SE528096C2 - Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forces - Google Patents
Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forcesInfo
- Publication number
- SE528096C2 SE528096C2 SE0401586A SE0401586A SE528096C2 SE 528096 C2 SE528096 C2 SE 528096C2 SE 0401586 A SE0401586 A SE 0401586A SE 0401586 A SE0401586 A SE 0401586A SE 528096 C2 SE528096 C2 SE 528096C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- sensors
- information
- fluid
- different
- contact
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- CQGRLHBOVUGVEA-UHFFFAOYSA-N OOOOOOOOOOOOOOO Chemical compound OOOOOOOOOOOOOOO CQGRLHBOVUGVEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- JWOLLWQJKQOEOL-UHFFFAOYSA-N OOOOOOOOOOOOO Chemical compound OOOOOOOOOOOOO JWOLLWQJKQOEOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/008—Monitoring fouling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish
- G01N33/1866—Water using one or more living organisms, e.g. a fish using microorganisms
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
v 0000 10 00 A A 0 000 0- ; o 0 :0 d00 000 II Det finns många olika sätta att detektera och monitorera biofilm beskrivet i litteraturen och olika metoder har visat sig fungera mer eller mindre bra. Önskvärda egenskaper hos en biofilmsmoni- tor är att den skall ge information i realtid, den skall vara känslig nog för att detektera tidiga skeden av biofilmstillväxt samt vara robust nog att fortsätta detektionen tills bio- filmstillväxten blir ett problem för pappersbruket. v 0000 10 00 A A 0 000 0-; o 0: 0 d00 000 II There are many different ways to detect and monitor biofilm described in the literature and different methods have been shown to work more or less well. Desirable properties of a cinema film monitor are that it should provide real-time information, it should be sensitive enough to detect early stages of cinema film growth and be robust enough to continue detection until cinema film growth becomes a problem for paper mills.
KÄND TEKNIK Den traditionella och enklaste formen av biofilmsmonitorering bygger på intervalliskt vägande av i processvätskan nedsänkta provbitar på vilken biofilm bildas. Skillnaden mellan tom vikt och vikt med biofilm ger information om biofilmsformationen på provbitarna. Manuell upptagning och Vägning av provbitarna gör metoden arbetsintensiv och tidskrävande. I vanliga fall så görs vägning av provbitarna med några dagars mellanrum vilket ger tidsupplösningen relativt låg. Detektionsgränsen bestäms av den våg som används för att väga provbitarna samt det faktum att biofilmen ofta helt eller delvis lossnar från provbitarna då de tas upp ifrån processvätskan. Metoden är vida spridd inom processindustrin och diverse förfiningar och varianter fö~ vrekommer. T.ex. den som omnämns i US 6405582A där provbitarna sitter upphängda i en våg och befinner sig i en tank. Tanken töms på vätska och Vägning av provbitarna sker automatiskt.PRIOR ART The traditional and simplest form of cinema film monitoring is based on interval weighing of test pieces immersed in the process liquid on which biofilm is formed. The difference between empty weight and weight with biofilm provides information about the cinema film formation on the test pieces. Manual pick-up and weighing of the test pieces make the method labor-intensive and time-consuming. In normal cases, the test pieces are weighed at intervals of a few days, which gives the time resolution relatively low. The detection limit is determined by the scale used to weigh the test pieces and the fact that the biofilm often completely or partially detaches from the test pieces when they are taken up from the process liquid. The method is widespread in the process industry and various refinements and variants occur. For example. the one mentioned in US 6405582A where the test pieces are suspended in a scale and are in a tank. The tank is emptied of liquid and Weighing of the test pieces takes place automatically.
Denna innovation eliminerar det manuella momentet i monitoreringen men ger inte högre tidsupplösning eller mätnoggrannhet.This innovation eliminates the manual step of monitoring but does not provide higher time resolution or measurement accuracy.
Andra teknologier/fysikaliska principer har används som biofilmssensor. En valig metod är att mäta tryckfallet över ett antal smala rör där biofilmen växer till på insidan av röret och ett ökat tryckfall ger en indikation på 10 15 20 oooo n o o (JF Q IIIO OI OO I Û I O I I III II ICO OOII Û l I I C Û Oo: ou oo N oo O O O o o o ooo o o o oo ooo ooo o o oo O 09. I' .". .: z. .z 1:22: :o :Én : 0:» 0 0:1: -~ -- - °: ~'%": :: :' r ß - - : 2 : 'o' o' o oo oo oooo ooo o I ökad biofilm i systemet. Tryckfallsmätningar kan ske i realtid och kräver ingen manuell tillsyn men har ett klart definierat maxutslag då röret är helt igensatt.Other technologies / physical principles have been used as biofilm sensors. An optional method is to measure the pressure drop across a number of narrow tubes where the biofilm grows on the inside of the tube and an increased pressure drop gives an indication of 10 15 20 oooo noo (JF Q IIIO OI OO I Û IOII III II ICO OOII Û l IIC Û Oo: ou oo N oo OOO ooo ooo ooo ooo oo ooo ooo oo oo oo O 09. I '. "..: Z. .Z 1:22:: o: Én: 0:» 0 0: 1: - ~ - - °: ~ '% ": :::' r ß - -: 2: 'o' o 'o oo oo oooo ooo o In increased cinema film in the system. Pressure drop measurements can be made in real time and requires no manual supervision but has a clear defined maximum range when the pipe is completely clogged.
Det finns ett antal olika optiska system där en ljusstråle (vitt ljus, IR) passerar genom processvätskan och detekteras på motstående sida. Intensiteten mäts och biofilmen korreleras till hur mycket ljus som absorberas på vägen från ljuskälla till detektor (oekomom). Denna metod har på samma sätt som tryckfallsmätningen en klart definierad maxgräns då inget ljus släpps igenom. Detta är ett problem då grumliga/ogenomskinliga processvätskor monitoreras (tex. bakvatten i papperstillverk- ning).There are a number of different optical systems where a light beam (white light, IR) passes through the process liquid and is detected on the opposite side. The intensity is measured and the biofilm is correlated to how much light is absorbed on the way from light source to detector (oecom). In the same way as the pressure drop measurement, this method has a clearly defined maximum limit when no light is let through. This is a problem when cloudy / opaque process liquids are monitored (eg backwater in papermaking).
Elektrokemiska metoder där ledningsförmágan mellan två elektroder påverkas av den biofilm som växt på elektroderna (US 5246560A) har studerats och även använts framgångsrikt i system med relativ konstant laddningsförhàllanden (dricksvatten, kylvatten).Vid förändringar av laddningsförhàllanden i vattnet (ökat joninnehåll) förändras vätskans ledningsegenskaper vilket påverkar resultaten och kan leda till misstolkningar av data.Electrochemical methods where the conductivity between two electrodes is affected by the biofilm grown on the electrodes (US 5246560A) have been studied and also used successfully in systems with relatively constant charging conditions (drinking water, cooling water). which affects the results and can lead to misinterpretations of data.
Ytterligare en vanlig detektionsmetodik är att på olika sätt studera hur tillväxt av biofilm förhindrar värme- transport. Metoden bygger på att en i processvätskan nedsänkt metallbit uppvärms till en viss temperatur och att temperaturen mäts vid ett visst avstånd från metallbiten.Another common detection methodology is to study in different ways how the growth of biofilm prevents heat transport. The method is based on a piece of metal immersed in the process liquid being heated to a certain temperature and the temperature being measured at a certain distance from the piece of metal.
En realtidsmetod som ger information om avsätt~ ningar pà ett mycket tidigt skede, ng/cm2 är den så kallade kvartskristallmikrovågen (QCM). Metoden ger realtidsinformation om frekvensförändringar hos den oscillerade kristallen som kan bero på förändringar i vätskeegenskaper eller ökad massa på kri- stallen. Vid applicerandet av en kvartskristall i kontakt med 10 15 20 oli: N'- çno U OJO! nu co 0 0 0 0 0 'Oo 00 Doo also I I I 0 0 0 no 00 o o a av @Inu :en 0 0 000000 Ganons Q n u covcnn processvätskan erhålls information om massförändringar på kri- stallen i ett mycket tidigt skede (exempelvis US 5734098A).A real-time method that provides information on deposits at a very early stage, ng / cm2 is the so-called quartz crystal microwave (QCM). The method provides real-time information about frequency changes of the oscillated crystal which may be due to changes in liquid properties or increased mass of the crystal. When applying a quartz crystal in contact with 10 15 20 oli: N'- çno U OJO! nu co 0 0 0 0 0 'Oo 00 Doo also III 0 0 0 no 00 ooa by @Inu: en 0 0 000000 Ganons Q nu covcnn the process liquid obtains information about mass changes on the crystal at a very early stage (e.g. US 5734098A) .
Metoden är således känslig nog för att detektera de initial skedena vid biofilmsformation samt att detta sker i realtid. Ett problem med frekvensmätningar är att relationen mellan frekvens och massa (den så kallade Sauerbreyekvationen) förutsätter att massan, som har bundits till kristallen är rigid och fast och kopplar till oscillationen hos kristallen utan förluster.The method is thus sensitive enough to detect the initial stages of cinema film formation and that this takes place in real time. A problem with frequency measurements is that the relationship between frequency and mass (the so-called Sauerbrey equation) assumes that the mass that has bound to the crystal is rigid and solid and connects to the oscillation of the crystal without losses.
Eftersom en biofilm bland annat består av mikroorganismer som är viskoelastiska så kan förutsättningen om rigiditet inte anses uppfylld, vilket medför att massbestämningen blir felaktig (underskattning).Since a biofilm consists of microorganisms that are viscoelastic, the condition of rigidity cannot be considered fulfilled, which means that the mass determination is incorrect (underestimation).
Huvudändamålet med den föreliggande uppfinningen är därför i första hand att möjliggöra att åstadkomma en så rea- listisk kontroll som möjligt av det fluidum som önskas kontrol- leras beträffande förmågan att kunna beläggas.The main object of the present invention is therefore primarily to make it possible to achieve as realistic a control as possible of the fluid which it is desired to control in terms of the ability to be coated.
Sagda ändamål uppnås medelst ett förfarande en- ligt den föreliggande uppfinningen, som i huvudsak kännetecknas därav, att två eller flera sensorer placeras i kontakt med det gemensamma fluidum som avses studeras, att man arrangerar de sagda sensorerna så att de lokala skjuvkrafterna vid desamma va- rierar, att man fràn resp sensor låter inhämta information om avsättningsförmågan på ifrågavarande sensor, och att man kombi- nerar den erhållna informationen från olika sensorer för att därigenom erhålla ett sammantaget resultat om det sagda fluidu- mets beläggningsförmåga.Said object is achieved by means of a method according to the present invention, which is mainly characterized in that two or more sensors are placed in contact with the common fluid which is intended to be studied, that the said sensors are arranged so that the local shear forces at the same water that information on the deposition capacity of the sensor in question is obtained from the respective sensor, and that the information obtained from different sensors is combined in order thereby to obtain an overall result on the coating capacity of the said fluid.
Uppfinningen avser även en anordning för att genomföra ett förfarande enligt den föreliggande uppfinningen för att erhålla information om ett fluidums förmåga att åstad- komma avsättning på ytor som är i kontakt med ifrågavarande flu- idum. 10 15 20 ..:= w3 00 00 0 0 0 000 0000 0 0 00 00 0 0000 00 0 I III .I 0 00 0 0: @000 000 0000 OO I O 0 0 0 0 0 000 000 0 0 00 0 00 00 00 I 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I : I: :Ifg I O I I I Ü I I I I I I OIC . 000 00 0 00 :00:00= :O .I g: . : g : .0. 0 0 00 00 0000 000 0 0 Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är såle~ des därför även att åstadkomma en anordning av ovan angivet slag som fungerar säkert och effektivt och som är lätt att handha.The invention also relates to an apparatus for carrying out a method according to the present invention for obtaining information about a fluid's ability to effect deposition on surfaces which are in contact with the fluid in question. 10 15 20 ..: = w3 00 00 0 0 0 000 0000 0 0 00 00 0 0000 00 0 I III .I 0 00 0 0: @ 000 000 0000 OO IO 0 0 0 0 0 000 000 0 0 00 0 00 00 00 I 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I: I:: Ifg IOIII Ü IIIIII OIC. 000 00 0 00: 00: 00 =: O .I g:. : g: .0. Thus, a further object of the invention is therefore also to provide a device of the above kind which functions safely and efficiently and which is easy to handle.
Sagda ytterligare ändamål uppnås medelst en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, som i huvudsak kännetecknas därav, att på en hållare är uppburna två eller flera sensorer som är i kontakt med det aktuella fluidumet som avses kontrolleras, att sensorerna som exempelvis består av kvartskristaller, är placerade på hàllaren så att lokala skjuv- krafter varieras över desamma, att sensorerna är förbundna med en mätanläggning och att mätanläggningen är sammankopplad med en dator som innefattar medel för att göra en sammantagen mätinfor- mation om ifrågavarande fluidums beläggningsstatus i den process som sensorerna är anordnade att placeras i.Said further object is achieved by means of a device according to the present invention, which is mainly characterized in that two or more sensors are supported on a holder which are in contact with the actual fluid which is intended to be checked, that the sensors which for example consist of quartz crystals are placed on the holder so that local shear forces are varied over them, that the sensors are connected to a measuring system and that the measuring system is connected to a computer which comprises means for making a combined measuring information about the coating status of the fluid in question in the process which the sensors are arranged to placed in.
Uppfinningen beskrives i det följande såsom ett antal föredragna utföringsexempel, varvid hänvisas till de bifo- gade ritningarna, på vilka Fig 1 visar en schematisk snittvy av en anordning enligt uppfinningen under ett mätskede, och Fig 2 visar flödeshastigheten kring en anordning enligt uppfinningen.The invention is described in the following as a number of preferred embodiments, reference being made to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a schematic sectional view of a device according to the invention during a measuring stage, and Fig. 2 shows the flow rate around a device according to the invention.
BIOFILM Med biofilm betecknas vanligtvis en koloni av en eller flera arter av mikroorganismer som växer på en fast yta. Biofilmen består vanligtvis inte enbart av biologsikt material utan även av restprodukter från bakterierna, diverse oorganiskt och organiskt material som finns närvarande i den omgivande vätskan och av mikroorganismerna producerade extracellulära polysackari- der (EPS ). Det finns olika typer av EPS som produceras av olika mikroorganismer med olika syften. Ibland kan ett tjockt lager 10 15 20 I 2 Ü O.WO:O ICO 0 o 000 0 :OI Qcca 000 528 096 :--.: : i n v o I 0 O 0 O Qcc I :oo-:no I: OOOQÛU: :' , :g : g : 2 .f a. o nu co Isac cos I I EPS fungera som ett skyddande täcke för mikroorganismkolonin (detta uppträder som slem i verkligheten).BIOFILM Biofilm usually refers to a colony of one or more species of microorganisms that grow on a solid surface. The biofilm usually consists not only of biologically visible material but also of residues from the bacteria, various inorganic and organic materials present in the surrounding liquid and extracellular polysaccharides (EPS) produced by the microorganisms. There are different types of EPS that are produced by different microorganisms with different purposes. Sometimes a thick layer can 10 15 20 I 2 Ü O.WO: O ICO 0 o 000 0: OI Qcca 000 528 096: - .:: invo I 0 O 0 O Qcc I: oo-: no I: OOOQÛU: : ',: g: g: 2 .f a. o nu co Isac cos II EPS act as a protective blanket for the microorganism colony (this appears as mucus in reality).
BIOFILM OCH SKJUVKRAFTER Vid biofilmsformation måste mikroorganismerna fästa sig vid ytan för att sedan kolonisera den. De skjuvkrafter som bakterien utsätts för då den skall fästa sig vid ytan påverkar hur detta sker. Högre skjuvkrafter innebär ett större motstånd mot kolonisering av ytan medan lägre krafter innebär att det är lät- tare för bakterien att fästa sig vid ytan. Vid tidig koloniser- ing av ytor kommer således ytor med höga skjuvkrafter att be- läggas långsammare än sådana med lägre skjuvkrafter. Då en biofilm har etablerats och börjat växa på en yta kan däremot högre skjuvkrafter medföra ökad näringstransport till och genom biofilmen vilket kan få den att växa snabbare än en som befinner sig i lägre skjuvhastigheter.BIOFILM AND SHOCK FORCES In biofilm formation, the microorganisms must attach to the surface and then colonize it. The shear forces to which the bacterium is exposed when it is to adhere to the surface affect how this happens. Higher shear forces mean greater resistance to colonization of the surface, while lower forces mean that it is easier for the bacterium to adhere to the surface. In the case of early colonization of surfaces, surfaces with high shear forces will thus be coated more slowly than those with lower shear forces. When a biofilm has been established and started to grow on a surface, however, higher shear forces can lead to increased nutrient transport to and through the biofilm, which can cause it to grow faster than one that is at lower shear rates.
Uppfinningen bygger således på att nyttja sagda egenskaper för att kunna bestämma det aktuella fluidumets be- skaffenhet.The invention is thus based on using said properties in order to be able to determine the nature of the fluid in question.
UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL OCH VIKTIGASTE SÄRDRAG Den grundläggande metoden i uppfinningen innefattar ett arrangemang av två eller flera ytbaserade sensorer i kontakt med ett medium så att sensorerna är i kontakt med (processvätska) samma vätska men att de lokala strömmningsförhållanderna vid varje sensor är olika. Vidare kan sensorerna beläggas med olika beläggningar (stål, gummi, teflon, inert yta) vilken ger olika pàgång/avgång av massa beroende på de olika ytmaterialens egen- skaper.OBJECTS OF THE INVENTION AND MOST IMPORTANT FEATURES The basic method of the invention comprises an arrangement of two or more surface-based sensors in contact with a medium so that the sensors are in contact with (process liquid) the same liquid but that the local flow conditions at each sensor are different. Furthermore, the sensors can be coated with different coatings (steel, rubber, Teflon, inert surface) which gives different inflow / outflow of mass depending on the properties of the different surface materials.
Genom att använda ytbaserade sensorer som mäter mängden pàlagd/avtagen massa samt nämnda mässans viskoelastiska 10 15 20 oo o oooo oo oo OOIO o o oo o o o o 0 o o ooo oo ooo 0001 I I Û I O I I I Ü oo ïoo ooo oo oo Uqfl 528 096 oo o o oo o oo oo oo :.-oo.oo o oo o UI I 0 . o ; u o o o o o o o o :oo o ..; .g a oo ooooooo oo 00 .O o o o o o o o o o o o o . o o o o o o oo oo Oo! egenskaper, simultant vid de olika sensorpunkterna kan information om mediets tendens att bilda avsättningar under olika flödesförhållanden utskiljas om det till exempel skulle det växa biofilm på sensorerna kan den simultana mätningen vid olika flödesför-hàllanden ge information om hur långt biofilmstillväxten nått i systemet.By using surface-based sensors which measure the amount of pulp applied / removed and the viscoelastic mass of the said mass 10 15 20 oo o oooo oo oo OOIO oo oo oooo 0 oo ooo oo ooo 0001 II Û IOIII Ü oo ïoo ooo oo oo Uq q 528 096 oo oo oo o oo oo oo: .- oo.oo o oo o UI I 0. o; o o o o o o o o o o: oo o ..; .g a oo ooooooo oo 00 .O o o o o o o o o o o o o o. o o o o o o o oo oo Oo! properties, simultaneously at the different sensor points, information about the medium's tendency to form deposits under different flow conditions can be separated.
Genom att korrelera informationen från de olika skjuvhastigheterna och beläggningarna kan sammantagen infor- mation om beläggningsstatusen i den process som sensorerna pla- ceras i erhållas.By correlating the information from the different shear rates and coatings, total information about the coating status in the process in which the sensors are placed can be obtained.
För att ge ytterligare information om den pålagda massan i systemet kan sensorer med olika beläggning av ytmaterial användas (såsom t.ex. rostfritt stål, SiO2, polymera material, inerta ytor). Genom att studera den pålagda massan på olika material kan viss information om mässans sammansättning utläsas (biologisk, oorganiskt, organiskt etc). Genom att belägga en sensor med ett material som är inert mot all form av adsorption, alternativt intermittent rengöra en kristall, kan information om enbart processvätskans egenskaper erhållas (viskositet, densitet).To provide additional information about the applied mass in the system, sensors with different coating of surface materials can be used (such as stainless steel, SiO2, polymeric materials, inert surfaces). By studying the applied mass on different materials, certain information about the composition of the mass can be read out (biological, inorganic, organic, etc.). By coating a sensor with a material that is inert to any form of adsorption, or intermittently cleaning a crystal, information on the properties of the process liquid alone (viscosity, density) can be obtained.
Uppfinningen kan även innefatta att en temperatursensor placeras i nära anslutning till de ovan sagda sensorerna. Om sensorernas temperaturberoende är känt och utgör en stor störfaktor i insamlade data kan ràdata kompenseras med tillgång till temperaturdata och genom att sammanfoga information från sensorerna ihop med rengöringsinformation ge ytterligare information om beläggningsstatusen i den process som sensorerna placeras i.The invention may also comprise that a temperature sensor is placed in close connection with the above-mentioned sensors. If the temperature dependence of the sensors is known and constitutes a major interference factor in the collected data, raw data can be compensated with access to temperature data and by combining information from the sensors together with cleaning information provide additional information about the coating status in the process in which the sensors are placed.
Ett förfarande för att erhålla information om ett avsett fluidums 1 förmåga att åstadkomma avsättning på ytor som är i kontakt med ifrågavarande fluidum 1 innefattar enligt o o oooooo oooooo o o oooooo 10 15 20 CCI: . zoo. oooo bon. ml o oooo on oo o o oo o o I I . : ooo. .oo o oo goo ooo oo oo 528 096 föreliggande uppfinning att två eller flera sensorer 2, 21, 2% 23,2" placeras i kontakt med det gemensamma fluidum som avses studeras.A method of obtaining information about the ability of a intended fluid 1 to effect deposition on surfaces in contact with the fluid 1 comprises according to CCI:. Zoo. oooo bon. ml o oooo on oo o o oo o o I I I. : ooo. 528 096 the present invention that two or more sensors 2, 21, 2% 23.2 "are placed in contact with the common fluid to be studied.
Man arrangerar därvid de sagda sensorerna 2-2” så att de lokala skjuvkrafterna vid desamma varieras och att man från resp sensor 2-2“låter inhämta information om aktuell avsättningsförmåga på ifrågavarande sensor. Den därigenom erhållna informationen från olika sensorer kombinerar man för att därigenom erhålla ett sammanslaget resultat om det sagda fluidumets beläggningsförmåga.The said sensors 2-2 ”are then arranged so that the local shear forces at them are varied and that information about the current deposition capacity of the sensor in question is obtained from the respective sensor 2-2”. The information thus obtained from different sensors is combined to thereby obtain a combined result about the coating capacity of the said fluid.
BESKRIVNING AV FÖRELIGGANDE UPPFINNING Den föreslagna uppfinningen består av ett sätt att arrangera två eller flera ytbaserade sensorer 2-2“i t.ex. en vätska l på ett sådant sätt att flödesprofilen och de lokala skjuvkrafterna vid varje sensor blir olika samtidigt som alla sensorerna mäter på samma vätska l. Sensorerna 2-2“kan antingen arrangeras i en mätkammare, som placeras i en biström till den procesström som skall studeras, eller i ett utrymme 3 som är i direkt kontakt med den studerade vätskan l i en aktuell procesström.DESCRIPTION OF THE PRESENT INVENTION The proposed invention consists of a method of arranging two or more surface-based sensors 2-2 "in e.g. a liquid 1 in such a way that the flow profile and the local shear forces at each sensor become different at the same time as all the sensors measure on the same liquid 1. The sensors 2-2 studied, or in a space 3 which is in direct contact with the studied liquid in a current process stream.
Databearbetningen av mätsignalen ger information om hur mycket avsättning som finns på de olika sensorytorna. Med vetskap om de olika materialbeläggningarna på de olika sensorytorna kan en uppfattning om vilken typ av avsättning det är som bildas. Signalbehandling av data fràn sensorerna ger information om hur stor tillväxthastigheten är. Informationen om tillväxthastigheter på respektive material presenteras på elektronikenhetens display alternativt skickas via kabel/ radiolänk till kontrollrum eller motsvarande. 10 15 20 o oooo oo oo oooo oo o o o o 0 o ooo oo ooo oooo o o o o o o o k) I oo Öooo ooo oo oo Uno 528 096 o o o z". :.°o: z "o: o.'o o" o.'o oo oo oo o o o o o o o o o o o o ooo o o o o g ooo oo o oo ooooooo oo oo o :I O o o o o o o o o o o o o o I . . o o o o o o oo oo oooo oo Erhållna mätsignaler, som man erhåller från sagda respektive sensor 2-2“, låter presentera erhållen mätinformation på en display hos en ifrågavarande elektronikenhet och/eller att man via kabel/radiolänk låter skicka sagda mätinformation till ett kontrollrum eller någon annan liknande övervakningsenhet.The data processing of the measurement signal provides information on how much deposit is present on the various sensor surfaces. With knowledge of the different material coatings on the different sensor surfaces, an idea of the type of deposit that is formed can be formed. Signal processing of data from the sensors provides information on how fast the growth rate is. The information on growth rates on each material is presented on the electronics unit's display or sent via cable / radio link to the control room or equivalent. 10 15 20 o oooo oo oo oooo oo oooo 0 o ooo oo ooo oooo oooooook) I oo Öooo ooo oo oo Uno 528 096 oooz ".:. ° o: z" o: o.'oo "o.'o oo oo o oooooooooooo ooo oooog ooo oo o oo ooooooo oo oo o: IO ooooooooooooo I. / or that said measurement information is sent via cable / radio link to a control room or some other similar monitoring unit.
De sagda sensorerna 2-2" placerar man lämpligen _pà en prob 4 som man sedan låter sänka ner i den vätska 1 eller annat fluidum man önskar testa i ett utrymme 3 avsett härför, såsom t.ex. mjölk, olja, pappersmassa eller en blandning som består av olika vätskor, gaser eller dylikt.The said sensors 2-2 "are conveniently placed on a probe 4 which is then immersed in the liquid 1 or other fluid which it is desired to test in a space 3 intended for this purpose, such as, for example, milk, oil, pulp or a mixture. consisting of various liquids, gases or the like.
De olika sensorerna 2-2“kan man låta belägga med olika material för att åstadkomma en säkrare mätning och man kan låta extrahera införmationen om förändringar av massa och/eller viskoelastiska egenskaper på de olika sensorerna 2-2”.The different sensors 2-2 "can be coated with different materials to achieve a more reliable measurement and you can have the information about changes in mass and / or viscoelastic properties extracted on the different sensors 2-2".
Intermíttent låter man vid behov rengöra en eller flera av sensorerna 2-2“under mätförloppet och sedan låter man sammankoppla informationen beträffande rengöringen till övrig information varigenom ytterligare information om beläggningsstatusen erhålles.If necessary, allow one or more of the sensors 2-2 “to be cleaned intermittently during the measurement process and then allow the information regarding the cleaning to be linked to other information, whereby further information about the coating status is obtained.
Förfarandet enligt uppfinningen innefattar hur man skall arrangera ytbaserade sensorer 2-2” (t.ex. kvartskristaller) som mäter pålagd/avtagen massa och/eller dess viskoelastiska egenskaper (t.ex. biofilmsinformation) på ytor i kontakt med processvätska 1. Uppfinningen innefattar arrangemang av två eller flera sensorer 2-2“vilka exponeras för olika skjuvkrafter och de kan beläggas med olika ytbeläggningar, vilket gör att extra information om avsättningarnas egenskaper kan erhållas och som inte hade kunnat ske enbart genom att låta montera upp en enda stackars sensor. 10 15 20 000: l O n m0 0 0006 vi 00 co I 0 0 0 0 Ita OO 000 IUOI 0 0 I n 0 0 OI Gao 000 ll Il uno u I 0 0 0 528 096 10 En anordning för att låta genomföra ett förfarande enligt föreliggande uppfinning för att erhålla information om ett fluidums förmåga att åstadkomma avsättning på ytor som är i kontakt med ifrågavarande fluidum l innefattar en hållare 4 på vilken två eller flera sensorer 2-2" är uppburna så att de är i kontakt med det aktuella fluidumet 1 som avses kontrolleras. D De sagda sensorerna 2-2“, vilka exempelvis består av kvartskristaller, är placerade på hållaren 4 så att lokala skjuvkrafter varieras över desamma och att sensorerna är för- bundna med en mätanläggning som är sammankopplad med en dator.The method according to the invention comprises how to arrange surface-based sensors 2-2 "(eg quartz crystals) which measure applied / removed mass and / or its viscoelastic properties (eg biofilm information) on surfaces in contact with process liquid 1. The invention comprises arrangement of two or more sensors 2-2 "which are exposed to different shear forces and they can be coated with different surface coatings, which means that extra information about the properties of the deposits can be obtained and which could not have been done simply by having a single poor sensor mounted. 10 15 20 000: l O n m0 0 0006 vi 00 co I 0 0 0 0 Ita OO 000 IUOI 0 0 I n 0 0 OI Gao 000 ll Il uno u I 0 0 0 528 096 10 A device for having a method according to the present invention for obtaining information about the ability of a fluid to effect deposition on surfaces which are in contact with the fluid 1 comprises a holder 4 on which two or more sensors 2-2 "are supported so that they are in contact with the current the fluid 1 to be controlled.D The said sensors 2-2 “, which for example consist of quartz crystals, are placed on the holder 4 so that local shear forces are varied over them and that the sensors are connected to a measuring system which is connected to a computer.
Datorn innefattar därvid medel för att göra en sammantagen mätinformation om ifrågavarande fluidums beläggningsstatus i den process som sensorerna 2-2” är anordnade att placeras i. Därvid kan som ovan sagts sensorerna 2-2“vara belagda med skilda ytmaterial.The computer then comprises means for making a total measurement information about the coating status of the fluid in question in the process in which the sensors 2-2 "are arranged to be placed. In this case, as stated above, the sensors 2-2" can be coated with different surface materials.
På ritningarna visas i Fig 2 exempel på anordningen där sensorerna är fästade på en hållare i form av en insticksprob som fästs in i ett utrymme med processvätska och där man åskådliggjort de olika skjuvhastigheter som sensorerna utsättes för på sina olika platser där de är uppburna på hållaren i sagda utrymme, när de påverkas av förbiströmmande vätska eller annan fluidum man önskar undersöka, med fluidum skall förstås vätska eller gas eller en kombination av vätska och gas.The drawings show in Fig. 2 an example of the device where the sensors are attached to a holder in the form of a plug probe which is attached to a space with process liquid and where the different shear speeds to which the sensors are exposed are illustrated in their different places where they are supported on the holder. in said space, when they are affected by by-passing liquid or other fluid which it is desired to examine, by fluid is meant liquid or gas or a combination of liquid and gas.
Uppfinningen är ej begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan varieras inom ramen för patentkraven utan att uppfinningstanken frångås.The invention is not limited to what is described above and that shown in the drawings, but can be varied within the scope of the claims without departing from the spirit of the invention.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0401586A SE528096C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0401586A SE528096C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forces |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0401586D0 SE0401586D0 (en) | 2004-06-21 |
| SE0401586L SE0401586L (en) | 2005-12-22 |
| SE528096C2 true SE528096C2 (en) | 2006-09-05 |
Family
ID=32906824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0401586A SE528096C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE528096C2 (en) |
-
2004
- 2004-06-21 SE SE0401586A patent/SE528096C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0401586D0 (en) | 2004-06-21 |
| SE0401586L (en) | 2005-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2005057197A1 (en) | A deposition sensor based on differential heat flux measurement | |
| RU2275616C2 (en) | Mode of measuring sediments of polluting substances on an analyzed sample and an arrangement for its execution | |
| US20080215248A1 (en) | Method and Device for the Measurement and Identification of Biofilms and Other Deposits Using Vibration | |
| NO321041B1 (en) | Procedure for Monitoring and Controlling Chemical Treatment of Petroleum, Petrochemicals, and Processes with On-line Quartz Crystal Microvessels. | |
| CN102597742B (en) | Deposition sensor based on differential heat transfer resistance | |
| JPH05215745A (en) | Apparatus for monitoring fouling in industrial water, fouling monitor and continuous measuring method of fouling | |
| JP7128001B2 (en) | Deterioration diagnosis system, resistance value estimation method, and computer program | |
| JP4426113B2 (en) | Biofouling monitor and method for monitoring or detecting biofouling | |
| Prakash et al. | Methods of detecting fouling caused by heating of milk | |
| TW202115661A (en) | Water sampling device for water quality measurement | |
| SE528096C2 (en) | Biofilm monitoring method for use in e.g. papermaking machinery, using sensors in contact with liquid and subjected to different local shear forces | |
| JP2000514187A (en) | Apparatus for monitoring useful properties of fluids, especially pressure fluids of fluid working equipment | |
| CN105699613B (en) | Water quality monitoring system | |
| Boukazia et al. | On-line biofouling monitoring and qualification based on local thermal and periodic excitation with MEMS sensor | |
| Pereira et al. | Monitoring deposit build-up using a novel mechatronic surface sensor (MSS) | |
| CN206019798U (en) | A kind of flowmeter in-situ examines and determine data Collection ＆ Processing System | |
| DE10341397A1 (en) | In-line monitoring arrangement for fouling, e.g. biological slime or inorganic scale, in papermaking, food and beverage industries, employs differential measurement of turbidity by light transmission in two independent test cells | |
| JP5928096B2 (en) | Underwater scale monitoring method | |
| DE102015209729B3 (en) | Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids | |
| CN102735562A (en) | Method and device for validation of contamination and cleaning in system | |
| Broogesell et al. | Consistency Analyzers | |
| O'CONNORI et al. | In‐line viscometry in the dairy processing industry | |
| CN106053740A (en) | On-line brix detection device for mixed juice | |
| Hasting | Improving the monitoring of fouling, cleaning and disinfection in closed process plant | |
| Hasting | Monitoring of fouling, cleaning, and disinfection in closed processing plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |