Thermobalance
ou Dessiccateur : technologies, applications et modes opératoires
Description
Les thermo-balances,
généralement appelées dessiccateurs par les fabricants, sont des appareils
électroniques servant à mesurer l’humidité contenue dans des substances.
Ces instruments combinent une balance avec un four. Une double pesée séparée
d’une phase de chauffe permet de mesurer le poids de la quantité de matière
évaporée, et donc le taux d’humidité.
Ces instruments sont très pratiques car ils fonctionnent en mode
automatique. Vous mettez la substance à analyser l’intérieur, puis en
appuyant sur un bouton vous lancez le processus qui déclanchera les 2 pesées
et la phase de chauffe intermédiaire puis affichera le résultat.
Pour quelles raisons mesurer
l’humidité ?
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Plasturgie : Les granules plastiques entrant dans les processus de
plasturgie contiennent de très faibles taux d'humidité. Cette eau diminue la
qualité du produit fini (formation de bulles d’air, striures, robustesse,
etc…). Le contrôle des matières premières est
donc important.
-
Agroalimentaire : Test du taux d'humidité de poudres alimentaires
(lait en poudre, purée en flocons, aliments lyophilisés,..) pour lesquelles
on veut assurer une longue conservation, empêcher les phénomènes
d'agglomération, ou bien vérifier la conformité avec certaines
réglementations. Test de céréales, du tabac, etc…
Détermination de la teneur en extraits secs de substances alimentaires.
Vérification du croustillant (biscottes, pain grillé, chips). Conformité aux
AOC.
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Papeterie : La connaissance de la teneur en humidité des produits est
essentielle pour une production et une distribution de qualité.
-
Environnement / stations d’épuration : Analyse de déchets (tels des
boues ou des effluents liquides) afin de déterminer le taux de matière sèche
résiduelle (taux de siccité).
Technologie
infrarouge ou halogène
Il existe 2 technologies de
chauffe essentiellement : lampe halogène ou infrarouge. D’une manière
générale, les thermobalances / dessiccateurs à chauffage halogène permettent
un gain important par rapport à la technologie infrarouge. La technologie
halogène a d’ailleurs été introduite après la technologie infrarouge en
raison de ses gains de productivité.
Le fabricant A&D vous propose de plus un filtre, placé devant l’élément
chauffant, qui permet d’uniformiser la température de chauffe et d’ainsi
éviter les points chauds qui conduiraient à un résultat erroné.
Les thermobalances /
dessiccateurs et la méthode traditionnelle KF (Karl Fisher)
La méthode traditionnelle Karl
Fisher est une méthode chimique qui existe depuis 1935. Elle possède
l’avantage de vraiment mesurer la teneur en eau au niveau moléculaire. Mais
elle est plus onéreuse, longue à mettre en œuvre, et nécessite des
compétences chimiques particulières. D’où l’apparition et le succès des
méthodes automatiques avec les thermobalances / dessiccateurs.
La préparation des échantillons
Dans le cas des
thermobalances/dessiccateurs, le point important est de bien préparer les
échantillons afin d’obtenir des résultats précis aussi rapidement que
possible :
-
Au sujet de la quantité, il faut suffisamment de matière pour obtenir
un résultat représentatif, mais pas trop afin d’éviter d’avoir des amas de
substance dans lesquels l’eau pourrait rester emprisonnée.
-
Quant à la disposition et forme de l’échantillon, l’important est
d’augmenter au maximum la surface de l’interface d’échange avec l’air.
Souvent il est nécessaire de couper en petits morceaux ou de réduire en
poudre la substance devant être analysée puis de bien l’étaler sur le
plateau. C’est le cas pour des produits alimentaires type biscottes ou
fromage ou pour certains matériaux de construction. Dans d’autres cas la
substance est déjà en forme adéquat : lait en poudre, granules de plastique.
Pour une bonne répétabilité des
résultats, il faut toujours préparer les échantillons de la même manière.
Le choix des paramètres de
chauffe
Les thermobalances /
dessiccateurs offrent différents paramètres de chauffe : température, courbe
de monté en température (directe, progressive, par paliers,…), critère
d’arrêt (seuil de taux d’évaporation minimum, minuterie, manuel ….). Ces
réglages sont importants car il faut chauffer l’échantillon suffisamment
pour que le test soit court, mais pas trop afin d’éviter au maximum par
exemple :
-
la formation de croûtes carbonisées ou caramélisées qui
emprisonneraient l’humidité à l’intérieur
-
la pulvérisation dans l’atmosphère d’éléments qui ne seraient pas de
l’eau.
Le paramétrage concernant la
chauffe s’avère ainsi primordial, et est de plus propre à chaque matière
étudiée. C’est pour cela que tous les fabricants de thermobalances /
dessiccateurs proposent des tables qui pour chaque grand type de
substance recommandent des valeurs de température. Il faut donc trouver une
entrée dans cette liste qui s’approche de votre cas, puis réaliser des
essais pour valider et optimiser. A&D propose de plus un logiciel original
qui vous permet au sein d’une séquence automatique de piloter votre thermo
balance / dessiccateur pour tester tout nouveau type d’échantillon à
différentes températures, et qui au final suggère des paramètres idéaux.
Exemple
de thermobalances / dessiccateurs :
http://www.codemes.fr/produits/pesage/balance/dessiccateur/dessiccateur.html
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