Inline microwave vochtmeting
ook met dichtheidscompensatie 
(ATEX 20, 21 en 22 gecertificeerd)

Uitvoeringen - Dichtheidscompensatie - Economie - Beladingshoogte - Monstername - Nauwkeurigheid

De inline microwave vocht-/concentratiemeetapparatuur voor waterhoudende vloeistoffen in leidingen en vaten, in vastestof-stromen, en "thin layers" meet nauwkeurig het wateraandeel en presenteert aansluitend het watergehalte, de dichtheid/concentratie of (omgekeerd) het droge stofgehalte (brix waarde) van het te bemeten produkt vanaf ca. 0,01% tot 100% water. 

Een dergelijke meting bestaat uit:
a) een microwave zender al of niet met ontvanger, en
b) 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 foutloos kan worden afgesteld.

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

Watermoleculen zijn in vergelijking tot andere stoffen/dragermateriaal relatief klein en laten zich, in tegenstelling tot de grote en trage andere moleculen, richten afhankelijk van het electro magnetisch veld met een frequentie van 1-25 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/vloeibare) stof nauwkeurig wordt gemeten, berekend en weergegeven. De meting kan worden toegepast op waterhoudende vastestofstromen, vloeistoffen, mengsels, suspensies, oplossingen en "thin layers", is onderhoudsvrij, bezit een grote langtijd stabiliteit, heeft een hoge reproduceerbaarheid, en is leverbaar met dichtheidscompensatie.

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. kleurverschillen/-variaties, donkere kleuren, structuurverschillen, temperatuurverschillen, 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. Het volumetrische aandeel van ingesloten lucht (of andere gassen) in vloeistoffen wordt (omgekeerd evenredig) verminderd en/of tenietgedaan door verhoogde leidingdruk.

Uitvoeringen
- Vochtmeting in vloeistofleidingen en vaten.
- Vochtmeting van vastestofstromen.
- Vochtscanner voor vaste stoffen met dichtheidscompensatie.
- Statische laboratorium vochtmeting.
- Papierbaan/thin layer meting.
- Inline Cheese Master voor kazen.

Dichtheidscompensatie
Dichtheidscompenserende apparatuur is uitgevoerd met een gepatenteerde compensatie voor dichtheidsvariaties en 0-punts stabiliteit. Het vochtpercentage in een product varieert lineair met een variërende dichtheid/stortgewicht. 

Wanneer zich in een liter een product bevindt met een dichtheid/ stortgewicht van 1 en een vochtgehalte van 10%, dan bevindt zich in dit product in deze liter 100 gram water. Wanneer echter de dichtheid/stortgewicht van ditzelfde product tijdens productie/droging/ transport e.d. zich wijzigt in 0,5 (i.p.v. 1) terwijl het vochtgehalte 10% is gebleven, dan bevindt zich nog slecht 50 gram water in dezelfde liter. Hieruit blijkt dat bij dichtheids- variaties afhankelijk van de nauwkeurigheidswensen voor de variërende dichtheid dient te worden gecompenseerd. (Voorbeeld: dichtheidsvariaties van 0,6 tot 0,8 bij een vochtpercentage van bijv. 20% geeft een meetfout van 6 à7% op het oorspronkelijke percentage van 20%).

In tegenstelling tot bijvoorbeeld infrarood meting (NIR), welke meettechniek alleen het oppervlak van de materiaalstroom bemeet, doorstraalt het microgolf signaal het produkt volledig (soms tot zelfs 1000x meer produkt)) en wordt samen met het vochtpercentage op gepatenteerde wijze ook de massa gemeten waarin het gemeten vocht zich bevindt. Door inline verrekening van beide waarden wordt het gewichtspercentage vocht berekend en gepresenteerd.

De inline microwave vochtmeting voor vaste stoffen "Moisturescan" is uitgevoerd met een ingebouwde temperatuurscompensatie en een gepatenteerde 0-punts resonator, welke dient als referentie voor het 0-punt van de meetapparatuur waardoor de meting niet (i.p.v. regelmatig) onderbroken hoeft te worden t.b.v. een 0-stel procedure.

Economie
De betreffende meetapparatuur wordt vaak ingezet op plaatsen waar (zeer) grote produktstromen moeten worden bemeten. De beheersing van een vochtpercentage betreft vooral de kwaliteit waarbij het vochtpercentage overeenkomt met de wensen van de afnemer. Gevallen waar o.a. schimmelvorming bij latere opslag kan ontstaan, is de beheersing van de max. grenswaarde eveneens evident. Een financieel economisch aspect betreft het feit dat het eindprodukt (onnodig) minder dan de gespecificeerde grenswaarde aan water bevat. Bij optimale beheersing van een (droog) proces kunnen vooral bij grotere produktie-eenheden en/of duurdere (eind) produkten, vaak zeer grote bedragen worden bespaard. Bij bijvoorbeeld een jaarproduktie van 50.000 of 100.000 t. per jaar en een handelswaarde van b.v. € 350 per ton kunnen bij een optimalisering van het produktieproces met 1% respectievelijk € 175.000,00 tot € 350.000,00 worden bespaard. Hierbij vervallen de aanschafkosten van deze volledig elektronische apparatuur, waarin zich geen bewegende delen bevinden, bij een mogelijke levensduur van mogelijk zelfs 25 jaar.

Minimum beladingshoogte op de meetplaat
Voor het geval dat de overeengekomen minimale laagdikte (vaak vanaf 1 à 2 cm !) op de meetplaat voor een specifiek produkt wordt onderschreden, kan daarvoor een signalering worden ingesteld waaronder de meting tijdelijk wordt onderbroken en gesignaleerd. Deze funktie is mogelijk omdat de apparatuur zich intern te allen tijde baseert op een minimaal aanwezige hoeveelheid massa boven de meetplaat.

Monstername/nauwkeurigheid
De inline microwave vochtmeetapparatuur meet ononderbroken op robotachtige wijze met hoge meetfrequentie en grote reproduceerheid en behaalt daarbij afhankelijk van de uitvoering nauwkeurigheden vaak beter dan ca. ± 1% van het meetbereik (bijv. 1% van 5% vocht < 0,05%!).

Voor een optimale justage van de apparatuur is een correcte mostername van groot belang. Voorzorgen voor een correcte monstername zijn o.a.:

Het monsternamepunt dient zich zo dicht mogelijk bij de meetapparatuur te bevinden (in sommige toepassingen kan bij vloeistoffen een speciale vorm/constructie van het monsternamepunt noodzakelijk zijn teneinde "ontmenging" uit te sluiten).

De monstername dient gelijktijdig met de aflezing van de apparatuur plaats te vinden (de meting en het monster dienen hetzelfde materiaal te betreffen).

De hoeveelheid monster dient in overeenstemming te zijn met de in de apparatuur ingestelde integratie tijd (langere integratie tijd vergt een grotere monster hoeveelheid).

Uit de voornoemde monstername dienen zo mogelijk 3 of meer deelmonsters te worden genomen, waarmee de kwaliteit van de monstername kan worden beoordeeld.

Zoals eerder vermeld dienen, voor het correct instellen van een ijklijn (welke eventueel in de tijd kan worden opgebouwd), een aantal monsters te worden genomen waarvan het vochtgehalte zich binnen het gewenste meetbereik zo veel mogelijk verschilt.

Sommige gebruikers van de apparatuur maken succesvol gebruik van de grote reproduceerbaarheid van de apparatuur en corrigeren de laatste optimalisering m.b.v. de achterliggende regelkring.