Nowy rozdział w historii pomiarów gęstości

Warzenie piwa jest teraz modne. Z danych Amerykańskiego Stowarzyszenia Piwowarów wynika, że w samych Stanach Zjednoczonych liczba browarów rzemieślniczych wzrosła z niecałego 1600 w 2009 roku do ponad 6000 w roku 2017. Wielu koneserów piwa zaczyna swoją karierę w domu, przy garnku i kuchence, i stale się rozwija, aż do otwarcia pięknego browaru. Firma Anton Paar dysponuje właściwymi narzędziami, których każdy piwowar potrzebuje, aby monitorować swoje procesy. Nawet jeśli chcesz zmieszać doskonały zacier w domowym zaciszu, Anton Paar wspomoże Cię odpowiednim rozwiązaniem z zakresu technologii pomiarowej.

Pomiar gęstości to podstawa. Dlatego też firma Anton Paar zdecydowała się zrewolucjonizować tę dziedzinę. 50 lat po zaprezentowaniu na targach Achema pierwszego cyfrowego miernika gęstości z oscylacyjną rurką U, projektanci z naszego działu pomiarowego praktycznie rozwiązali problem kwadratury koła, odnawiając i dopracowując metodologię pomiarów. „Rozpoznaliśmy ograniczenia starej metody oscylacyjnej z wykorzystaniem rurki U i ostatecznie zastąpiliśmy ją nową technologią” – wyjaśnia Siegfried Hold, menedżer produktu czuwający nad wysokiej klasy miernikami Anton Paar. Dzięki rozbudowanym symulacjom i kilku prototypom dostępna jest opatentowana „Pulsed Excitation Method”, dzięki której urządzenie DMA 5000 jest najbardziej precyzyjnym na świecie miernikiem gęstości z odtwarzalną dokładnością do niewiarygodnych sześciu cyfr.

Zacznijmy jednak od oddanych swojej pasji mikro-piwowarów oraz właścicieli gorzelni. Producenci chcą znać jakość i skład efektów ich pracy. Urząd skarbowy też chce mieć dokładne rozeznanie w zawartości alkoholu w napojach. „Ostatecznie zawsze chodzi o stężenie, na przykład cukru lub alkoholu w wodzie” – mówi Julia Sattler, menedżer produktu zajmująca się przenośnymi miernikami gęstości i „uproszczonymi” urządzeniami biurkowymi. Początkujący producenci z małymi budżetami polegają na modelu DMA™ 35. Obecnie wytwarzana jest 4. generacja tego urządzenia, które pomaga kontrolować proces fermentacji. Dostępna jest również przeciwwybuchowa wersja tego przyrządu, stosowana w branży testów chemicznych lub na lotniskach, np. do kontroli paliwa.

Jeśli chodzi o wyrafinowane trunki o wysokiej zawartości alkoholu, wystarczy chwycić Snap 51, czyli „najdokładniejszy przyrząd ręczny na rynku”, wyjaśnia Julia Sattler. Jeśli znasz i bardzo cenisz jakiegoś gorzelnika, możesz wręczyć mu wspaniały prezent w postaci precyzyjnego przyrządu Snap 51 lub mniejszego i tańszego Snap 41 o nieznacznie niższej wydajności pomiarowej. Dużą zaletą przenośnych urządzeń jest to, że można mierzyć nimi na miejscu, co eliminuje konieczność pobierania próbek i wożenia ich do laboratorium. Grupą docelową najtańszych mierników pomiarowych są głównie ci użytkownicy, którzy wciąż korzystają z instrumentów szklanych (np. hydrometrów). Według naszych specjalistów od gęstości z działu pomiarów jest to ogromny rynek.

Firma Anton Paar wprowadziła właśnie do obiegu prawdziwy hit w segmencie autonomicznych urządzeń stołowych, których nie można poszerzać o inne mierzalne parametry. Urządzenie DMA™ 1001 jest zgodne ze wszystkimi standardami dyktowanymi przez przemysł. Wszystko to jest oferowane w atrakcyjnej cenie, która chociaż znacznie przewyższa wartość zwykłych prezentów, to i tak nie ma sobie równych w zestawieniu z ofertą naszej konkurencji. Zgodnie ze słowami specjalisty ds. produktów, Pani Sattler, klienci mogą liczyć też na hojne  rabaty: „DMA™ 1001 to najtańszy 4-cyfrowy przyrząd pomiarowy na rynku”.

Obecnie obsługa urządzeń jest bardzo wygodna. Może korzystać z nich praktycznie każdy, a inteligentne konstrukcje eliminują źródła błędów. „Pierwsze instrumenty pokazywały wyłącznie dane związane z drganiami, a gęstość trzeba było obliczać samodzielnie. Teraz urządzenia są obsługiwane za pomocą ekranów dotykowych, a do przetwarzania danych można wybierać różne interfejsy i łączyć mierniki z nowoczesną infrastrukturą laboratoryjną” – wyjaśnia będący specjalistą w tej dziedzinie Siegfried Hold. Najlepsze urządzenia modułowe można rozszerzać do kompletnych rozwiązań pomiarowych.

Lider na rynku

Jeśli chcesz sprawdzić pełny zakres informacji, konieczne jest zastosowanie wysokiej klasy urządzenia pomiarowego. Modele DMA™ 4100 M, DMA™ 4500 M oraz DMA™ 5000 M można rozbudowywać do stacji pomiarowych, które wyświetlają nie tylko gęstość, ale również współczynnik załamania, skręcalność optyczną, lepkość oraz zawartość tlenu, dwutlenku węgla i alkoholu. W razie potrzeby odbywa się to automatycznie. „5-cyfrowe urządzenie DMA™ 4500 M to najlepiej sprzedający się miernik gęstości, który absolutnie zdominował światowy rynek” — mówi Hold, specjalista ds. produkcji. Urządzenia te wyróżniają się bardzo długą żywotnością i są powszechnie stosowane w branży napojów, farmaceutycznej, chemicznej i perfumeryjnej. Specjalnie z myślą o analizach napojów bezalkoholowych, firma Anton Paar wprowadziła do oferty urządzenie SDA M, które wykorzystuje prędkość dźwięku do określania stopnia inwersji (procesu starzenia się) cukru w napojach. Inną opcją jest urządzenie DSA 5000 M, które poza gęstością próbki mierzy również prędkość dźwięku, dzięki czemu możliwe jest scharakteryzowanie mieszanin trójskładnikowych (dwa stężenia w jednym roztworze; np. alkoholu i cukru w wodzie).

Z otworu wiertniczego

Urządzenie DMA™ 4200 M będzie wkrótce dostępne z przetwornikiem z metalu Hastelloy, który jest w stanie mierzyć gęstość przy ciśnieniach do 500 barów i temperaturach do 200°C. Grupą docelową tego urządzenia jest przemysł naftowy. „Ropa naftowa pompowana jest bezpośrednio do zbiornika ciśnieniowego w otworze wiertniczym, a następnie analizowana w laboratorium za pomocą urządzenia DMA™ 4200 M. Analiza odbywa się w takich samych warunkach ciśnieniowych i temperaturowych, jakie występują w złożach ropy głęboko pod powierzchnią ziemi” — wyjaśnia menedżer produktu, Barbara Klug-Santner. Zamówienia zaczęły do nas napływać jeszcze przed wypuszczeniem produktu na rynek.

Jeśli nie masz w planach rozbudowywania swojego biznesu do wielkich rozmiarów i decydujesz się rozkręcić swój browar na palniku kuchennym, zainteresuje Cię model EasyDens. Kontrola ekstraktu i cukru możliwa jest również przy użyciu niedrogich urządzeń klasy podstawowej, które wyświetlają wyniki w rewelacyjnej aplikacji na telefony komórkowe. EasyDens umożliwia przyrządzenie doskonałego wywaru w domu. Urządzenie dostępne jest w sklepie internetowym Anton Paar i jest bardzo proste w użyciu. To jednak inna historia.

KRÓTKA HISTORIA POMIARÓW GĘSTOŚCI

Pomiary gęstości (jako iloraz masy i objętości) sięgają czasów Archimedesa (żyjącego od 287 do 212 r. p.n.e. na Sycylii) oraz opracowanej przez niego zasady Archimedesa. Precyzyjne pomiary były możliwe od momentu, gdy Abu Raihan Biruni (żyjący w Afganistanie od 973 do 1048 roku) zaprojektował pierwszy szklany piknometr. Ta „butelka gęstości” o znanej objętości jest napełniania i ważona wraz z roztworem pomiarowym. Gęstość można obliczyć na podstawie masy i objętości.

Hydrometry z precyzyjną podziałką istnieją od XVIII wieku. Zanurzają się one na różne głębokości zależnie od gęstości cieczy. Gęstość wskazywana jest przez skalibrowaną podziałkę tego wrażliwego szklanego narzędzia. Zarówno piknometry, jak i hydrometry są dzisiaj stosowane na szeroką skalę.

Firma Anton Paar zaprezentowała pierwszy cyfrowy gęstościomierz wykorzystujący metodę oscylacyjną z rurką U w roku 1967. Rurka U (filigranowa rurka ze szkła) napełniana jest próbką, a następnie poddawana elektronicznej stymulacji, aby wywołać oscylację. Urządzenie oblicza gęstość, która jest zależna od częstotliwości naturalnej oscylacji rurki U.

W roku 1981 wprowadzono na rynek pierwszy ręczny miernik gęstości DMA™ 35, który zdobył nagrodę „Austrian Innovation Award”. W 2017 r. firma Anton Paar zaczęła stosować nową technologię pomiarową. Zamiast ciągłej oscylacji przy maksymalnej amplitudzie, oscylator może teraz swobodnie wibrować (oscylacja zanika) zanim zostanie ponownie pobudzony (opatentowana Pulsed Excitation Method). Na podstawie drgań i zanikania przyrząd uzyskuje jeszcze dokładniejsze wyniki pomiarów.

Nowe, zaawansowane urządzenia wykrywają oddziaływanie fałszujących pęcherzyków powietrza oraz cząsteczek i kompensują wpływy powodowane lepkością próbki i zmianami temperatury.

POMIARY GĘSTOŚCI W ANTON PAAR

Oscylator Y: Najdokładniejsze narzędzie z precyzyjną kontrolą temperatury potrzebuje przeciwwagi, aby skompensować drgania w środowisku.

Oscylator W: Najmniejszy rezonator do przenośnych narzędzi o mniejszej dokładności.

Oscylator X: Drga przy wyższej częstotliwości, a więc ulega większym wpływom powodowanym lepkością mierzonego medium. Nie wymaga żadnej przeciwwagi i sprawia, że urządzenia są bardziej kompaktowe.

Produkcja oscylatorów jest kluczową kompetencją Anton Paar. Najlepsze szklane oscylatory Y są prawie w całości ręcznie produkowane w zakładzie Anton Paar w Graz. Objętość pomiarowa filigranowych oscylatorów wynosi od jednego do dwóch mililitrów. Jeśli wymaga tego dane zastosowanie, oscylacyjna rurka U wykonywana jest z metalu. Na przykład, gdy agresywne chemicznie substancje mają zostać zmierzone pod wysokim ciśnieniem.