Domande e risposte sulle bilance per umidità

Riceviamo spesso domande da ricercatori e responsabili del controllo qualità sull'uso di bilance ed analizzatori di umidità. Alcune domande sono basiche, altre sono più avanzate. Ecco a seguire un campionamento delle più frequenti sperando siano utili se stai valutando l'acquisto di una bilancia per umidità.

Chiariamo subito la terminologia, in questo articolo i termini : bilancia per umidità, analizzatore di umidità, termobilancia e bilancia termica sono considerati sinonimi.

A cosa serve un analizzatore di umidità ?

Un analizzatore di umidità viene utilizzato per misurare il contenuto di umidità di qualsiasi prodotto in cui la quantità di umidità è importante per la qualità o per soddisfare gli standard legislativi e/o industriali.

Cosa costituisce l'umidità?

L'umidità può presentarsi sotto forma di solido, liquido o gas. Se aderisce alla superficie del campione, può essere definito adesivo, acqua libera o umidità igroscopica. L'umidità assorbita da un materiale è chiamata umidità assorbita. L'acqua può anche essere chimicamente legata a livello molecolare, nel qual caso viene chiamata acqua di cristallizzazione o acqua idratata. In questo caso l'umidità è chiamata umidità di legame o acqua combinata.

L'umidità è più dell'acqua?

Sì. Alcune sostanze volatili possono anche essere emesse durante un'analisi dell'umidità. Dovrebbero essere in atto procedure per tenerne conto. Non eseguire analisi su materiali esplosivi o infiammabili o su quelli che diventano pericolosi per il riscaldamento.

Come viene determinato il contenuto di umidità?

Esistono diversi metodi, ma uno dei più comuni viene definito perdita di peso per riscaldamento ed essiccazione, chiamato anche metodo termogravimetrico.

Altri includono il metodo Karl Fischer, il dielettrico, l'assorbimento dell'infrarosso, l'uso di un analizzatore di neutroni e l'oscillazione del cristallo. I primi due trovano ampio uso nei laboratori di controllo qualità; i metodi a infrarossi e dielettrici sono utilizzati principalmente nei processi.

Come viene applicato il calore negli analizzatori di umidità termogravimetrica di laboratorio?

I riscaldatori alogeni o infrarossi sono comunemente usati e montati su bilance analitiche di laboratorio, che diventano quindi termobilance che possono essere programmate per condurre l'analisi secondo le procedure raccomandate dalle associazioni di settore e dalle agenzie governative.

Qual è la differenza tra termobilance alogene e ad infrarossi?

Le bilance per umidità a lampade alogene sono molto più veloci. Possono riscaldare dalla temperatura ambiente a 200 ° C in due minuti. La tecnologia alogena consente un riscaldamento rapido per ridurre al minimo il tempo del test. La tecnologia di riscaldamento con lampade alogene inizia l’essiccamento di ciascun campione entro pochi secondi ed è più veloce del 40% rispetto ai metodi infrarossi tradizionali.

Come si confronta l'analisi termogravimetrica con il metodo Karl Fischer?

Il metodo Karl Fischer, sebbene estremamente accurato, utilizza solventi pericolosi, richiede tecnici esperti e l'acqua nel campione è accessibile al reagente affinché il metodo funzioni. Il metodo rileva solo acqua, mentre gli analizzatori termogravimetrici rilevano qualsiasi sostanza volatile nel campione.

Quanto è importante la preparazione del campione?

Sono molto importanti le dimensioni del campione, il peso ed il posizionamento sul piatto dell'analizzatore di umidità. E' bene innanzitutto seguire lo schema di seguito :

I campioni devono essere rappresentativi del materiale di massa da testare e devono essere testati immediatamente dopo essere stati prelevati dal materiale sfuso, oppure potrebbero rilasciare o assorbire umidità dall'ambiente locale. Se diviso in piccole particelle , le termobilance analizzeranno più velocemente perché aumentano la superficie. Cereali e fagioli, ad esempio, devono essere schiacciati per ottenere una sezione trasversale del contenuto di umidità. 

I campioni devono essere distribuiti in modo sottile e uniforme sul piatto di pesata. Campioni con elevata umidità o contenuto oleoso - come miele, latte e lozioni per il corpo - devono essere collocati tra i filtri in fibra di vetro in modo che si diffondano uniformemente sul piatto del campione. Ciò non solo aumenta l'area superficiale per accelerare l'analisi ma impedisce anche di spruzzare all'interno dell'unità.

Come determinare la giusta quantità del campione ?

La corretta dimensione del campione in termini di peso viene generalmente stabilita dopo diverse procedure di test. I manuali operativi delle bilance termiche possono suggerire taglie per prodotti specifici, ma questi sono solo suggerimenti.

In generale il campione dovrebbe essere sufficiente a coprire la superficie del vassoio del piatto in alluminio e distribuito per evitare grumi o picchi. Campioni di grandi dimensioni non equivalgono a letture più accurate. Il manuale operativo della bilancia per l'umidità specificherà il suo intervallo di peso massimo.

Cosa si intende per divisione di lettura della bilancia per umidità?

Questo è il valore più piccolo che può essere letto e visualizzato sulla bilancia. È anche descritto come leggibilità.

Qual è il limite minimo di umidità che può essere rilevato?

Valori di umidità bassi e inferiori all'1% sono difficili da misurare e richiedono dimensioni del campione più pesanti. Ad esempio, per un contenuto di umidità dell'1% potrebbe essere necessario un campione da 2 o più grammi, ma per un campione con un contenuto di umidità stimato dello 0,1% è necessario un campione da 20 grammi o più. I campioni di umidità inferiori richiedono un analizzatore di umidità più sensibile.

Cosa si intende per criterio di spegnimento?

Ciò consente agli utilizzatori di programmare quando l'analisi dell'umidità è completata e la bilancia si spegne. 

Cosa si intende per profili di essiccazione dell'umidità?

I profili di asciugatura vengono selezionati durante la programmazione dell'analizzatore di umidità per determinati prodotti e vengono spesso indicati nelle procedure operative o di test dei prodotti. La maggior parte degli analizzatori di umidità offre una scelta di profili di asciugatura come step, fast, ramp e standard (di solito l'impostazione predefinita).

Quanto sono accurate / precise le bilance per umidità?

Durante la misurazione del contenuto di acqua di una sostanza, è importante considerare due fattori: accuratezza e precisione. L'accuratezza si riferisce a quanto il risultato ottenuto utilizzando un analizzatore di umidità corrisponde al vero valore del contenuto di acqua. Per valutare l'accuratezza, è necessario conoscere il valore effettivo del contenuto di acqua della sostanza, che può essere determinato tramite la validazione del metodo.

La precisione, invece, misura la coerenza dei risultati ottenuti utilizzando lo stesso dispositivo, per la stessa sostanza, in condizioni specifiche e dallo stesso operatore. La precisione è influenzata dagli errori casuali e non dipende dal vero valore. È importante notare che all'interno di una serie di misurazioni può esserci variabilità a causa della natura della sostanza.

Come posso verificare se la mia bilancia per umidità funziona correttamente ?

Esistono due metodi per verificare se l'analizzatore di umidità funziona correttamente :

1. Il primo metodo consiste nel verificare se la temperatura di essiccazione impostata, ad esempio 105°C, viene effettivamente raggiunta dal sistema di riscaldamento dell'analizzatore di umidità. Per fare questa verifica, è necessario confrontare le indicazioni con un termometro di controllo posizionato nella ciotola usa e getta con il valore preimpostato.
2. Il secondo metodo di verifica dell'operazione dell'analizzatore di umidità prevede l'essiccazione di una sostanza di riferimento con un contenuto di umidità/concentrazione di massa secca nota. In questo caso, viene consigliato l'uso del cloruro di sodio (NaCl) con una concentrazione del 10% ± 0,5%. Si tratta di un liquido incolore e trasparente con una densità di 1,07 g/cm3.

Per valutare l'accuratezza dell'essiccazione, si assume che se il componente di riscaldamento della bilancia termica funziona correttamente, allora durante l'essiccazione della sostanza di riferimento (NaCl) si otterrà un contenuto di massa secca in accordo con il valore certificato.

Per valutare la precisione della misurazione effettuata con l'analizzatore di umidità, è possibile confrontare i risultati della massa secca ottenuti da diverse misurazioni effettuate contemporaneamente e nelle stesse condizioni. La differenza tra questi risultati rappresenta una misura della precisione della misurazione e può essere espressa tramite la deviazione standard o l'intervallo massimo tra le misurazioni.

Per ulteriori informazioni generali leggi il nostro post su come funziona una termobilancia oppure contattaci oggi stesso per sottoporci i tuoi dubbi.

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