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2018-04-04 | Corporate

Un nouveau chapitre dans l’histoire de la masse volumique

Le brassage de la bière est à la mode. Rien qu’aux États-Unis, le nombre de brasseries artisanales est passé de moins de 1600 en 2009 à plus de 6000 en 2017, selon l’Association des brasseurs américains. Plus d’un fan de bière commence sa carrière à la maison avec une marmite et poursuit son développement jusqu’à ouvrir une brasserie de belle taille. Anton Paar possède l’instrument idéal pour permettre à chaque utilisateur de surveiller le processus de brassage. Vous souhaitez mixer un jus parfait à la maison, Anton Paar vous accompagne en vous fournissant une technologie de mesure appropriée.

La mesure de la masse volumique est capitale. Anton Paar vient tout juste de la révolutionner. 50 ans après la présentation du premier densimètre numérique doté d’un tube en U oscillant à Achema, les développeurs de la Business Unit Measurement ont quasiment résolu la quadrature du cercle et repensé le principe de mesure qui a déjà été perfectionné. « Nous avons identifié les limites de l’ancienne méthode du tube en U oscillant et nous l’avons remplacée par une nouvelle technologie », explique Siegfried Hold, chef de produits pour les densimètres haut de gamme d’Anton Paar. Grâce à des simulations précises et à plusieurs prototypes, nous avons mis au point la méthode brevetée « Pulsed Excitation Method » qui permet au DMA 5000, le densimètre le plus précis au monde, d’offrir une précision reproductive exceptionnelle à six chiffres.

Mais, commençons par le microbrasseur ou le distillateur passionné. Les deux souhaitent connaître la qualité et la composition de leur travail. Ou tout du moins, l’administration fiscale souhaite connaître la teneur exacte des boissons en alcool. « Au final, il est toujours question de concentration, par exemple le sucre ou l’alcool dans l’eau », déclare Julia Sattler, chef de produits pour les densimètres portables et les instruments de bureau « plus simples ». Les débutants avec un petit budget font confiance au DMA™ 35, dont la production en est à la 4e génération et qui permet de contrôler le processus de fermentation. Il est également utilisé sous une forme résistante aux explosions dans l’industrie (tests chimiques) ou dans les aéroports (contrôle du kérosène).

Pour la teneur élevée en alcool de l’eau-de-vie, optez pour un Snap 51, « l’instrument portatif le plus précis sur le marché dans ce domaine », explique Julia Sattler. Si vous connaissez et appréciez particulièrement un distillateur, vous pouvez lui faire un beau cadeau en lui offrant un Snap 51 précis ou un cadeau plus modeste en lui offrant un Snap 41 dont les performances de mesure sont légèrement inférieures. Les instruments portables ont un grand avantage : ils vous permettent d’effectuer les mesures directement sur le site sans avoir à prélever des échantillons et à les ramener au laboratoire. Le principal groupe cible pour les densimètres plus économiques est constitué par les utilisateurs qui se servent toujours d’instruments en verre classiques (tels que les hydromètres) pour la mesure de la masse volumique. Un marché gigantesque selon les professionnels de la masse volumique de la Business unit Measurement.

Anton Paar vient de lancer sur le marché une « machine de guerre » pour les « unités de bureau autonomes » auxquelles il est impossible d’ajouter d’autres paramètres mesurables. Le DMA™ 1001 répond à toutes les normes demandées dans l'industrie. Et cela à un prix concurrentiel qui dépasse largement ce que vous dépenseriez habituellement pour un cadeau, mais en comparaison avec la concurrence, qui selon la chef de produits Mme Sattler, propose souvent des remises  généreuses, c’est une offre intéressante : « Le DMA™ 1001 est l’instrument de mesure à 4 chiffres le moins cher du marché. »

L’utilisation est devenue extrêmement conviviale. Tout le monde ou presque peut utiliser ces appareils. Leur conception intelligente élimine les sources d’erreur. « Les premiers instruments indiquaient uniquement les données d’oscillation et la masse volumique devait être calculée. Aujourd’hui, les appareils sont commandés via des écrans tactiles et différentes interfaces peuvent être sélectionnées pour le traitement de données et pour connecter le densimètre à l’infrastructure moderne du laboratoire », explique le chef de produits Hold. Les meilleurs appareils modulaires peuvent être transformés en solutions de mesure complètes.

Leader du marché

Si vous souhaitez obtenir des informations complètes, vous devez utiliser un instrument de mesure haut de gamme. Les modèles DMA™ 4100 M, DMA™ 4500 M et DMA™ 5000 M peuvent être transformés en stations de mesure qui affichent non seulement la masse volumique, mais également l’indice de réfraction, la rotation optique, la viscosité, la teneur en oxygène, en dioxyde de carbone et en alcool. Il est possible d’automatiser les opérations, si nécessaire. « Le DMA™ 4500 M à 5 chiffres est le densimètre le plus vendu. Il domine le marché mondial », déclare le chef de produits M. Hold. Les appareils connus pour leur durée de vie extrêmement longue sont utilisés dans l’agroalimentaire, les industries pharmaceutique et chimique et dans les parfums. Conçu spécifiquement pour l’analyse des sodas, le SDA M d’Anton Paar utilise également la vitesse du son pour déterminer le degré d’inversion (processus de vieillissement) du sucre dans la boisson. Le DSA 5000 M mesure également la vitesse du son dans l’échantillon en plus de la masse volumique et permet ainsi la caractérisation de mélanges ternaires (deux concentrations dans une solution, par exemple l’alcool et le sucre dans l’eau).

Dans un trou de forage

Le DMA™ 4200 M sera bientôt disponible avec un capteur métallique en Hastelloy capable de mesurer la masse volumique à des pressions allant jusqu’à 500 bars et à des températures jusqu’à 200 °C. L’industrie pétrolière constitue le groupe cible de cet appareil. « Le pétrole brut est rempli directement dans une cuve sous pression dans le trou de forage, puis est mesuré en laboratoire à l’aide du DMA™ 4200 M dans les mêmes conditions de pression et de température que dans le gisement de pétrole bien en dessous de la surface de la Terre », explique la chef de produits Barbara Klug-Santner. Les premières commandes sont arrivées avant même le lancement sur le marché.

Si notre brasseur n’avait plus envie d’une grande entreprise et osait repartir à zéro sur un réchaud, il pourrait utiliser l’EasyDens. Le contrôle des extraits et du sucre est également possible avec cet instrument d’entrée de gamme économique qui affiche les résultats via une application conviviale sur le téléphone mobile. L’EasyDens permet également de concocter le jus parfait à la maison. L’appareil est disponible dans la boutique en ligne Anton Paar et est amusant à utiliser. Mais, c’est une autre histoire.

 

LA PETITE HISTOIRE DE LA DENSIMÉTRIE

La mesure de la masse volumique (comme quotient de la masse par volume) remonte à Archimède (287 à 212 avant Jésus-Christ, Sicile) et à son principe d’Archimède. Des mesures précises sont possibles depuis l’invention par Abu Raihan Biruni (973 à 1048, Afghanistan) du premier pycnomètre en verre. Cette « bouteille de masse volumique » d’un volume connu est remplie et pesée avec la solution de mesure. La masse volumique peut être calculée à partir du poids et du volume.

Des hydromètres avec des échelles précises existent depuis le 18e siècle et sont immergés à différentes profondeurs selon la masse volumique d’un liquide. Une échelle étalonnée sur ces verreries sensibles révèle la masse volumique. Les pycnomètres et les hydromètres sont encore largement utilisés aujourd’hui.

Anton Paar a présenté le premier densimètre numérique utilisant la technologie du tube en U oscillant en 1967. Si le tube en U (un tube en verre en filigrane) rempli avec un échantillon est stimulé électroniquement pour osciller, l’appareil peut calculer la masse volumique qui est soumise à la fréquence d’oscillation naturelle du tube en U.

Le premier densimètre portatif DMA™ 35 a été lancé en 1981 et a reçu le prix « Austrian Innovation Award ». En 2017, Anton Paar a mis au point une nouvelle technologie de mesure. Au lieu d’osciller en continu à une amplitude maximale, l’oscillateur peut maintenant vibrer librement (l’oscillation diminue) avant une nouvelle excitation (méthode brevetée « Pulsed Excitation Method »). À partir du profil de vibration et de la diminution progressive, les instruments obtiennent des résultats de mesure encore plus précis.

Les nouveaux instruments haut de gamme détectent l’influence des bulles d’air ou des particules trompeuses et compensent les influences causées par la viscosité des échantillons ou les variations de température.

 

LA DENSIMÉTRIE CHEZ ANTON PAAR

Oscillateur en Y : l’outil le plus précis avec un contrôle précis de la température nécessite un contrepoids pour découpler les vibrations dans l’environnement.

Oscillateur en W : le plus petit résonateur, pour les appareils portables avec moins de précision.

Oscillateur en X : vibre à une fréquence plus élevée et est donc plus influencé par la viscosité du milieu mesuré. Ne nécessite pas de contrepoids et rend les appareils plus compacts.

La production d’oscillateurs fait partie des compétences clés d’Anton Paar. Les meilleurs oscillateurs en verre en Y sont presque entièrement fabriqués à la main dans la production de verre interne d’Anton Paar à Graz. Le volume de mesure des oscillateurs en filigrane est de 1 à 2 millimètres. Si l’application l’exige, le tube en U oscillant peut être fabriqué en métal. Par exemple, lorsque des substances chimiques agressives doivent être mesurées à une pression élevée.