توسعه و آزمون حسگر دي‌الكتريك استوانه‌اي براي اندازه‌گيري غلظت قند شربت چغندرقند

Developing and testing of a cylindrical dielectric sensor for measuring sugar concentration of sugar beet syrup

اندازه گيري و پايش غلظت قند شربت چغندرقند به شكل پيوسته و در مراحل مختلف پخت و تغليظ يكي از نيازهاي اساسي صنعت شكر مي باشد. در اين مطالعه يك نمونه حسگر دي الكتريك استوانه اي با قابليت توسعه براي اندازه گيري برخط غلظت قند شربت چغندرقند ساخته شد و مورد ارزيابي قرار گرفت. اين حسگر متشكل از يك استوانه فولادي و مغزي به عنوان قطب هاي خازن مي باشد كه توسط كابل هم محور به دستگاه هاي ژنراتور و تحليل گر طيف متصل مي شود. با آزمون آزمايشگاهي، پاسخ حسگر در پنج غلظت مختلف شربت چغندرقند با درصدهاي بريكس 26.5، 37.9، 48.7، 54.1 و 62 آزمون شد و طيف هاي دامنه بر حسب فركانس (A-F) در بازه0-150MHz بدست آمد. نتايج نشان داد كه فركانس تشديد در تناوب هاي اول و دوم با درصد بريكس رابطه قوي خطي با شيب مثبت دارد. به طور معكوس اين ارتباط قوي با ضرايب تبيين 0.99 و 0.98 به ترتيب براي تناوب اول و دوم تشديد بين ضريب دي الكتريك شربت و درصد بريكس حاصل شد به طوري كه با افزايش درصد بريكس ضريب دي الكتريك كاهش يافت. يافته هاي اين مطالعه نشان داد كه روش دي الكتريك مي تواند يك روش توانمند و كاربردي در اندازه گيري درصد بريكس شربت چغندرقند در كارخانه هاي قند باشد

Continuous (on-line) measuring and monitoring of sugar concentration of sugar beet syrup at different stages of cooking and concentrating processes is one of the fundamental needs of sugar industry. In this study, a cylindrical dielectric sensor was developed and evaluated for measuring the sugar concentration of sugar beet syrup in terms of %Brix. The sensor consists of a cylindrical steel tube and a central core as the capacitor electrodes connected to function generator and spectrum analyzer by coaxial cable. For the laboratory tests, sugar beet syrups at five different concentrations of sugar (i.e. %Brix of 26.5, 37.9, 48.7, 54.1 and 62) were tested using the sensor where frequency was swept between 0-150 MHz. Amplitude-frequency spectra at different %Brix were further analyzed. The results showed strong positive correlations between the first (R2= 0.99) and second (R2= 0.98) resonance frequency and %Brix. Calculated dielectric constants decreased with increasing %Brix of the syrup samples. It was concluded that the dielectric sensor is a promising instrument for measuring the %Brix of sugar beet syrup. The development of this sensor for online measurement of sugar concentration in sugar factory is recommended.