/I in Milliliter definiert, die ein Gramm einer trockenen Pulpe unter den in dem Standard definierten Bedingungen verbraucht.
Eine andere Substanz, deren Anteil in der Pulpe eine Wirkung auf das Verfahren und das Endprodukt aufweist, ist Hexenuronsäure, die häufig als HexA bezeichnet wird.
Der Anteil von HexA in der Pulpe, bzw. in dem Zellstoffbrei, kann unter Laborbedingungen mit bekannten Verfahren gemessen werden. Jedoch sind Labormessungen problematisch, da sie gewöhnlich lange dauern (zwischen 30 Minuten bis Stunden) und unter Herstellungsbedingungen in den verschiedenen Verfahrensstufen Ergebnisse schnell erhalten werden sollen, um eine Steuerung des Herstellungsverfahrens auf der Grundlage der Messungen zu ermöglichen. Somit gibt es einen Bedarf für eine Lösung, die eine Überwachung eines HexA-Anteils während einer Herstellungsphase ermöglicht.
Kurzbeschreibung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und ein Gerät bereitzustellen, das das Verfahren zur Verringerung oder Vermeidung der vorstehend genannten Probleme umsetzt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren und das in Patentanspruch 10 beanspruchte Gerät erzielt. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Figurenliste
Nachstehend ist die Erfindung ausführlicher mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, bei der

1 ein Ablaufdiagramm zeigt, dass ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht;
2 ein Beispiel einer Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
3 ein Beispiel einer Messanordnung veranschaulicht;
die 4A, 4B und 4C Beispiele von Messanordnungen veranschaulichen;
die 5A und 5B Beispiele von Messergebnissen veranschaulichen;
6 die Kalibrierung des Messgerätes veranschaulicht;
7 ein Beispiel eines Gerätes veranschaulicht, das dazu eingerichtet ist, als eine Messsteuerungseinrichtung zu agieren, und
8 ein Beispiel einer Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele
Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere zur Messung einer Holzfasern enthaltenden Suspension geeignet, jedoch ist sie in keiner Weise hierauf begrenzt.
In dieser Anmeldung bedeutet „optische Strahlung“ eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 40 nm bis 1 mm, und „ultraviolette Strahlung“ bedeutet eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 40 nm bis 400 nm.
Bei der vorgeschlagenen Lösung wird eine Holzfasern enthaltende Suspension einer optischen Strahlung ausgesetzt, und eine Wechselwirkung der Strahlung mit der Suspension wird gemessen, während die Konsistenz der Suspension während des Messvorgangs geändert wird.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht, bei dem eine Holzfasern enthaltende Suspension gemessen wird.
In Schritt 100 wird eine Konsistenz der Suspension in einem Konsistenzbereich geändert. Bei einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Konsistenzbereich von einer Anfangskonsistenz bis zu einer Endkonsistenz.
In Schritt 102 wird eine optische Strahlung unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge λ1 und einer zweiten optischen Wellenlänge λ2 auf die Suspension gerichtet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste optische Wellenlänge 235 nm ±50 nm, und die zweite optische Wellenlänge ist 280 nm ± 50 nm.
In Schritt 104 werden ein zu der ersten optischen Wellenlänge zugehöriger erster Intensitätswert der optischen Strahlung und ein zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehöriger zweiter Intensitätswert innerhalb eines Konsistenzbereiches bei zumindest einem gegebenen Konsistenzwert gemessen.
In Schritt 106 wird das Verhältnis des ersten und des zweiten Intensitätswertes bestimmt. Somit sind die Werte Iλ1 und Iλ2 erlangt.
Somit werden bei einem Ausführungsbeispiel Intensitätswerte unter Verwendung zweier verschiedener Wellenlängen bei einem gegebenen Konsistenzwert gemessen. Ein Verhältnis dieser Intensitäten wird bestimmt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Konsistenz der Suspension derart geändert, dass die Konsistenz kontinuierlich durch alle Konsistenzen in dem Konsistenzbereich hindurchgeht.
Die Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, wird bei verschiedenen Konsistenzen in dem Konsistenzbereich gemessen. Die zu der ersten optischen Wellenlänge und der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensitäten der optischen Strahlung werden bestimmt, und es wird das Verhältnis der zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung zu der zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung bestimmt. Somit sind die Werte IAlmax und IA2max erlangt.
Somit wird mit einer Änderung der Konsistenz der Suspension von der Anfangskonsistenz zu der Endkonsistenz die Messung zu gegebenen Zeitintervallen unter Verwendung sowohl der ersten als auch der zweiten Wellenlänge wiederholt. Der Zeitabstand kann ein Messparameter sein. Als ein Ergebnis werden ein Wert Iλ1 für die Intensität für die erste optische Wellenlänge λ1 und ein Wert Iλ2 für die zweite optische Wellenlänge λ2 erlangt.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die optische Strahlung unter Verwendung einer oder mehrerer optischer Leistungsquellen auf die Suspension gerichtet. Es kann eine Leistungsquelle für jede Wellenlänge vorhanden sein, oder die Wellenlänge der von der Quelle ausgegebenen Strahlung kann geändert werden, oder die Wellenlänge der Strahlung wird beispielsweise unter Verwendung von Filtern ausgewählt.
Die Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, wird mit einem oder mehreren optischen Messsensoren gemessen, die eine gegebene Oberfläche und Abstand von der einen oder mehreren optischen Leistungsquellen aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die gegebene Oberfläche und der gegebene Abstand auf der Grundlage des Konsistenzbereichs und des verlangten Intensitätsausmaßes ausgewählt.
Bei einem Ausführungsbeispiel liegen die erste optische Wellenlänge und die zweite optische Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereiches der ultravioletten Strahlung.
In Schritt 108 wird die Kappa-Zahl der Suspension bestimmt.
Es gibt verschiedene Wege, die Kappa-Zahl K zu bestimmen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Kappa-Zahl der Suspension auf der Grundlage von einem oder beiden der bestimmten Maximalintensitätswerte Iλ1max, Iλ2max bestimmt. Jedoch kann hierbei ebenso jedes bekannte Verfahren des Stands der Technik zur Bestimmung der Kappa-Zahl der Suspension verwendet werden.
In Schritt 110 wird ein Rohwert für eine Hexenuronsäure, HexARaw, durch eine Anwendung vorbestimmter Faktoren auf das bestimmte Verhältnis Iλ1/Iλ2 oder Iλ1max/Iλ2max erlangt. Die vorbestimmten Werte kalibrieren die Messergebnisse. Ein Beispiel einer Erlangung der vorbestimmten Werte ist nachstehend unter Bezugnahme auf 6 erklärt.
In Schritt 112 wird der Anteil der Hexenuronsäure, HexA, in der Suspension durch Multiplizieren des Rohwertes mit der Kappa-Zahl bestimmt. Somit ist $HexA = K * HexARaw oder HexA = K * HexARaw .$
Ein HexA-Anteil in einer Pulpe kann eine Wirkung in Kappa-Messungen aufweisen. HexA und Lignin weisen verschiedene Eigenschaften auf, und rufen verschiedene Effekte bei einem Bleichen in dem Herstellungsverfahren hervor. Somit ist eine Kenntnis des HexA-Anteils wichtig. In der Oxidationsphase des Herstellungsverfahrens wird ein HexA-Anteil nicht wie der Lignin-Anteil verringert. Eine Verwendung von CIO₂ in dem Herstellungsverfahren verringert sowohl HexA als auch Lignin, jedoch ist es aufgrund der hohen Kosten von CIO₂ keine gute Wahl für eine Entfernung von HexA, da es billigere Substanzen für eine Entfernung von HexA gibt.
Nachstehend ist ein Beispiel einer Messanordnung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, die eine Anwendung der Erfindung in der Zellstoff- und Papierindustrie zeigt.
2 zeigt eine Leitung 200, in der eine Holzfasern enthaltende Suspension 202, d.h. eine Holzfaserpulpe fließt. Eine Suspensionsprobe wird mit einem Probennehmer 204 aus der Leitung 200 entnommen. Der Probennehmer 204 kann eine per se bekannte Lösung beispielsweise auf der Grundlage eines Kolbens oder eines Zylinders sein. Die Probe wird unter Verwendung einer Leitung 206 zu einer Messkammer 208 befördert, wobei ein Ventil 210 geschlossen ist.
Die Suspension in der Messkammer kann vor der Messung verarbeitet werden. Beispielsweise kann eine Flüssigkeit unter Verwendung von Druckluft gefiltert werden. Ein Ventil 212 kann geöffnet werden, und die durch das Ventil kommende Luft drückt die Probe gegen das Sieb 214, und die Flüssigkeit fließt durch das Ventil 216. Die Probe kann unter Verwendung von Wasser und durch Öffnen der Ventile 212 und 218 gewaschen werden, wobei das Abwasser durch das Ventil 216 fließt.
Sobald die Probe gewaschen ist, kann ein Messverfahren durch Vermischen der Probe unter Verwendung von Druckluft durch das Ventil 220 und durch Hinzufügen von Wasser durch das Ventil 222 beginnen. Sobald die Probe durchmischt ist, wird das Luftventil 220 geschlossen. Das Wasserventil 222 wird offengelassen. Durch das Ventil kommendes Wasser verändert die Konsistenz der Probe, und vermischt gleichzeitig die Probe. Die Konsistenz der Suspension wird in einem Konsistenzbereich geändert. Bei einem Ausführungsbeispiel reicht der Konsistenzbereich von einer Anfangskonsistenz zu einer Endkonsistenz.
Während der Änderung der Konsistenz der Probe kann eine Messung unter Verwendung einer Messanordnung 224, 226 durchgeführt werden, die von einer Messsteuerungseinrichtung 228 gesteuert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Messanordnung ein Quellen- und Detektorteil 226, und ein optisches Faser- und Messkopfteil 226.
Die 3 und 4A bis 4C veranschaulichen Beispiele einer Messanordnung 224, 226. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung eine oder mehrere optische Leistungsquellen 300. Der Einfachheit halber ist in 3 lediglich eine Quelle gezeigt. Messungen werden gewöhnlich mit ultraviolettem Licht durchgeführt, aufgrund dessen die optische Leistungsquelle gewöhnlich zumindest ultraviolettes Licht ausstrahlt. Die Quelle 300 kann beispielsweise eine Xenon-Leuchte oder eine LED (lichtemittierende Diode) sein. Die optische Leistungsquelle kann dazu eingerichtet sein, optische Strahlung auf die Suspension zu leiten. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die optische Strahlung unter Verwendung einer ersten optischen Faser 306 auf die Suspension geleitet. Die erste optische Faser 306 kann dazu eingerichtet sein, die optische Strahlung auf die Suspension zu leiten, wobei das erste Ende der Faser mit der optischen Leistungsquelle 300 verbunden ist, und das zweite Ende der Faser bei dem Messkopf gelegen und in die Messkammer 208 eingeleitet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung ferner einen oder mehrere Detektoren 302, 304 umfassen, die dazu angeordnet sind, die Intensität der mit der Suspension interagierten optischen Strahlung zu messen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist jeder Detektor mit einer Gruppe von optischen Fasern 308, 310 verbunden, wobei die Enden der optischen Fasern nahe zu dem zweiten Ende der ersten optischen Faser 302 positioniert sind.
Die 4A bis 4C zeigen Beispiele der Faseranordnung in dem Messkopf 312, der in die Messkammer 208 eingesetzt sein kann.
4A zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Messanordnung die mit der ersten optischen Faser 308 verbundene optische Leistungsquelle 300 und den mit der optischen Faser 308 verbundenen Detektor 302 umfasst. Bei dem Messkopf sind die optische Faser 306 und die optische Faser 308 Seite-an-Seite an einem vorgegebenen Abstand 400 voneinander angeordnet.
4B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Messanordnung die mit der ersten optischen Faser 308 verbundene optische Leistungsquelle 300 und den mit einer Gruppe von optischen Fasern 308 verbundenen Detektor 302 umfasst. Bei dem Messkopf sind die Enden der optischen Fasern 308 nahe bei dem Ende der ersten optischen Faser 306 an demselben Abstand 402 von der ersten optischen Faser positioniert.
4C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Messanordnung die mit der ersten optischen Faser 308 verbundene optische Leistungsquelle 300 und mit einer Gruppe von optischen Fasern 308, 310 verbundene Detektoren 302, 304 umfasst. Bei dem Messkopf sind die Enden der optischen Fasern 308 nahe bei dem Ende der ersten optischen Faser 306 an demselben vorgegebenen Abstand 404 von der ersten optischen Faser positioniert, und die Enden der optischen Fasern 310 sind nahe bei dem Ende der ersten optischen Faser 306 bei demselben Abstand 406 von der ersten optischen Faser positioniert.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Messkammer 208 ein Fenster 230 in einer Wand der Messkammer. Die optische Leistungsquelle 300 oder die zu der Quelle verbundene erste optische Faser 306 kann außerhalb der Messkammer hinter dem Fenster platziert sein, um optische Strahlung auf die Suspension zu leiten.
In gleicher Weise können einer oder mehrere Detektoren 302, 304 oder mit den Detektoren verbundene optische Fasern 308, 310 außerhalb der Messkammer hinter dem Fenster 230 in der Messkammerwand platziert sein.
Die vorstehend beschriebene Verwendung von optischen Fasern ist lediglich ein Beispiel. Die Messung kann ebenso ohne optische Fasern realisiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die optische Strahlung unter Verwendung eines Strahlungsleiters wie etwa einer Linse, einem Wellenleiter oder irgendeinem geeigneten Medium zu der Messkammer geleitet. Beispielsweise können die optische Quelle und die Detektoren hinter dem Fenster 230 ohne die Verwendung von optischen Fasern platziert sein.
Die 5A und 5B veranschaulichen Beispiele von Messergebnissen, falls die Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, bei verschiedenen Konsistenzen unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Messanordnung unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge und einer zweiten optischen Wellenlänge gemessen wird. Bei den nicht begrenzenden Beispielen der 5A und 5B ist die erste optische Wellenlänge 235 nm, und die zweite optische Wellenlänge ist 280 nm. Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann die Wellenlänge beispielsweise um ± 50 nm variieren.
5A veranschaulicht Messungen, die unter Verwendung der ersten optischen Wellenlänge 235 nm ausgeführt wurden. In der Darstellung, ist eine Konsistenz auf der x-Achse 500 und eine gemessene Intensität auf der y-Achse 502 aufgetragen. 5B veranschaulicht Messungen, die unter Verwendung der zweiten optischen Wellenlänge 280 nm ausgeführt wurden. In der Darstellung ist eine Konsistenz auf der x-Achse 504, und eine gemessene Intensität auf der y-Achse 506 aufgetragen. Die Konsistenz der Suspensionsprobe wird als eine Funktion der Konsistenz geändert. Gewöhnlich ist am Anfang die Konsistenz der Suspension groß, und je mehr Wasser mit der Probe gemischt wird, desto geringer wird die Konsistenz der Suspension.
Die Konsistenz der Suspensionsprobe wird während des Messvorgangs geändert. Die 5A und 5B zeigen Konsistenzen auf einer x-Achse, wobei ein kleiner Konsistenzwert sich links, und ein größerer Konsistenzwert sich rechts befindet. Bei dem tatsächlichen Messvorgang ist die Konsistenz anfangs groß, und die Konsistenz wird mit Hinzufügen von Wasser geringer.
Falls eine optische Strahlung von der optischen Strahlungsquelle auf die Suspensionsprobe geleitet wird, wird ein Teil der Strahlung von den Holzfasern zu dem Detektor gestreut, ein Teil streut woanders hin, und ein Teil wird in Lignin absorbiert. Mit der Änderung der Konsistenz gibt es für die gemessene Intensität an einem gewissen Punkt einen Maximalwert 508, 510. Die Messanordnung kann dazu eingerichtet sein, den durch den Detektor erfassten Maximalwert 508, 510 der Intensität zu erfassen.
Die Konsistenz, bei der die Maximalintensität erreicht wird, hängt von der Absorption ab. Je größer die Absorption ist, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.
Bei einem Ausführungsbeispiel hängt die anfängliche Konsistenz der Konsistenzbereichsmessung von den Eigenschaften der Suspension ab. Die Messung wird fortgesetzt, bis die Maximalintensität erfasst wurde, und wird beendet, falls die gemessene Intensität nach dem Maximalwert kleiner wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Messanordnung durch eine Durchführung von Kalibriermessungen kalibriert, um korrekt zu funktionieren. Diese Messungen können unter Verwendung einer Normierungsbezugsplatte durchgeführt werden, die vor der Messanordnung platziert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Kalibrierung unter Verwendung eines Referenzzellstoffs durchgeführt. Eine Kalibrierung ist notwendig, bevor die Messanordnung tatsächlich verwendet wird, und muss von Zeit zu Zeit durchgeführt werden, da sich beispielsweise der Weg der optischen Strahlung ändern kann, oder die Detektorantworten sich im Laufe der Zeit ändern können. Der Referenzzellstoff ist ein Holzfaserzellstoff, dessen Eigenschaften in dem Labor gemessen wurden, und in zeitlicher Hinsicht stabilisiert wurden. Es gibt kommerziell erhältlichen Referenzzellstoff zur Kalibrierung von Messgeräten, z.B. einen Paprican Standard Referenzzellstoff 5-96 von einem kanadischen Hersteller.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Oberflächen und numerischen Aperturen der optischen Quelle und der Detektoren auf der Grundlage des Konsistenzbereichs der Suspension und der verlangten Lichtmenge (Intensitätsausmaß) ausgewählt.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Abstände 400, 402, 404, 406 und die Oberfläche der Querschnitte und numerische Aperturen von optischen Fasern oder Gruppen von optischen Fasern 306, 308 und 310 auf der Grundlage des Konsistenzbereichs der Suspension und des verlangten Intensitätsausmaßes ausgewählt.
Die Abstände 400, 402, 404, 406 und die Oberfläche der Querschnitte der optischen Fasern oder Gruppen von optischen Fasern 306, 308 sind im Folgenden als Messgeometrie bezeichnet. Eine Messgeometrie betrifft den Konsistenzbereich. Falls Messungen durchgeführt werden, muss die Konsistenz der Suspension derart sein, dass eine Probenverarbeitung (Waschen der Probe und Ändern der Konsistenz) möglich ist. Falls die Konsistenz der Suspension zu groß ist, kann die Probenverarbeitung nicht erfolgreich sein. Falls andererseits die Konsistenz zu gering ist, kann eine Dynamik der Messung leiden. Ebenso weist eine erhältliche Lichtintensität der optischen Lichtquelle eine Wirkung auf die Messungen auf. Falls eine Kappa-Zahl gemessen wird, absorbiert das Lignin in der Probe umso mehr Licht, desto größer die Kappa-Zahl ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es das Ziel, die Maximalintensität der mit der Suspension interagierten optischen Strahlung innerhalb des Konsistenzbereiches zu erfassen. Die Konsistenz, bei der die Maximalintensität erreicht wird, kann von folgenden Dingen abhängen:

- Dem Abstand 400, 402, 404, 406 zwischen der optischen Leistungsquelle und dem Messpunkt, d.h. dem Abstand zwischen dem Ende der ersten optischen Faser 306 und den Enden der anderen optischen Fasern 306, 308. Je größer der Abstand ist, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.
- Den Oberflächen der optischen Leistungsquelle und der Messpunkte. Umso größer die Oberflächen sind, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.

- Der Kappa-Zahl der Probe. Umso größer die Kappa-Zahl ist, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.
- Einer Wellenlänge der Strahlung, die von der optischen Leistungsquelle ausgegeben wird. Eine Absorption der Strahlung in der Suspension hängt von der Wellenlänge ab. Umso größer die Absorption ist, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.
- Einer Partikelgröße der Suspensionsprobe. Umso kleiner die Partikel sind, desto kleiner ist die Konsistenz, bei der die Maximalintensität auftritt.

Somit können bei einem Ausführungsbeispiel Messparameter die Messgeometrie, die Wellenlänge der optischen Strahlung und den bei den Messungen verwendeten Konsistenzbereich umfassen.
Ferner kann der Konsistenzbereich von den Eigenschaften der Suspension abhängen. Falls beispielsweise eine Kiefernsuspension gemessen wird, kann ein Konsistenzbereich 0,3-0,1% sein, und falls eine Birkensuspension gemessen wird, kann ein Konsistenzbereich 0,4-0,2% sein. Diese numerischen Werte sind lediglich nicht begrenzende Beispiele.
Typische Werte für optische Faserdurchmesser sind um einige 100 µm, aber auch andere Werte können abhängig von der zu messenden Eigenschaft verwendet werden.
Auch falls keine optischen Fasern verwendet werden, sondern die optische Quelle und die Detektoren mit der Messkammer unter Verwendung eines anderen geeigneten Mediums verbunden sind, ist die vorstehende Diskussion im Allgemeinen anwendbar.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erwähnt, wird bei einem Ausführungsbeispiel das Verhältnis Iλ1max/Iλ2max der zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung zu der zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung bestimmt.
8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung. Bei diesem Beispiel werden Intensitätswerte in einer Messkammer gemessen. Die Messanordnung umfasst eine Messkammer 800, die eine Suspension mit einer gegebenen Konsistenz aufweist. Die Anordnung umfasst eine oder mehrere Lichtquellen 802, 804. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Lichtquelle ein Licht mit vielen Wellenlängen wie beispielsweise eine Xenon-Lichtquelle transmittieren. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es für jede Wellenlänge eine Lichtquelle geben. Ein Beispiel einer Lichtquelle einer einzelnen Wellenlänge ist eine LED. Die Anordnung umfasst ferner einen oder mehrere Detektoren 806, 808. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Detektor ein Filter umfassen, das lediglich eine gegebene Wellenlänge hindurchlässt. Das Filter kann wechselbar sein. Dies ist insbesondere geeignet, falls die Lichtquelle viele Wellenlängen transmittiert. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Lichtquelle lediglich eine Wellenlänge transmittiert, ist kein Filter notwendig.
Ferner wird eine Kappa-Zahl der Suspension bestimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Kappa-Zahl der Suspension auf der Grundlage von einem oder beiden der vorbestimmten Maximalintensitätswerte Iλ1max, Iλ2max bestimmt. Jedoch kann hierbei ebenso jedes herkömmliche Verfahren des Stands der Technik zur Bestimmung der Kappa-Zahl der Suspension verwendet werden.
Falls das Verhältnis des ersten und des zweiten Intensitätswertes und die Kappa-Zahl bestimmt wurden, kann ein Wert für HexA bestimmt werden. Um die Messergebnisse zu kalibrieren, werden vorbestimmte Faktoren auf das Verhältnis angewendet, und es wird ein sogenannter roher HexA-Wert erlangt. Der HexA-Wert wird in umol/g-Einheiten erlangt, indem der rohe HexA-Wert mit der Kappa-Zahl multipliziert wird.
6 veranschaulicht ein Beispiel einer Bestimmung der vorbestimmten Faktoren. Bei der Bestimmung der Faktoren wird die Konsistenz der Suspension geändert, und die Intensität wird bei zwei Wellenlängen, bei diesem Beispiel 235 und 280 nm gemessen. Die Proben, bei denen die Intensitätswerte gemessen werden, werden auch in Laborräume gebracht, wo eine Kappa-Zahl und ein HexA-Wert mit Laborverfahren bestimmt werden. Somit liegt für jedes Intensitätswertverhältnis ein Labor-HexA-Wert und ein Labor-Kappa-Wert vor, die als HexALAB und KappaLAB bezeichnet werden können. 6 veranschaulicht die Beziehung des Verhältnisses HexALAB/KappaLAB als eine Funktion des Verhältnisses der Intensitätswerte. Wie ersichtlich ist, folgt die Beziehung bei diesem Beispiel einer Potenzfunktion.
In allgemeiner Form kann die Potenzfunktion als y = ax^b formuliert werden, wobei y gleich HexALAB/KappaLAB ist und x gleich Iλ1/Iλ2 ist, und wobei Variablen a und b die vorbestimmten Faktoren sind.
Bei dem konkreten Beispiel gemäß 6 ist die Potenzfunktion y = 0,6561 x^-1.402.
Falls somit die Beziehung der vorgenannten Potenzfunktion folgt, kann der RawHexA-Wert aus dem gemessenen Verhältnis der Intensitätswerte wie folgt erlangt werden. $RawHexA = a * (I λ 1 /I λ 2) oder RawHexA = a * {(I λ 1 max/I λ 2 max)}^{b} .$
Die Potenzfunktion wird hierbei lediglich als ein Beispiel verwendet. Abhängig von der Situation kann die Beziehung ebenso eine lineare Funktion oder eine Polynomfunktion, oder eine andere Funktion sein, die das Verhältnis der Intensitätswerte auf das Verhältnis HexALAB/KappaLAB abbildet.
Im Allgemeinen muss für jedes Messgerät die Bestimmung der vorbestimmten Faktoren lediglich einmal durchgeführt werden, falls die Konfiguration des Gerätes oder die Suspensionsart sich (beispielsweise von einer Baumart zu einer anderen) nicht ändert. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektheit der Faktoren gelegentlich unter Verwendung von Messungen überprüft werden.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Figur zeigt ein vereinfachtes Beispiel eines Geräts, das dazu eingerichtet ist, als eine Messsteuerungseinrichtung 228 zu agieren.
Das hierin dargestellte Gerät muss als lediglich ein Beispiel zur Darstellung einiger Ausführungsbeispiele erachtet werden. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass das Gerät ebenso andere Funktionen und/oder Strukturen aufweisen kann, und nicht alle beschriebenen Funktionen und Strukturen notwendig sind. Obwohl das Gerät als eine Einheit dargestellt ist, können verschiedene Module und Speicher in einem oder mehreren physikalischen oder logischen Instanzen realisiert sein.
Das Gerät 228 des Beispiels umfasst einen Steuerschaltkreis 700, der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Betriebs des Geräts zu steuern.
Das Gerät kann einen Speicher 702 zur Speicherung von Daten umfassen. Ferner kann der Speicher eine Software 704 speichern, die von dem Steuerschaltkreis 700 ausführbar ist. Der Speicher kann in dem Steuerschaltkreis integriert sein.
Das Gerät kann ferner einen Schnittstellenschaltkreis 706 umfassen, der dazu eingerichtet ist, das Gerät mit weiteren Geräten zu verbinden. Die Schnittstelle kann eine kabelgebundene oder drahtlose Verbindung bereitstellen. Die Schnittstelle kann das Gerät mit der Messanordnung 224, 226 verbinden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Gerät mit einem automatischen Verfahrenssteuerungscomputer verbunden sein, der bei der Zellstoffherstellung verwendet wird.
Das Gerät kann ferner eine Benutzerschnittstelle 708 wie beispielsweise eine Anzeige, eine Tastatur und eine Maus umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät keine Benutzerschnittstelle, sondern ist mit anderen Geräten verbunden, die einen Zugang zu dem Gerät bereitstellen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gerät mit einem Mini- oder Mikrocomputer, einem Personalcomputer oder einem Laptop, oder irgendeinem geeigneten Datenverarbeitungsgerät realisiert sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel können Intensitätsmessungen und Kappa-Messungen in derselben Messkammer unter Verwendung verschiedener Messgeometrien durchgeführt werden. Beispielsweise kann bei der Lösung gemäß 4C ein Detektor eine Kappa-Zahl und ein anderer eine Intensität messen.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass mit dem Fortschreiten der Technologie das erfinderische Konzept auf verschiedene Arten umgesetzt werden kann. Die Erfindung und ihre Ausführungsbeispiele sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern können innerhalb des Umfangs der Patentansprüche abgeändert werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer Suspension, die Holzfasern umfasst. Die Konsistenz der Suspension wird in einem Konsistenzbereich geändert (100). Eine optische Strahlung wird unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge und einer zweiten optischen Wellenlänge auf die Suspension gerichtet (102). Ein zu der ersten optischen Wellenlänge zugehöriger erster Intensitätswert der optischen Strahlung und ein zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehöriger zweiter Intensitätswert werden zumindest bei einem gegebenen Konsistenzwert bestimmt (104). Das Verhältnis des ersten und zweiten Intensitätswertes wird bestimmt (106). Eine Kappa-Zahl der Suspension wird bestimmt (108). Ein Rohwert für Hexenuronsäure, HexA, wird durch Anwendung vorbestimmte Faktoren auf das Verhältnis der ersten und zweiten Intensitätswerte erlangt (110). Der Anteil von HexA in der Suspension wird durch Multiplizieren des vorbestimmten Verhältnisses mit der Kappa-Zahl bestimmt (112).

Claims

Verfahren zur Messung einer Holzfasern enthaltende Suspension wobei das Verfahren aufweist: Ändern (100) einer Konsistenz der Suspension in einem Konsistenzbereich; Leiten (102) einer optischen Strahlung unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge und einer zweiten optischen Wellenlänge auf die Suspension; Messen und Bestimmen (104) eines zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen ersten Intensitätswertes der optischen Strahlung innerhalb des Konsistenzbereiches und eines zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen zweiten Intensitätswertes an zumindest einem gegebenen Konsistenzwert; und Bestimmen (106) des Verhältnisses des ersten und zweiten Intensitätswertes; Bestimmen (108) einer Kappa-Zahl der Suspension; gekennzeichnet durch Erlangen (110) eines Rohwertes von Hexenuronsäure, HexA, durch Anwenden vorbestimmter Faktoren auf das Verhältnis des ersten und zweiten Intensitätswertes; und Bestimmen (112) des Anteils von Hexenuronsäure, HexA, in der Suspension durch Multiplizieren des Rohwertes mit der Kappa-Zahl.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: Leiten der optischen Strahlung auf die Suspension unter Verwendung einer optischen Leistungsquelle; und Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, mit einem oder mehreren optischen Messsensoren mit einer gegebenen Oberfläche, numerischen Apertur und einem gegebenen Abstand von der optischen Leistungsquelle.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste optische Wellenlänge und die zweite optische Wellenlänge innerhalb des ultravioletten Wellenlängenbereiches sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste optische Wellenlänge 235 nm ± 50 nm, und die zweite optische Wellenlänge 280 nm ± 50 nm ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: Ändern der Konsistenz der Suspension derart, dass die Konsistenz kontinuierlich durch alle Konsistenzen in dem Konsistenzbereich hindurchgeht, Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, bei verschiedenen Konsistenzen in dem Konsistenzbereich; Bestimmen der zu der ersten optischen Wellenlänge und der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung; und Bestimmen des Verhältnisses der zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung zu der zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit: Entnehmen einer Probe der zu messenden Suspension in eine Messkammer ohne Druckbeaufschlagung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit: Leiten der optischen Strahlung auf die Suspension unter Verwendung einer ersten optischen Faser mit einem gegebenen Durchmesser und numerischen Apertur, und Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, mit einem Detektor, der mit einer Gruppe von optischen Fasern verbunden ist, wobei jede optische Faser einen gegebenen Durchmesser aufweist, und die Enden der optischen Fasern nahe bei dem Ende der ersten optischen Faser bei demselben Abstand von der ersten optischen Faser positioniert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit: Leiten der optischen Strahlung auf die Suspension unter Verwendung einer oder mehrerer Lichtquellen, die außerhalb der Messkammer hinter einem Fenster in einer Messkammerwand platziert sind, und Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, mit einem Detektor, der außerhalb der Messkammer hinter einem Fenster in der Messkammerwand platziert ist, wobei der Detektor einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, und an einem gegebenen Abstand von der einen oder mehreren Lichtquellen gelegen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, bei verschiedenen Konsistenzen in dem Konsistenzbereich unter Verwendung der ersten optischen Wellenlänge und der zweiten optischen Wellenlänge; Erlangen von HexALAB und KappaLAB, die den HexA-Wert und die Kappa-Zahl der Suspension bei denselben Konsistenzen bezeichnen, die in einem Labor bestimmt werden; Bestimmen einer Funktion, die das Verhältnis der gemessenen ersten und zweiten Intensitätswerte auf die Beziehung von HexALAB und KappaLAB abbildet; und Bestimmen der vorbestimmten Faktoren auf der Grundlage der Funktion.
Messgerät zur Messung einer Holzfasern enthaltenden Suspension wobei das Messgerät eine oder mehrere optische Leistungsquellen (300) zur Ausrichtung einer optischen Strahlung auf die Suspension, und zumindest einen optischen Messsensor (302) zur Messung einer optischen Strahlung aufweist, die mit der Suspension interagiert hat, wobei das Messgerät dazu eingerichtet ist: Ändern (100) einer Konsistenz der Suspension in einem Konsistenzbereich; Leiten (102) einer optischen Strahlung unter Verwendung einer ersten optischen Wellenlänge und einer zweiten optischen Wellenlänge auf die Suspension; Messen und Bestimmen (104) eines zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen ersten Intensitätswertes der optischen Strahlung und eines zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen zweiten Intensitätswertes innerhalb des Konsistenzbereiches bei zumindest einem gegebenen Konsistenzwert; Bestimmen (106) des Verhältnisses des ersten und zweiten Intensitätswertes; Bestimmen (108) einer Kappa-Zahl der Suspension; dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät ferner dazu eingerichtet ist: Erlangen (110) eines Rohwertes von Hexenuronsäure, HexA, durch Anwenden vorbestimmter Faktoren auf das Verhältnis des ersten und des zweiten Intensitätswertes; und Bestimmen (112) des Anteils von Hexenuronsäure, HexA, in der Suspension durch Multiplizieren des vorbestimmten Verhältnisses mit der Kappa-Zahl.
Gerät nach Anspruch 10, wobei: zumindest ein Messsensor eine gegebene Oberfläche, numerische Apertur und einen gegebenen Abstand von der einen oder mehreren optischen Leistungsquelle aufweist, wobei die gegebene Oberfläche und der gegebene Abstand auf der Grundlage des Konsistenzbereiches und des verlangten Intensitätsausmaßes ausgewählt sind.
Gerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die eine oder mehrere optische Leistungsquellen dazu eingerichtet sind, die erste optische Wellenlänge und die zweite optische Wellenlänge auszugeben, die innerhalb des Wellenlängenbereiches der ultravioletten Strahlung sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die eine oder mehrere Leistungsquellen dazu eingerichtet sind, die erste Wellenlänge mit dem Wert von 235 nm ± 20 nm, und die zweite Wellenlänge mit dem Wert von 280 nm ± 20 nm auszugeben.
Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, das ferner dazu eingerichtet ist: Ändern der Konsistenz der Suspension derart, dass die Konsistenz kontinuierlich durch alle Konsistenzen in dem Konsistenzbereich hindurchgeht, Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, bei verschiedenen Konsistenzen in dem Konsistenzbereich; Bestimmen der zu der ersten optischen Wellenlänge und der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensitäten der optischen Strahlung; und Bestimmen des Verhältnisses der zu der ersten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung zu der zu der zweiten optischen Wellenlänge zugehörigen Maximalintensität der optischen Strahlung.
Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner mit: einer ersten optischen Faser (306), die dazu eingerichtet ist, die optische Strahlung auf die Suspension zu leiten, wobei das erste Ende der Faser mit der optischen Lichtquelle (300) verbunden ist, und das zweite Ende der Faser sich in der Messkammer befindet; und einem oder mehreren Detektoren (302) zur Messung der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, wobei jeder Detektor mit einer Gruppe von optischen Fasern (308) verbunden ist, jede optische Faser einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, und die Enden der optischen Fasern nahe bei dem zweiten Ende der optischen Faser an demselben Abstand von der ersten optischen Faser (306) positioniert sind, wobei der gegebene Durchmesser und Abstand auf der Grundlage des Konsistenzbereichs und des verlangten Intensitätsausmaßes ausgewählt sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, ferner mit einem Fenster (230) in einer Messkammerwand, wobei die optische Leistungsquelle außerhalb der Messkammer (208) hinter dem Fenster in einer Wand zur Ausrichtung der optischen Strahlung auf die Suspension platziert ist; und einem oder mehreren Detektoren (302) zur Messung der Intensität einer optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, wobei die Detektoren außerhalb der Messkammer hinter einem Fenster (230) in der Messkammerwand platziert sind, jeder Detektor einen gegebenen Durchmesser aufweist, und an einem gegebenen Abstand von der optischen Leistungsquelle (300) platziert ist, wobei der gegebene Durchmesser und Abstand auf der Grundlage des Konsistenzbereichs und des verlangten Intensitätsausmaßes ausgewählt sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 16, ferner mit einem Messen der Intensität der optischen Strahlung, die mit der Suspension interagiert hat, bei verschiedenen Konsistenzen in dem Konsistenzbereich unter Verwendung der ersten optischen Wellenlänge und der zweiten optischen Wellenlänge; Erlangen von HexALAB und KappaLAB, die den HexA-Wert und eine Kappa-Zahl der Suspension bei denselben Konsistenzen bezeichnen, die in einem Labor bestimmt sind; Bestimmen einer Funktion, die das Verhältnis des gemessenen ersten und des zweiten Intensitätswertes auf die Beziehung von HexALAB und KappaLAB abbildet; und Bestimmen der vorbestimmten Faktoren auf der Grundlage der Funktion.