Un nuovo capitolo nella storia della densità

Produrre birra è di moda. Solo negli Stati Uniti, il numero di birrifici è salito da solo 1600 nel 2009 a oltre 6000 nel 2017, stando ai dati riportati dall’associazione statunitense dei produttori di birra (US Brewers Association). Molti appassionati di birra iniziano la propria carriera nella cucina delle proprie mura domestiche finché un bel giorno non decidono di aprire un fantastico birrificio. Anton Paar ha lo strumento giusto per ogni utente per monitorare il processo di fabbricazione della birra. E anche per chi desidera ad esempio preparare il succo perfetto a casa, Anton Paar è il partner perfetto poiché è in grado di fornire la tecnologia di misura appropriata.

La misurazione della densità è quella più importante di tutte. Ed è proprio quello che Anton Paar ha voluto rivoluzionare. A 50 anni dalla presentazione del primo densimetro digitale con un tubo ad U oscillante ad Achema, gli sviluppatori del settore aziendale Misurazione hanno virtualmente fatto quadrare il cerchio e rinnovato il principio di misura, il quale è già stato perfezionato. “Abbiamo identificato i limiti del vecchio metodo del tubo ad U oscillante sostituendoli con una nuova tecnologia”, spiega Siegfried Hold, Product Manager per i densimetri ad elevate prestazioni di Anton Paar. Grazie a simulazioni elaborate e a numerosi prototipi, è ora disponibile il “Pulsed Excitation Method” brevettato, rendendo così il DMA 5000 il densimetro più preciso del mondo con un’accuratezza riproducibile di ben 6 cifre.

Ma cominciamo dall’inizio: dall’appassionato microproduttore di birra o distillatore. Entrambi vogliono avere informazioni sulla qualità e sulla composizione dei loro prodotti, o quanto meno l’ufficio delle imposte vuole sapere la gradazione alcolica esatta delle bevande prodotte. “Sostanzialmente, è tutta una questione di concentrazione, ad esempio dello zucchero o dell’alcol nell’acqua”, spiega Julia Sattler, Product Manager per i densimetri portatili e i sistemi da tavolo “più semplici”. I principianti con un budget ristretto si affidano a DMA™ 35, la cui quarta generazione è attualmente in fase di sviluppo e che aiuta a controllare il processo di fermentazione. Questo dispositivo viene altresì utilizzato in forma antideflagrante nelle industrie (ad esempio per i test chimici) o negli aeroporti (controlli del cherosene).

Per quanto riguarda invece i deliziosi liquori con un’alta gradazione alcolica, il dispositivo giusto è Snap 51, “il dispositivo portatile più accurato sul mercato realizzato a tale scopo”, spiega Julia Sattler. Per chi ha un amico o una persona cara che produce liquori, uno Snap 51 è il regalo assolutamente perfetto. In alternativa, c’è lo Snap 41, più economico, con una prestazione di misura leggermente più bassa. Il grande vantaggio degli strumenti portatili è che consentono di misurare direttamente sul posto senza dover prendere campioni e portarli in laboratorio. A costituire il gruppo target dei densimetri più economici sono principalmente gli utenti che usano ancora i tradizionali strumenti di vetro (per es. gli idrometri) per misurare la densità. Stando a quanto affermano i professionisti della densità del reparto Misurazione, si tratta di un mercato davvero grande.

Anton Paar ha appena lanciato sul mercato una “macchina combattente” per “unità da tavolo a sé stanti” che non può essere estesa da altri parametri misurabili. DMA™ 1001 soddisfa tutti gli standard richiesti dall’industria. E tutto ciò a un prezzo competitivo che va ben oltre qualcosa che si potrebbe fare normalmente come regalo, ma rispetto alla concorrenza, che secondo la specialista del prodotto Sattler spesso offre sconti  davvero generosi, questa è un’offerta strepitosa: “DMA™ 1001 è lo strumento di misura a quattro cifre più economico sul mercato”.

Ormai l’operazione è estremamente confortevole. I dispositivi possono essere usati senza problemi praticamente da chiunque e il design intelligente elimina le fonti di errore. “I primi strumenti mostravano soltanto i dati di oscillazione e la densità doveva essere calcolata. Oggi, invece, i dispositivi vengono comandati mediante touch screen ed è possibile selezionare diverse interfacce per elaborare i dati e connettere il densimetro a una moderna infrastruttura di laboratorio”, spiega lo specialista Hold. I dispositivi modulari possono essere estesi fino a diventare soluzioni di misura complete.

Leader di mercato

Se si desidera controllare tutte le informazioni, è necessario utilizzare uno strumento di misura ad elevate prestazioni. È possibile estendere DMA™ 4100 M, DMA™ 4500 M e DMA™ 5000 M fino a renderli delle stazioni di misura in grado di rilevare e illustrare sul display non solo la densità, ma anche l’indice di rifrazione, la rotazione ottica, la viscosità, l’ossigeno e il tasso alcolico e di anidride carbonica. Se si desidera, la misurazione può essere impostata in modo automatico. “Il dispositivo DMA™ 4500 M a 5 cifre è il densimetro più venduto e domina la scena del mercato mondiale”, come rivela lo specialista del prodotto Hold. I dispositivi con una durata utile particolarmente lunga vengono utilizzati nell’industria farmaceutica, chimica, dei profumi e delle bevande. Specialmente per l’analisi delle bibite gassate, Anton Paar offre SDA M, un dispositivo che utilizza anche la velocità del suono per determinare il grado di inversione (processo di invecchiamento) dello zucchero nelle varie bevande. Un’alternativa è il DSA 5000 M: anch’esso misura la velocità del suono nel campione, oltre alla densità, consentendo la caratterizzazione di miscele ternarie (due concentrazioni in una soluzione, ad esempio alcol e zucchero nell’acqua).

Fuori da un foro di trivellazione

DMA™ 4200 M sarà a breve disponibile con un trasduttore di leghe di metallo Hastelloy in grado di misurare la densità a pressioni fino a 500 bar e a temperature fino a 200 °C. Lo strumento è stato concepito appositamente per l’industria petrolifera. “Il petrolio greggio viene immesso direttamente in un contenitore a pressione nel foro di trivellazione per poi essere misurato in laboratorio con DMA™ 4200 M alle stesse condizioni di pressione e di temperatura a cui si trova il giacimento di petrolio sotto la superficie terrestre”, spiega la Product Manager Barbara Klug-Santner. I primi ordini sono arrivati ancora prima che il prodotto venisse commercializzato.

Se il nostro produttore di birra perdesse l’interesse nel grande business e osasse avviare una nuova attività, non c’è strumento migliore di EasyDens. Anche questo dispositivo economico per principianti, che riporta i risultati sul display tramite una comoda app sul cellulare, permette di controllare l’estratto e lo zucchero. EasyDens è anche lo strumento ideale per creare il succo perfetto a casa. È disponibile nel negozio online di Anton Paar. Se lo acquistate, il divertimento è assicurato. Ma questa è un’altra storia.

BREVE STORIA DELLA MISURA DELLA DENSITÀ

La misura della densità (come quoziente della massa in volume) risale ai tempi di Archimede (287 - 212 a.C., Sicilia) e al suo principio. Le misurazioni precise sono state possibili da quando Abu Raihan Biruni (973 - 1048, Afghanistan) sviluppò il primo picnometro in vetro. Questo “flacone di densità” con un volume noto viene riempito e pesato con la soluzione di misura. La densità può essere calcolata dal peso e dal volume.

Gli idrometri con scale precise esistono dal XVIII secolo e vengono immersi a diverse profondità in funzione della densità del liquido. A rivelare la densità in questi sensibili strumenti di precisione in vetro è la scala calibrata. Sia il picnometro che l’idrometro vengono ancora ampiamente utilizzati oggigiorno.

Anton Paar presentò il primo densimetro digitale con tecnologia a tubo a U oscillante nel 1967. Se il tubo a U (un tubo in vetro filigranato) riempito con un campione viene stimolato elettronicamente fino a oscillare, il dispositivo può calcolare la densità che viene sottoposta alla frequenza di oscillazione naturale del tubo a U.

Il 1981 è l’anno in cui fu lanciato il DMA™ 35, il primo densimetro portatile che vinse il “Premo austriaco per l’innovazione”. Nel 2017, Anton Paar ha introdotto una nuova tecnologia di misura. Anziché oscillare continuamente alla massima ampiezza, l’oscillatore può ora vibrare liberamente (l’oscillazione si affievolisce) prima di essere nuovamente eccitato ("Pulsed Excitation Method” brevettato). Dallo schema di vibrazione e di dissolvenza, gli strumenti ottengono risultati di misura ancora più precisi.

I nuovi dispositivi di alta tecnologia rilevano l’influenza di bolle d’aria o particelle falsificanti e compensano l’influenza causata dalla viscosità del campione o dai cambiamenti di temperatura.

LA MISURA DELLA DENSITÀ DA ANTON PAAR

Oscillatore a Y: lo strumento più accurato dotato di controllo preciso della temperatura necessita di un contrappeso per disaccoppiare le vibrazioni nell’ambiente.

Oscillatore a W: il più piccolo risonatore, per dispositivi portatili meno precisi.

Oscillatore a X: vibra a una frequenza più elevata ed è dunque maggiormente influenzato dalla viscosità del mezzo misurato. Non richiede contrappesi e rende i dispositivi più compatti.

La produzione di oscillatori è uno dei settori di competenza chiave di Anton Paar. I migliori oscillatori a Y in vetro sono quasi interamente realizzati a mano in loco nella vetreria di Anton Paar a Graz. Il volume di misura degli oscillatori filigranati è di 1-2 mm. Se richiesto dall’applicazione, il tubo ad U oscillante può essere prodotto in metallo. Un tipico caso in cui ciò è necessario è quando sostanze chimiche aggressive devono essere misurate a una pressione elevata.