Vocht, een lastige parameter in de food procesindustrie?

Transcriptie

1 Vocht, een lastige parameter in de food procesindustrie? Inventech Benelux BV Tim Puttenaers Product Manager

2 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

3 Vocht, welk vocht? Vocht als vochtgehalte = Hoeveelheid water in het product [%] m w WG = m * 100; m w + m Ts WG m Productvocht, m w Massa van water Watergehalte in % m Ts Droge massa

4 Waar loopt u nu tegenaan? Tijdrovende meetmethodes Destructieve vochtbepalingen Informatie beperkt tot oppervlakteanalyse Kleur Calibratie Inhomogeen product Fluctuerende bulkdichtheid

5 Hoe wordt er vocht gemeten? direct thermogravimetrie Droogoven, -balans gewichtsverlies chemisch Karl-Fischer-Titratie, Calcium-Carbide Geschikt voor Procesindustie indirect optisch Nabij-Infrarood NIR elektromagnetisch bv. capacitief, Microgolf radiometrisch Beta-, Gamma-Straling langzaam: Uren, Minuten snel: Seconden, Milliseconden

6 A. Optisch: NIR Vochtmeting Typisch Infraroodspectrum - Absorptie specifieke golflengtes - Quantitatieve berekening - Model vs kalibratie - Meting vocht, vet, eiwit etc. - Contactloos - Oppervlaktemeting

7 A. Optisch: NIR Vochtmeting Gevoelig voor veranderingen in : -omgevingstemperatuur -producttemperatuur, -omgevingslicht, -deeltjesgrootte -kleur NIR-Vochtsensor boven product op transportband Foto: TEWS Elektronik

8 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 ε r is afhankelijk van vochtgehalte in materiaal Contactmeting Meting door en door

9 B. Elektromagnetische (EM)-vochtmeting Diëlektrische constante is afhankelijk van vochtgehalte in materiaal Dielektrische constante ε r = ε + jε Vochtbepaling door meting van 1 parameter : of Absorptie (ε ) of Faseverschuiving (ε ) Contactmeting Meting door en door

10 B. EM-vochtmeting : Kalibratie 1. Meting van samples zowel met indirecte als referentie(directe) methode. 2. Correlatie tussen meetwaardes. 3. Berekening van kalibratiefunctie (lijn) Indirekte Meetwaarde Meetbereik van de applicatie Kalibratielijn Verdeling van de meetwaarden Referentie-Vochtwaarde [%]

11 Bronnen van fouten- storingsinvloeden Wat ziet de Sensor : Gedroogd oppervlak laagdikte strooilicht, stof Optische Sensor Oppervlaktestructuur Fluctuerende dichtheid Dode zone EM-Veld Sensor Inhomogeen Materiaal (samenstelling)

12 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

13 A. Granulaten en korrels - Fluctuerende dichtheid - Variërende korrelgroottes Hoe compenseren voor Schommelingen in samenstelling samples bij EM-metingen 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,...

14 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

15 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)

16 Bronnen van fouten- storingsinvloeden Gedroogd oppervlak Fluctuerende dichtheid Dode zone strooilicht, stof EM-Veld Sensor Optische Sensor Oppervlaktestructuur Inhomogeen Materiaal (samenstelling)

17 Stel u zelf eens voor Wat als... 1 SENSOR die Laagvermogen microgolf veld O 2- H + H + 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)

18 Microgolfresonantietechniek Vochtbepaling door meting van + Absorptie (ε ) + Faseverschuiving (ε ) Microgolfresonantietechniek H 2 O molecules in het product veranderen de resonantiefrequentie en de amplitude b1 b0 Transmissie f 1 f 0 Freq

19 TEWS Elektronik - Vocht EN Dichtheidsmeting Afname Lege sensor Transmissie Gevulde sensor Afname : vocht Shift : dichtheid Frequentie Shift

20 TEWS Elektronik- Vocht EN Dichtheidsmeting Amplitude verandering α1 α2 Verschuiving resonante frequentie Gepantenteerde techniek : De 2-parameter meting van zowel amplitude en frequentie laat toe om vocht en dichtheid apart te zien: Vocht wordt enkel bepaald door de hoek α Dichtheid wordt enkel bepaald door de positie op de lijn

21 Vochtmeting op transportband of silo Fotos: TEWS Elektronik µw-resonantie-sensor

22 Bypass-Sensor als vocht- en dichtheidsmeting Fotos: TEWS Elektronik µw-resonantie-sensor in Bypass in valschacht, Produkt: voedingspellets

23 Weergave resultaten Ref. N Datum Uur Vocht Dichtheid Temperatuur :45 7,8 4, :50 8,1 4, :55 7,9 5, :00 8,0 5, :05 7,9 5, MW waarde Vocht Dichtheid Dichtheid :05:00

24 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

25 Bedankt voor uw aandacht 1 Sensor 2 Parameters Vochtwordt zoeen minder lastige parameter in de food procesindustrie? Meerinfo : Stand 2