Informazioni generali sulla determinazione di umidità e come si usa un misuratore di Umidità
Quando è utile un misuratore di umidità
La determinazione veloce dell'umidità è sempre di enorme importanza laddove nel processo di produzione avviene assorbimento o cedimento di umidità da e verso i prodotti.
In numerose quantità di prodotti il contenuto di umidità costituisce sia una caratteristica qualitativà sia anche importante fattore di costo. Nel commercio di prodotti industriali e agricoli, nonché di prodotti chimici o alimentari, molto spesso vigono i valori limite del contenuto di umidità fissi, definiti nei contratti di fornitura e nelle relative norme.
Con umidità s’intende non solo il contenuto di acqua, ma di tutte le sostanze che evaporano a causa di riscaldamento. Oltre all’acqua vi si annoverano anche:- grassi,oli,alcool,solventi,ecc. ... Per rendere possibile la determinazione di umidità contenuta in un materiale si adoperano vari metodi.
Nello strumento per la determinazione dei nostri misuratori di umidità è sfruttato il principio di termogravimetria. In questo metodo, per determinare la differenza di umidità in un materiale, il campione viene pesato prima e dopo l’essicazione. Il metodo tradizionale usato nell’essicatore da laboratorio è realizzato in base allo stesso principio, ma il tempo di misurazione è molte volte più lungo. Per eliminare l’umidità, nel caso di essicatore da laboratorio, il campione è riscaldato dall’esterno verso l’interno con una corrente di aria calda. Nel caso dello strumento per determinazione di umidità la radiazione penetra nel campione ed è trasformata in energia termica, il riscaldamento avviene nel senso opposto: dall’interno verso l’esterno. Piccola quantità di radiazione è riflessa dal campione e questa riflessione è più grande in campioni scuri che non in quelli chiari. La profondità di penetrazione di radiazione dipende dalla
permeabilità del campione. Nel caso di campioni con bassa permeabilità la radiazione
pentra solo in strati superficiali del campione, il che può implicare l’essicazione
incompleta, copertura del materiale con incrostazione carboniosa o bruciatura. Per
cui è di estrema importanza preparare bene il campione.
Adattamento ai metodi di misurazione esistenti
La termobilancia per la determinazione di umidità sostituisce spesso altri
processi di essicazione (p.es. essicatore da laboratorio), perché con il servizio più
semplice permette di conseguire tempi di misurazione più brevi. È per questo motivo
che il metodo tradizionale di misurazione dev’essere adattato al misuratore
di umidità , affinché sia possibile ottenere i risultati paragonabili.
• Esecuzione di misurazione parallela:
Impostazione di valore più basso della temperatura nello strumento per il misuratore
di umidità , di quello impostabile nel metodo dell’essicatore da laboratorio.
• Risultato ottenuto con lo strumento per la determinazione di umidità non è conforme al risultato di riferimento:
- ripetere la misurazione con impostazione di temperatura modificata,
- modificare il criterio di spegnimento.
Prepazione del campione
Preparare alla misurazione sempre un campione solo. In questo modo è possibile
evitare lo scambio di umidità fra campione e ambiente. Se è necessario preparare
nello stesso tempo più campioni, bisogna conservarli in un recipiente ermeticamente
chiuso, per evitarne eventuali cambiamenti durante lo stoccaggio.
Per ottenere i risultati ripetibili il campione va esteso sul piatto campioni in modo omogeneo
e a strato fine.
In conseguenza di estensione non omogenea si verifica la distribuzione non omogenea
di calore nel campione essicato, il che comporta l’essicazione non completa o
causa prolungamento di tempo di essicazione. La causa di accumulo di campione è il
maggiore riscaldamento degli strati superficiali il che, a sua volta, causa bruciature
del campione o deposizione di incrostazione carboniosa. Lo spessore notevole o,
eventualmente, deposizione di incrostazione carboniosa non permettono di eliminare
l’umidità dal campione. Per questa umidità residua i risultati di misurazione ottenuti
non sono registrabili e né ripetibili.
Preparazione dei campioni di sostanze solide:
• Disporre i campioni in polvere e semi omogeneamente sul piatto per campioni.
• Sminuzzare i campioni a grana grossa con adeguato strumento, mortaio o tagliolo. Durante
questo processo evitare di riscaldare il materiale il che causerebbe perdita di umidità.
Preparazione dei campioni di liquidi:
Nel caso dei liquidi, masse o campioni soggetti a sciogliersi, si consiglia di usare i filtri in
tessuto di vetro che presentano i seguenti vantaggi:
• disposizione omogenea per azione capillare,
• assenza di gocciolamento,
• evaporazione veloce grazie a una superficie aumentata.
Materiale dei campioni
Di regola si ottiene una buona determinazione di umidità sui campioni che hanno le
proprietà seguenti:
- sono sostanze solide polverose o a granelli;
- sono materiali termicamente stabili che evaporano facilmente per determinazione
di umidità, sostanze volatili senza additivi di sostanze particolari;
- sono liquidi evaporanti fino a diventare sostanza secca senza formazione di
film.
La determinazione di umidità può essere difficile nel caso di campioni dalle seguenti
caratteristiche:
- sono viscosi/collosi;
- in essicazione si coprono facilmente di depositi carboniosi o hanno tendenza a
creare film;
- durante il riscaldamento facilmente subiscono scomposizione chimica o liberano
vari componenti.
Grandezza dei campioni / peso del campione
La scomposizione del campione incide in maniera notevole sia sulla durata di essicazione
che sulla precisione di misurazione. Ne risultano due esigenze contrapposte:
Più piccolo è il peso del campione e più corti sono i tempi di essicazione che vanno
raggiunti.
Ma più grande è il peso del campione, più preciso è il risultato ottenuto.
Temperatura di essicazione
Impostando la temperatura di essicazione si devono prendere in considerazione i seguenti
fattori:
Superficie del campione:
Campioni liquidi e pronti a deposizione, contrariamente ai campioni in polvere e a
granelli, richiedono minore superficie per il trasporto di calore. L’uso del filtro in fibra
di vetro migliora la penetrazione di calore.
Colore del campione:
Campioni chiari riflettono più radiazione termica di quelli scuri per cui richiedono più
alta temperatura di essicazione.
Accessibilità di sostanze volatili:
Migliore e più veloce è accesso all’acqua e altre sostanze volatili, più bassa temperatura
di essicazione si può impostare. L’acqua è difficilmente accessibile (p.es. in materie
plastiche); bisogna separarla con la temperatura più alta (più alta è la temperatura,
più alta è la pressione del vapore di acqua).
Per ottenere i risultati uguali a quelli raggiunti con altri metodi di determinazione di
umidità (p.es. con l’essicatore da laboratorio), occorre ottimizzare in maniera sperimentale
i parametri di impostazione, quali: temperatura, grado di riscaldamento e criterio
di spegnimento.
Raccomandazioni / valori indicativi
Preparazione di campione standard:
- Se necessario, sminuzzare il campione e disporlo omogeneamente sul piatto
in alluminio.
Preparazione di campioni speciali:
- Nel caso di materiali sensibili o difficilmente divisibili (p.es. mercurio), è possibile
utilizzare un filtro di fibre di vetro.
- Disporre omogeneamente il campione sul filtro di fibre di vetro e coprirlo con
un altro filtro di fibre di vetro.
- Il filtro di fibre di vetro può essere sfruttato come protezione dai materiali
spruzzanti (ogni spruzzo è causa di risultati di misurazione falsi).
Materiali idonei alla determinazione dell'umidità con una termobilancia
Forniamo agli utilizzatori una serie di materiali sui quali è possibile ( e normalmente viene fatto) determinare l'umidità con un
misuratore di umidità :
Copolimero ABS
Piombo da accumulatore
Granuli acrile
Carbone attivo
Carbone attivo
Ananas, pezzetti
Pezzo di mela (secco)
Pezzo di mela (umido)
Artesan in polvere
Aspartam in granuli
Latte da bagno
Semi di cotone
Formaggio tipo Brie
Balsamo di bellezza
Fagioli
Burro
Acetato di cellulosa
Polvere cinese per potenza
Carta per foto CN (nitrocellulosa)
Fiocchi di mais
Pasta per tegole ceramiche
Pasta per riv. tegole ceramiche
Membrana per dialisi
Pasta per guarnizione interni
Colla dispersiva
Colla dispersiva (acquosa)
Dolomite
Colore per stampa liquido
Polvere elettrofiltro da combustione
rifiuti
Piselli secchi
Semi noce da terra
Caramelle rinfrescanti
Colore in polvere
Pasta ceramica nobile
Rifiuti da film 4
Acqua di fiume
Glassa / massa zuccheriera
Soluzione di urea a formaldeide
Formaggio fresco
Granuli di piante da mangime
Fagioli secchi
Piselli secchi
Carotta secca
Concime di gallina essicato
Granoturco essicato
Polvere da vetraio
Schiuma per capelli
Gel per capelli
Fiocchi di avena
Semi di nocciole
Semi di nocciole (spellati)
Hydranal Tartrato di sodio – 2–idrato
Yogurt
Caffè
Crema per caffè
Semi di caffè
Cacao
Semi di cacao
Calcare
Polvere di patate
Fiocchi di patate
Ketchup
Gel di silice
Colla
Aglio in polvere
Carbone in polvere
Gesso (naturale)
Zuccheri cristallino
Soluzione di resina sintetica(acquosa)
Lattice 1-2
Lattice LE1 3-5
Lattice O44 3-5
Lenticchia
Suolo loess
Argilla loess
Latte in polvere, scremato
Ricotta magra
Amido di mais
Mandorle (carmelizzate)
Mandorle (non trasformate)
Mandorle „di California”
Margarina
Massa per mattoni normali
Maionese
Farina
Micronile
Latte
Latte in polvere (MMP)
Latte in polvere (VMP)
Mozzarella
Caramelle a polivitamina
Lattice naturale
Massa torronea
Impasto per pasta
Succo di arancia concentrato
Carta
Poliamide PA 6 (Ultramid B3WG5)
Poliamide PA 6,6 (Ultramid A3WG7)
Politereftalene di butilene PTB (Crastin SK645FR)
Policarbonato PW (Macrolon 2805)
Policarbonato PW / copolimero ABS (Babyblend T65MN)
Pepe nero, polvere
Polimetacrilico di metile PMM (Plexiglas 6N)
Polipropilene PP
Polipropilene PP
Acido polistirenico-sulfonico
Sale naturale, soluzione
Polioksimetilene POM (Hostaform C9021))
Polistirene PS (Polystyrol 168 N)
Purina
Ricotta
Ricotta, “Ricotta grassa”
Sabbia di quarzo
Formaggio Raclette
Semi di colza
Riso (scottato a ultrasuoni)
Segale
Vino rosso
Granuli di residua di barbabietola
Sale
Salatini
Melma
Formaggio fuso
Cioccolato
Cioccolato in polvere
Copertura di cioccolato
Mangime per suino di rifiuti da cucina
Strutto di maiale
Shampoo
Sapone
Mostarda
Semi di sesamo
Farina di soia
Semi di soia, granulato
Panello di girasole
Olio di girasole
Spaghetti
Detersivo per piatti
Polvere
Derivato di amido
Colla ad amido
Formaggio molle
Zuppa (prodotto pronto)
Tabacco
Tè nero
Paste alimentari
Materiali tessili a fibre
Teofilina
Poliuretano PUR termoplastico, granulato
Noce
Polvere per lavare
Olio di frumento
Sanguinaccio di salame
Dentrificio
Cellulosa
Cemento
Zucchero
Barbabietola da zucchero
Per ognuno di questi materiali è suggerita una grandezza del campione specifico, un tempo di essiccazione ed una temperatura di essiccazione.
Calibrazione di un Misuratore di UMidità
Calibrazione come Bilancia : Siccome il valore di accelerazione terrestre non è uguale in ogni posto della Terra, ogni bilancia va adattata – conformemente al principio di pesata risultante dalle basi di fisica – all’accelerazione terrestre propria del luogo di posizionamento della stessa (solo se la bilancia non ha subito calibrazione di fabbrica nel luogo di posizionamento).Tale processo di calibrazione dev’essere eseguito al primo avviamento, dopo ogni cambiamento di ubicazione della bilancia, come anche nel caso di sbalzi di temperatura
ambiente. Inoltre, al fine di ottenere risultati precisi di misurazione, si raccomanda di calibrare la bilancia ciclicamente anche in modalità di pesatura.
• Assicurare le condizioni stabili d’ambiente e garantire il tempo richiesto di
riscaldamento , al fine di stabilizzare la bilancia.
• Eseguire la calibrazione con il piatto per campioni messo sulla bilancia.
Durante l’operazione non depporre sul piatto nessun oggetto.
• La calibrazione va fatta utilizzando il peso possibilmente più vicino al carico
massimo della bilancia.La calibrazione può essere eseguita anche usando pesi con altri valori nominali (10 g – 60 g), ma ciò non è ottimale dal puno di vista della tecnica di misurazione.
Calibrazione della temperatura
Si consiglia di verificare ogni tanto il valore di temperatura del misuratore di umidità con un kit per la rettifica di temperatura. La temperatura è rilevata in due punti (100°C e 180°C), e la correzione della temperatura è possibile sia nell’uno che nell’altro.Prima, dopo l’ultima fase di riscaldamento occorre lasciare lo strumento in raffreddamento fino alla temperatura ambiente.