Suchen

Mikrowellentechnik Schnelle Reaktion: Feuchtegehalt bestimmen

| Autor / Redakteur: Ulf Sengutta* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

In praktisch allen Produktionsprozessen der Chemie-, der Pharmazie-, der Kunststoff-, Kosmetik-, Papier- sowie der Lebensmittelindustrie sind der Feuchtigkeits- oder Feststoffgehalt des Eingangs-, Zwischen- und Endprodukts ein wesentliches Qualitätsmerkmal und ein bedeutender Kostenfaktor.

Firmen zum Thema

Abb.1: Beispiel für die Probenaufgabe beim Feuchtemesser Smart 6.
Abb.1: Beispiel für die Probenaufgabe beim Feuchtemesser Smart 6.
(Bild: CEM)

Es gilt in vielen Produktionsprozessen, die Materialfeuchte bzw. den Feststoffgehalt möglichst genau und gleichmäßig auf dem optimalen Wert zu halten, der oft als „goldene Mitte“ zwischen Produkteigenschaften und Produktkosten vom Betrieb ermittelt wurde oder durch übergeordnete Bestimmungen und Normen festgelegt ist. Dieses stellt an die überwachende Analytik spezielle Anforderungen, wie z.B. hinsichtlich der Schnelligkeit, der Einbindung in Informationssysteme, Verlagerung der Messung vom analytischen Labor hin zum Produktionsort, robuste Apparaturen sowie einfache Handhabung durch teilweise nur angelerntes Personal. Ferner spielt der Kostenaspekt eine große Rolle bezüglich der Amortisation der entsprechenden Analysensysteme. Je nach Branche und Verfahrensablauf eröffnet der Einsatz eines Schnellanalysen-Systems eine Reihe von Einsparmöglichkeiten:

  • Bessere und gleichmäßigere Qualität der Ausbeute durch exakte Messung und Regelung des „Stoffhaushalts“ in engen Toleranzen;
  • Verkürzung des Prozesses durch kürzere Wartezeiten und somit die Verkürzung von Kesselbelegungszeiten;
  • Schutz vor Ausschuss durch schnelle Kontrollen = Erhöhung der Ausbeute sowie eine
  • Verbesserung der Energiebilanz durch schnelle und genaue Steuerung des Verfahrens.

Anforderungen

Das zu wählende Messverfahren muss für diese Anforderungen in einem weiten Bereich an Feuchte von 0,1% bis zu 99,99% präzise und schnell (in wenigen Minuten) einsetzbar sein. Zudem sollen geringfügige Änderungen der Produktzusammensetzung keine negativen Auswirkungen auf das Messergebnis haben. Ferner muss sich das Messgerät von jedermann, auch Mitarbeitern außerhalb des Labors, einfach und in wenigen Arbeitsminuten pro Messung bedienen lassen. Indirekte Messverfahren wie die NIR-Spektrometrie oder Mikrowellenadsorption ermöglichen tatsächlich kürzeste Bestimmungszeiten, die Messung unmittelbar über dem Produktstrom und damit die automatische Regelung des Prozesses. Sie ermitteln die Feuchtigkeit jedoch indirekt, d.h. über den Umweg einer physikalischen Messgröße. Alle indirekten Verfahren müssen daher produktbezogen, oftmals sortenspezifisch und sehr aufwändig kalibriert werden, d.h. sie sind nur für Messungen an Produkten geeignet, die bezüglich ihrer chemischen Struktur und physikalischen Eigenschaften bekannt und homogen sind und über lange Zeit unverändert verarbeitet werden. So erschweren z.B. Schwankungen in der Produktfarbe, der Körnung, der Oberflächenbeschaffenheit oder der Schüttdicke und -dichte eine exakte Messung. Direkte Messverfahren wie die Trockenschrankmethode oder die Mikrowellen-Trocknung müssen nicht produktspezifisch kalibriert werden und reagieren längst nicht so kritisch auf Veränderungen der Produkteigenschaften.

Bildergalerie

Problematisch ist die Zeitintensität der klassischen Analyse mit dem Trockenschrank. Da das Ergebnis häufig erst Stunden später nach Analysenbeginn vorliegt, können schnelle Entscheidungen und ein Eingreifen in die laufende Produktion nicht erfolgen. Über den gesamten Feuchtebereich von 0,1 bis 99,9% gewährleistet die Mikrowellen-/Halogen-Trocknungswaage Smart 6 von CEM bei typischen Trocknungszeiten von 2 min eine deutliche Analysenzeitverkürzung bei gleichbleibender analytischer Güte und stellt somit eine Alternative dar.

(ID:43971244)