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2018-04-04 | Corporate

Neues Kapitel in der Geschichte der Dichte

Bierbrauen liegt voll im Trend. Allein in den USA ist die Zahl der „Craft-Brauereien“ von knapp 1600 im Jahr 2009 auf mehr als 6000 im Jahr 2017 gestiegen, erfährt man bei der US Brewers Association. So mancher Bierfan startet die Karriere daheim am Kochtopf und hantelt sich weiter bis zur stattlichen Brauerei. Anton Paar hat für jeden Anwender das passende Messgerät, um den Brauprozess zu verfolgen. Und selbst wann man daheim einen perfekten Dicksaft mischen möchte, wird man von Anton Paar messtechnisch begleitet.

Über allem steht die Dichtemessung. Und die wurde bei Anton Paar eben erst revolutioniert. 50 Jahre nach der Vorstellung des ersten digitalen Dichtemessgeräts mit Biegeschwinger auf der Achema haben die Entwicklerinnen und Entwickler der Business Unit Measurement quasi die Quadratur des Kreises geschafft und das ohnehin schon gefinkelte Messprinzip erneuert. „Wir haben die Einschränkungen der alten Biegeschwinger-Methode identifiziert und diese letztendlich mit einer neuen Technologie ersetzt“, erklärt Siegfried Hold, Produktmanager für die High-End Dichtemessgeräte von Anton Paar. Dank aufwändiger Simulationen und mehrerer Prototypen gibt es nun die patentierte Abklingmethode („Pulsed Excitation Method“), dank derer sich das DMA™ 5000 M mit einer Genauigkeit von unglaublichen sechs Stellen präzisestes Dichtemessgerät der Welt nennen kann.

Doch beginnen wir beim hingebungsvollen Kleinbrauer oder Schnapsbrenner. Beide wollen über die Qualität und Zusammensetzung ihrer Machwerke Bescheid wissen. Zumindest will es das Finanzamt bei alkoholischen Getränken ganz genau wissen. „Letztendlich geht es immer um die Konzentration, zum Beispiel um Zucker oder Alkohol in Wasser“, sagt Julia Sattler, Produktmanagerin für die tragbaren Dichte-Messgeräte und „einfacheren“ Tischgeräten. Einsteiger mit kleinen Budgets setzen auf das DMA™ 35, das nun in der 4. Generation gebaut wird und beim Kontrollieren des Gärverlaufs hilft. Oder in einer explosionssicheren Form in der Industrie (Chemikalienprüfung) oder auf Flughäfen (Kerosincheck) zum Einsatz kommt.

Geht es um einen hohen Alkoholgehalt im Edelbrand, schnappt man sich ein Snap 51, „das genaueste Handheld-Gerät für diesen Zweck am Markt“, erklärt Julia Sattler. Wer einen Schnapsbrenner kennt und mag, kann diesem mit einem präzisen Snap 51 eine große Freude machen oder eine kleinere mit dem Snap 41 mit einer etwas geringeren Messleistung. Der große Vorteil der tragbaren Geräte ist, dass man direkt vor Ort messen kann, ohne aufwendig Proben nehmen und diese in ein Labor schleppen zu müssen. Zielgruppe für die günstigeren Dichtemessgeräte sind vor allem jene Nutzer, die noch immer klassische Glasgeräte (z.B. Hydrometer) für die Dichtmessung zurückgreifen. Ein riesiger Markt, so die Dichteprofis der Business Unit Measurement.

Bei den „Stand-Alone-Tischgeräten, die man also nicht um andere Messgrößen erweitern kann, hat Anton Paar eben erst eine „Kampfmaschine“ auf den Markt gebracht. Das DMA™ 1001 erfüllt alle Standards, die industriell gefragt sind. Und das zu einem Kampfpreis, der zwar schon jenseits dessen liegt, was man üblicherweise als Geschenk mitbringt, aber im Vergleich zum Mitbewerb, der laut Produktspezialistin Sattler immer wieder mit üppigen Rabatten auftrumpft, ist das Gerät ein Top-Angebot: „Das DMA™ 1001 ist das günstigste 4-Stellen-Messgerät am Markt.“

Die Bedienung ist heutzutage querbeet super komfortabel. Anwenden kann die Geräte fast jeder, das schlaue Design eliminiert Fehlerquellen. „Die ersten Messgeräte haben nur die Schwingungsdaten ausgeworfen und man musste die Dichte selbst berechnen. Heute bedient man die Geräte per Touchscreen und kann für die Datenverarbeitung diverse Schnittstellen wählen, um das Dichtemessgerät mit moderner Laborinfrastruktur zu vernetzen“, sagt Produktmanager Hold.

Marktführer

Wer mehr Information aus den Proben holen will, muss auf ein High-End-Dichtemessgerät zurückgreifen. DMA™ 4100 M, DMA™ 4500 M und DMA™ 5000 M lassen sich zu Messstationen ausbauen, die neben der Dichte auch Brechungsindex, optische Rotation, Viskosität, Sauerstoff, Kohlendioxid und Alkoholgehalt anzeigen. Und das bei Bedarf voll automatisch. „Das 5-stellige DMA™ 4500 M ist das meistverkaufte Dichtemessgerät und dominiert den Weltmarkt unangefochten“, so Produktprofi Hold. Die Geräte sind in der Getränke-, Pharma-, Chemie- oder Parfumindustrie im Einsatz. Speziell für die Softdrink-Analyse gibt es das SDA M, das auch die Schallgeschwindigkeit zu Rate zieht, um den Inversionsgrad (Alterungsprozess) des Zuckers im Getränk zu bestimmen. Oder das DSA 5000 M, das ebenfalls zusätzlich zur Dichte die Schallgeschwindigkeit in der Probe misst und damit die Charakterisierung „ternärer Gemische“ (zwei Konzentrationen in einer Lösung; z.B. Alkohol und Zucker in Wasser) ermöglicht.

Aus dem Bohrloch

Demnächst erscheint das DMA™ 4200 M mit einem Hastelloy-Metallschwinger, der die Dichte bei einem Druck bis 500 bar und einer Temperatur bis 200 °C messen kann. Zielgruppe für dieses Gerät ist die Petroindustrie. „Das Rohöl wird im Bohrloch direkt in einen Druckbehälter gefüllt und dann im Labor mit dem DMA™ 4200 M die Dichte unter den gleichen Druck- und Temperaturbedingungen wie an der Lagerstelle tief unter der Erdoberfläche gemessen“, erklärt Produktmanagerin Barbara Klug-Santner. Schon vor der Marktfreigabe gibt es erste Bestellungen.

Sollte unser Brauer zuletzt die Lust aufs große Geschäft verlieren und einen Neustart an der Herdplatte wagen, dann gibt es noch das EasyDens. Extrakt- und Zuckerkontrolle gelingt auch mit diesem günstigen Einsteigergerät, das die Messergebnisse über eine coole App am Handy anzeigt. Damit gelingt auch die perfekte Dicksaft-Messung. Das Gerät gibt es im Anton Paar Online-Shop und ist spaßig zu bedienen. Doch das ist eine andere Geschichte.

 

KLEINE GESCHICHTE DER DICHTEMESSUNG

Die Messung der Dichte (als Quotient von Masse durch Volumen) geht zurück auf Archimedes (287 bis 212 vor Christus, Sizilien) und sein archimedisches Prinzip. Präzise Messungen sind seit Abu Raihan Biruni (973 bis 1048, Afghanistan) möglich, der das erste Pyknometer konstruierte. Aus dem Füllgewicht und Volumen dieses gläsernen „Dichtefläschchens“ lässt sich die scheinbare Dichte berechnen.

Seit dem 18. Jahrhundert existieren gläserne Aräometer/Hydrometer mit präzisen Skalen, die abhängig von der Dichte einer Flüssigkeit unterschiedlich tief eintauchen. Die geeichte Skala verrät die Dichte. Pyknometer und Hydrometer sind heute noch weit verbreitet.

Anton Paar hat 1967 das erste digitale Dichtemessgerät mit Biegeschwingertechnologie präsentiert. Dieses Gerät misst die Eigenfrequenz eines U-förmigen, filigranen Röhrchens aus Glas, das mit einer definierten Menge einer Probe gefüllt ist. Nach elektronischer Anregung kann das Gerät mit Hilfe der Eigenschwingungsfrequenz des gefüllten Röhrchens die Dichte berechnen.

1981 kam das erste Handheld-Dichtemessgerät DMA™ 35 auf den Markt, das mit dem „Austrian Innovation Award“ ausgezeichnet wurde. Seit 2017 gibt es eine neue, Messtechnologie bei Anton Paar. Anstatt den Schwinger bei maximaler Amplitude schwingen zu lassen, kann dieser nun frei ausschwingen, bevor er erneut angeregt wird (patentierte Pulsed Excitation Method). Aus dem Schwingungs- und Abklingmuster berechnen die Geräte noch exaktere Messergebnisse. Und sie erkennen das Ergebnis verfälschende Luftblasen oder Partikel und kompensieren Einflüsse durch Probenviskosität oder Temperaturänderungen.

 

DICHTEMESSUNG BEI ANTON PAAR

Y-Schwinger: Der Genaueste mit präziser Temperaturregelung, braucht eine Gegenmasse zur Entkoppelung von Schwingungen in der Umgebung.

W-Schwinger: Der kleinste Schwinger, für tragbare Geräte mit weniger Genauigkeit.

X-Schwinger: Schwingt auf einer höheren Frequenz und wird dadurch stärker von der Viskosität des Messmediums beeinflusst. Braucht keine Gegenmasse und macht die Geräte kompakter.

Die Schwingerproduktion ist eine Kernkompetenz bei Anton Paar. Die besten Y-Glasschwinger sind fast durchwegs in der hauseigenen Glasfertigung von Anton Paar in Graz handgemacht. Das Messvolumen der filigranen Schwinger liegt bei zwei Millilitern. Wenn es die Anwendung erfordert, ist der Biegeschwinger aus Metall gefertigt. Etwa wenn chemisch aggressive Substanzen unter hohem Druck gemessen werden sollen.