Applicazioni industriali degli analizzatori di umidità

Andy Tay, PhD è uno scrittore scientifico freelance con sede a Singapore. Può essere contattato all'indirizzo [email protected].

Il controllo del contenuto di acqua è essenziale in molte applicazioni biologiche e chimiche, tra cui alimenti, prodotti farmaceutici e lavorazione degli idrocarburi. Un analizzatore di umidità viene utilizzato per quantificare il contenuto di acqua. Tuttavia, a seconda dello stato (solido, liquido o gassoso) dei campioni, sono necessari metodi diversi. In questo articolo esploreremo l'uso degli analizzatori di umidità per varie applicazioni di controllo qualità.

Il controllo dell’umidità negli alimenti è fondamentale perché troppa umidità può favorire la crescita di microbi dannosi, mentre troppo poca umidità può influenzare la consistenza e il gusto del cibo.

Il contenuto di acqua negli alimenti solidi o semisolidi può essere misurato utilizzando analizzatori di umidità con il metodo della perdita all'essiccazione. In questo metodo, il campione viene pesato, essiccato e pesato nuovamente. La differenza di peso è la massa dell'acqua. Ciò è possibile grazie agli analizzatori di umidità dotati di una bilancia elettronica di precisione e di un vassoio per campioni circondato da un elemento riscaldante. L'intero processo può essere automatizzato e con l'uso di un microprocessore il riscaldamento può avvenire in modo rapido e uniforme.

Le aziende farmaceutiche devono garantire prodotti coerenti. I farmaci sotto forma di pillole si agglomereranno o perderanno la loro bioattività con troppa umidità. Con troppo poca umidità, potrebbero perdere forma e forma. La coulometria Karl Fischer è comunemente utilizzata per applicazioni farmaceutiche. Implica la conversione dello iodio solido (nero) in acido iodidrico (incolore) quando lo iodio reagisce con l'acqua. La reazione termina quando non rimane più acqua. Poiché questa reazione dipende dall'acqua, l'umidità atmosferica potrebbe facilmente influenzare i risultati. Pertanto, il sistema viene solitamente eseguito in un contenitore con gas inerti come l'azoto secco. Si noti che la coulometria Karl Fischer può essere utilizzata anche per campioni di liquidi e gas. Il campione liquido può essere iniettato direttamente nella provetta o nella cella di analisi mentre è necessaria una configurazione speciale per i campioni di gas, come nell'industria petrolchimica.

Gli analizzatori di umidità vengono utilizzati in quasi tutte le fasi della lavorazione degli idrocarburi nell'industria del petrolio e del gas. Sono utilizzati per analizzare il contenuto di acqua prima dell'estrazione del gas naturale liquido e per rilevare eventuali tracce di umidità prima della liquefazione del gas naturale liquefatto. Inoltre, poiché l'umidità può influenzare le prestazioni dei catalizzatori di raffinazione, viene utilizzato un analizzatore di umidità per prevenire la contaminazione del catalizzatore durante la raffinazione del petrolio. Più a valle, il controllo dell’umidità è essenziale per la produzione petrolchimica (come polimeri e gomma) per il controllo di qualità delle proprietà dei materiali come la viscosità.

A causa della natura preziosa degli idrocarburi, per misurazioni più accurate vengono utilizzati analizzatori di umidità con cristallo di quarzo igroscopico. Sulla base delle differenze nella frequenza vibrazionale dei cristalli di quarzo e confrontandola con una curva di calibrazione, è possibile determinare il contenuto di acqua nel campione di gas.

Il contenuto di acqua nei campioni può essere determinato mediante meccanismi che comportano cambiamenti di colore, massa, luce e persino segnali elettrici. Oltre alle applicazioni discusse, gli analizzatori di umidità vengono utilizzati in molti altri settori come quello dei semiconduttori, della produzione di carta e della lavorazione dei metalli. Questo strumento è molto utile per fornire il controllo di qualità per garantire la coerenza del prodotto.