In plaats van de kostbare, omslachtige en destructieve externe analyse na het pekelbad, wenste men om bij voorkeur ca. 2 à 3 dagen eerder en wel vóór het pekelbad inline en kontaktloos te kunnen meten. De daarbij te behalen resultaten zouden moeten kunnen dienen om het rendement verder te optimaliseren en eerder te kunnen inspringen op produktie-storingen.

In principe komen hiervoor twee kontaktloze metingen in aanmerking t.w.:

- Meting met behulp van infrarood licht
- Meting met behulp van microgolven.

Infraroodmeting is een langer bestaande, microgolfmeting is een jongere maar inmiddels volwassen, meettechniek.

Beide technieken baseren zich op elektromagnetische straling, echter verschillen zij in frequentie en golflengten en hebben daardoor verschillende kwaliteiten.

Zoals bijvoorbeeld UV-licht door glas wordt tegengehouden, zo heeft infrarood licht een (zeer) geringe indringdiepte en doordringen microgolven de meeste niet-metaalachtige materialen volledig.

Gebruikmaking van infrarood licht heeft het voordeel dat, wanneer men een representatieve hoeveelheid materiaal kan bemeten, hiermee in principe de volledige compositie van een materiaal kan worden geanaliseerd (in sommige gevallen dient invallend omgevingslicht vermeden te worden).

Microwave techniek is alleen geschikt voor de bepaling van de aanwezige hoeveelheid water, maar is zeer eenvoudig te handhaven.

Uit laboratoriumtesten blijkt dat het water in een kaas vóór pekelen zeer verschillend in een kaas verdeeld kan zijn. Zoals bekend kan van twee taartpunten uit dezelfde kaas het waterpercentage tot ruim meer dan ±1% (3%) verschillen.

Tegelijkertijd verschilt het watergehalte aan de buitenzijde (korst) van het watergehalte van de binnenkant en kunnen, zoals onder andere ten gevolge van niet horizontaal aandrukken tijdens het persen, de verschillen in het plaatselijke vochtgehalte worden vergroot. Het bovenstaande was aanleiding om te kiezen voor een proef met microwave apparatuur van Dosco BV.

Het uitgangspunt was dat met het gebruik van infrarood licht aanzienlijk moeilijker zou zijn om met behulp van de oppervlakte meting via de korst de hoeveelheid water in de kaas te bepalen als met behulp van microgolven.

Daar waar met behulp van infrarood licht slechts een aantal cm3 (korst) kaas worden bemeten, wordt met behulp van microgolf techniek ca. 5 liter en meer kaas gezien (ca. 1000 x meer materiaal) en waaruit een veel beter gemiddeld vochtgehalte kan worden verkregen.

Tijdens een eerste bezoek van Dosco BV werd vastgesteld dat de microgolf techniek geschikt zou zijn voor het gewenste doel. Ook werd geconstateerd dat voor ongezouten en gezouten kaas verschillende sensoren (antennes) zouden moeten worden toegepast.

Er werden afspraken gemaakt over de wensen en mogelijkheden van klant en leverancier. Aanvankelijk werd overeengekomen dat 1 kaas tenminste op ± 0,5% nauwkeurig gemeten zou moeten kunnen worden en dat het gemiddelde over 5 kazen gelijk of beter zou moeten zijn als ± 0,3%. Door de gebruiker werd aanvankelijk wijselijk gekozen voor de meting aan 1 kaassoort met vrijwel dezelfde hoogte om de proefmeting niet onnodig te compliceren. Inmiddels is de oorspronkelijk software op een aantal punten verder uitgebreid, waardoor het inmiddels mogelijk is om verschillende soorten kaas door elkaar nauwkeurig te bemeten.

De meting wordt gerealiseerd terwijl de kaas zich zonder oponthoud op een transportband voortbeweegt met een snelheid van (ter plaatse) 0,3 m/sec. Bij deze meting wordt gebruik gemaakt van een zeer nauwkeurige laser hoogte meting, welke ook helpt andere funkties te realiseren.

De microwave meting wordt uitgevoerd met behulp van 2 antennes. Deze 2 antennes worden met HF-kabels verbonden met de elektronica. De elektronica, welke direkt bij de antennes is opgesteld, is eveneens verbonden met de hoogtemeter.

Het stralingspatroon van de microgolven is volledig reproduceerbaar, waardoor met behulp van de hoogtemeter steeds het juiste kaasvolume wordt gerelateerd aan de gevonden hoeveelheid watermoleculen en waardoor een betrouwbaar en nauwkeurig watergehalte wordt gemeten.

Door gebruikmaking van één of meerdere "referentieblokken" kan op een willekeurig te kiezen tijdstip op zeer eenvoudige en snelle wijze de goede werking (ijklijn) van de apparatuur ook op lange termijn worden geïnspecteerd.

De uiteindelijk behaalde meetresultaten hebben de aanvankelijke nauwkeurigheidswensen ruimschoots overtroffen. De apparatuur is inmiddels ruim 1,5 jaar tevredenstellend in gebruik, en is ook op andere plaatsen geïmplementeerd. De behaalde meetresultaten bieden mogelijkheden om het externe onderzoek te verminderen.

In aanmerking nemende dat een direkt vergelijk tussen de aanwijzing van de meetapparatuur en het op dat moment werkelijk optredende vochtpercentage, mede als gevolg van het feit dat het water in de kaas niet gelijkmatig is verdeeld, zonder destructie niet realiseerbaar is, bestaat wel de mogelijkheid om de reproduceerbaarheid en daarmee de nauwkeurigheid van de meting te onderzoeken.

Wanneer een kaas "stilliggend" en onaangeroerd wordt bemeten, blijkt de reproduceerbaarheid na 75 metingen ca. ± 0,04% te bedragen. Vanwege de buitengewoon hoge meetsnelheid zal deze waarde tevens van toepassing zijn wanneer de kaas bijvoorbeeld met 0,3 m/sec passeert en de kaas zich per meting slechts ca. 0,005 mm verplaatst.

Indien gewenst kan de leveringsomvang worden gecompleteerd met een speciaal ontworpen transportband, welke uiterst toegankelijk is voor inspectie en reiniging en waarin de meetapparatuur "klaar voor gebruik" is voorgemonteerd en afgesteld.

Deze meetband kan indien gewenst, op basis van 25 jaar ervaring in de weegtechniek van Dosco BV, verder worden uitgebreid met een geïntegreerde weeginstallatie, waarmee een zeer compact en functioneel meetmiddel beschikbaar is, en waarmee de gebruiker in staat wordt gesteld om zijn productierendement maximaal te optimaliseren.

Toelichting op de werking

De inline microwave vocht-/concentratiemeetapparatuur voor waterhoudende produkten meet nauwkeurig de in het produkt aanwezige hoeveelheid water en presenteert aansluitend het watergehalte of (omgekeerd) het droge stofgehalte van het te bemeten produkt vanaf ca. 0,1% tot 100% water.

Een dergelijke contactloze meting bestaat uit:

- een microwave zender en ontvanger, en
- verwerkingselektronica.

Microwave straling is als elektromagnetische straling in principe gelijk aan radio-, infrarood-, zichtbaar licht- t/m gammastraling. Het belangrijkste onderlinge verschil is gelegen in het verschil in frequentie en golflengten.

De betrouwbaarheid en nauwkeurigheid bij het gebruik van microwaves kan worden vergeleken met o.a. de nauwkeurigheid waarmee radio zend-/ontvangstapparatuur en bijv. radarapparatuur kan worden afgesteld.

Het inline microwave vochtmeetprincipe is gebaseerd op de dielectrische constante van (dipool) watermoleculen, welke zich (met 81) 10 tot 40-voudig onderscheidt van andere (vaste) stoffen, en als zodanig zeer herkenbaar is voor microwaves.

Watermoleculen zijn in vergelijking tot andere stoffen/dragermateriaal klein en laten zich, in tegenstelling tot de relatief grotere en tragere andere moleculen, richten afhankelijk van het magnetisch veld met een frequentie van o.a. 1-10 GHz.

Het optredende energieverlies, de wijziging van frequentie en golflengte tussen zender en ontvanger is de maat voor de aanwezige hoeveelheid watermoleculen aan de hand waarvan de verhouding tussen het aandeel van het aanwezige water ten opzichte van de verder aanwezige (vaste) stof nauwkeurig wordt gemeten, berekend en weergegeven. De meting kan worden toegepast op waterhoudende vastestofstromen, vloeistoffen, mengsels, suspensies, oplossingen en "thin layers", is onderhouds-vrij, bezit een grote langtijd stabiliteit en heeft een hoge reproduceerbaarheid.

Het toegepaste energieniveau van het microwave meetsignaal bedraagt ca. 1-10 mW en is daarmee niet in staat tot enige opwarming en/of andere invloed op het te bemeten materiaal en/of de omgeving uit te oefenen.

De microwave vochtmeetapparatuur meet de (chemisch) ongebonden vrije watermoleculen. Watermoleculen welke zijn bevroren of als kristalwater (water dat in kristallen is opgesloten) zijn gebonden worden niet gemeten.

De microwave vochtmeetapparatuur wordt niet of nauwelijks beïnvloed door o.a. geleidbaarheid, (kleine of grote) kleurverschillen/variaties, donkere kleuren, structuurverschillen, temperatuurverschillen, sg. verschillen, trillingen, bypassmeting, brekingsindex, mechanische slijtage, meetvenstervervuiling, toeslagstoffen, vezellengte, waterdamp etc.

Als referentie voor de toepasbaarheid van de microwave vochtmeting geldt, dat van alle niet (stroom)geleidende materialen welke in een microwave oven kunnen worden opgewarmd, 99% met succes bemeten kunnen worden. Afhankelijk van een eventueel ingesloten hoeveelheid lucht (in vloeistoffen) kan de meting worden beïnvloedt.

Software

Met behulp van na de 1e inbedrijfstelling beschikbaar te stellen PC software, kan de apparatuur na invoer van evt. nieuwe of andere door de gebruiker in het laboratorium verzamelde meetresultaten, op uiterst comfortabele wijze in ca. 1 minuut (!) worden ge(her)calibreerd. Als uitgangspunt voor een goede calibratie, dient gebruik te worden gemaakt van een aantal calibratiewaarden welke binnen het gewenste meetbereik zoveel mogelijk van elkaar verschillen en waarmee de helling van de ijklijn maximaal kan worden ingesteld.

Er is standaard software beschikbaar t.b.v. de seriële communicatie tussen de verwerkingselektronica en PC/PLC.

Toepassingsgebied

Vaste stofmetingen:

- Grondstoffen (zand, klei, kiezel e.d.)
- Bouw (zand, grind, gips, cement)
- Levensmiddelen (melkpoeder, granen, suiker, voedingsmiddelen)
- Hout (spaanplaat, houtsnippers)
- Chemie/pharmacie (kleurstof, granulaat, poeders)
- Tabak, gras, hooi e.d.
- Etc. etc.

Vloeistofmetingen:

- Aardappelzetmeel
- Alle zuivelprodukten (melk, boter, wrongel, vla etc.)
- Margarine/vetten/boter
- Voedingsmiddelen
- Suiker/snoep
- Bakkerij
- Bier
- Groenten/fruit
- Papierpulp
- Zuren, logen
- Etc. etc.

Andere uitvoeringen zijn geschikt voor:

- Inline microwave vochtmeting in vloeistofleidingen en vaten.
- Inline vochtscanner voor vaste stoffen met dichtheidscompensatie.
- Statische microwave laboratorium vochtmeting.
- Inline NIRS spectroscopie (gedetailleerde samenstelling van elk product).