Vocht, een lastige parameter in de food procesindustrie? Inventech Benelux BV Tim Puttenaers Product Manager
Vocht als kwaliteit- en procesparameter? Garantie en verbetering kwaliteit producten Reproduceerbaar recept Constante productkwaliteit Houdbaarheid (schimmel, chemische reactie)
Procesoptimalisatie Waterverbruik, tijd, energie, kostenbesparing,… Reproduceerbaar uitschakelpunt droger
Mechanische verwerkbaarheid Beperking productieverliezen bv. uitdroging product
Vocht, welk vocht?
„Vocht“ als „vochtgehalte“ = Hoeveelheid water in het product [%]
mw WGm =
* 100; m w + m Ts
WGm
Productvocht, Watergehalte in %
m w Massa van water m Ts Droge massa
Waar loopt u nu tegenaan? Tijdrovende meetmethodes Destructieve vochtbepalingen Informatie beperkt tot oppervlakteanalyse Kleur Calibratie Inhomogeen product Fluctuerende bulkdichtheid
Hoe wordt er vocht gemeten? Droogoven, -balans gewichtsverlies
chemisch Karl-Fischer-Titratie, Calcium-Carbide
indirect
direct
thermogravimetrie
Geschikt voor Procesindustie optisch
radiometrisch
Nabij-Infrarood NIR
Beta-, Gamma-Straling
elektromagnetisch bv. capacitief, Microgolf
langzaam: Uren, Minuten
snel: Seconden, Milliseconden
A. Optisch : NIR Vochtmeting - Absorptie specifieke golflengtes - Quantitatieve berekening - Model vs kalibratie - Meting vocht, vet, eiwit etc. - Contactloos - Oppervlaktemeting
http://de.wikipedia.org/wiki/Infrarotstrahlung
Typisch Infraroodspectrum
A. Optisch : NIR Vochtmeting Gevoelig voor veranderingen in : -omgevingstemperatuur -producttemperatuur, -omgevingslicht,
-kleur
NIR-Vochtsensor boven product op transportband
Foto: TEWS Elektronik
-deeltjesgrootte
B. Elektromagnetische (EM)-vochtmeting - Elektromagnetisch veld beïnvloedt H2O moleculen
- Eén waarde wordt gemeten (1 parameter)
- 1 parameter is proportioneel tov aantal H2O moleculen in materiaal
- Diëlektrische constante εr is afhankelijk van vochtgehalte in materiaal
Contactmeting Meting door en door
B. Elektromagnetische (EM)-vochtmeting Diëlektrische constante is afhankelijk van vochtgehalte in materiaal Dielektrische constante εr = ε´+ j ε´´ Vochtbepaling door meting van 1 parameter : of Absorptie (ε´´) of Faseverschuiving (ε´)
Contactmeting Meting door en door
B. EM-vochtmeting : Kalibratie 1. Meting van samples zowel met indirecte als referentie(directe) methode. 2. Correlatie tussen meetwaardes.
Indirekte Meetwaarde
3. Berekening van kalibratiefunctie (lijn)
Kalibratielijn
Verdeling van de meetwaarden
Meetbereik van de applicatie
Referentie-Vochtwaarde [%]
Bronnen van fouten - storingsinvloeden Wat ziet de Sensor :
Optische Sensor strooilicht,
Gedroogd oppervlak
stof Oppervlaktestructuur
laagdikte Fluctuerende dichtheid
Inhomogeen Materiaal (samenstelling)
Dode zone
EM-Veld Sensor
1-parameter meting •
Zolang de dichtheid van product wijzigt met vochtgehalte in product : OK
•
Wat als andere oorzaken het aantal watermoleculen doen veranderen in het veld? •
Fluctuerende laagdikte op de sensor
•
Fluctuerende particle grootteverdeling
•
Flucturende dichtheid van het sample
Samendrukbaar materiaal : meer H2O moleculen in het veld – 1 parameter meting geeft hoger vochtgehalte
Hoe compenseren voor Schommelingen in samenstelling samples bij EM-metingen A. Granulaten en korrels -
Fluctuerende dichtheid
-
Variërende korrelgroottes
B. Fluctuerende bulkdichtheid, zoals samendrukking bij verpompen of storten. -
Wisselende bedekkingen van de sensor
-
Variërende laagdiktes van materiaal op de sensor
-
Fluctuerende diktes van platen, folies, ...
A. Fluctuerende dichtheid korrels – granulaten Aanpak I : Mechanische voorbewerking stabilisatie van de flow en de dichtheid van het product voor de eigenlijke meting
Bilder: Fa. ACO Automation Components
B. Fluctuerende bulkdichtheid Aanpak II : Kompensatie met tweede dikte meting ter compensatie van afwijkingen in dichtheid
Bild: Fa. Berthold Technologies
1, 2, 3: Microgolf-Transmissiemeting 4, 5: Gamma-Straler en Detector (optioneel)
Bronnen van fouten - storingsinvloeden Optische Sensor strooilicht, stof Oppervlaktestructuur Gedroogd oppervlak Fluctuerende dichtheid
Inhomogeen Materiaal (samenstelling)
Dode zone
EM-Veld Sensor
Stel u zelf eens voor… H+
O2Wat als ...
H+
1 SENSOR die •
Laagvermogen microgolf veld
•
Selectieve interacties tussen veld en polaire water molecules
•
Geen voorbewerkingen noch compenserende metingen
•
Geen invloed van kleur
•
2 parameters tegelijkertijd vocht EN dichtheid (of massa)
Microgolfresonantietechniek Vochtbepaling door meting van + Absorptie (ε´´) + Faseverschuiving (ε´) Microgolfresonantietechniek
b0 b1
f1
f0
Freq
Transmissie
H2 O molecules in het product veranderen de resonantiefrequentie en de amplitude
TEWS Elektronik - Vocht EN Dichtheidsmeting
Lege sensor
Transmissie
Afname
Gevulde sensor
Afname : vocht Shift : dichtheid Frequentie
Shift
Amplitude verandering
TEWS Elektronik - Vocht EN Dichtheidsmeting Gepantenteerde techniek : De 2-parameter meting van zowel amplitude en frequentie laat toe om vocht en dichtheid apart te zien:
α1 α2 Verschuiving resonante frequentie
• Vocht wordt enkel bepaald door de hoek “α α“ • Dichtheid wordt enkel bepaald door de “ positie op de lijn“
Fotos: TEWS Elektronik
Vochtmeting op transportband of silo
µW-Resonantie-Sensor
Fotos: TEWS Elektronik
Bypass-Sensor als vocht- en dichtheidsmeting
µW-Resonantie-Sensor in Bypass in valschacht, Produkt: voedingspellets
Weergave resultaten Uur
Vocht
Dichtheid
Temperatuur
1
01.09.2008
23:45
7,8
4,9
22°
2
01.09.2008
23:50
8,1
4,9
23°
3
01.09.2008
23:55
7,9
5,0
22°
4
02.09.2008
0:00
8,0
5,1
23°
5
02.09.2008
0:05
7,9
5,1
24°
8.500
5.000
8.400
4.700
8.300
4.400
Dichtheid
8.200
4.400
8.100
4.100
8.000
Vocht
3.800
7.900
3.500 2008-09-02 00:05:00
Dichtheid
Datum
MW waarde
Ref. N°
Voorbeelden Applicaties Bakkerij : broodkruimels – paneermeel Aardappelen : zetmeel – protëines Zuivelproducten : melkpoeder – caseïnes Pasta : noedels (grinded) Rijst, zonnebloempitten, ...
Onafhankelijk van kleur, dichtheid, laagdikte, oppervlaktestructuur, geen voorbewerking product, geen kompensatiemetingen
Bedankt voor uw aandacht
1 Sensor – 2 Parameters Vocht wordt zo een minder lastige parameter in de food procesindustrie? Meer info :
www.inventech.eu Stand 2
