Wagosuszarki laboratoryjne i technologiczne

Wagosuszarka to podstawowy przyrząd służący do oceny, jakości i trwałości produktu w oparciu o wyznaczenie zawartości wody. Oznaczanie wilgoci ma bardzo duże znacznie praktycznie w każdej gałęzi przemysłu. Przemysł spożywczy, rolnictwo, produkcja artykułów przemysłowych i chemii budowlanej bardzo często uwzględniają w swoich procedurach technologicznych poziom zawartość wody w produkcie czy surowcu.

W zależności od branży wartość zawartości wody w poszczególnych produktach może pełnić różną rolę. W przemyśle spożywczym woda ma duży wpływ na trwałość produktów. Zbyt duża zawartość wody może spowodować nadmierny rozwój mikroflory, co może w konsekwencji prowadzić do szybszego psucia się produktu. W rolnictwie zawartość wody wpływa na wartość handlową skupowanych towarów od rolników gdyż każdy dodatkowy procent zawartości wody powyżej normy dla skupujących są to straty.

Należy zwrócić uwagę, że woda w produktach może występować w dwóch postaciach, jako woda związana, która jest nierozerwalnie związana z produktem i jest to woda występująca w strukturach produktu oraz woda, która znajduje się na powierzchni produktu i nie jest w żaden sposób związana z jego budową.

Wagosuszarka została opracowana w celu skrócenia procesu określania zawartości wilgoci w stosunku do metody suszarkowej. Poprawne wykonanie pomiaru zawartości wilgoci metodą tradycyjną wymaga zastosowania wagi analitycznej oraz suszarki laboratoryjnej. Czas badania próbki w tej metodzie zwykle trwa kilka godzin.

Wagosuszarka to połączenie dwóch urządzeń w jednym, dzięki czemu czas badania próbki skrócony został do kilkunastu minut. Warto pamiętać, że określanie wilgoci za pomocą suszarki jest dokładniejszą metodą a stosując wagosuszarkę należy tak dobierać parametry suszenia żeby wynik badania był zbliżony do wyniku metody suszarkowe. Można przyjąć, że wagosuszarka to urządzenie technologiczne do szybkiego określania zawartości wilgoci. Dodatkową zaleta stosowania wagosuszarki jest posiadanie jednego urządzenia, zamiast dwóch: wagi analitycznej i suszarki ( aspekt ekonomiczny) oraz prostej obsługi niewymagającej odważania na wadze analitycznej próbki materiału badanego przed suszeniem i po suszeniu.

Obsługa wagosuszarki jest stosunkowo prosta i nie wymaga wysokokwalifikowanej kadry do jej obsługi. Po kilkuminutowym szkoleniu, każdy pracownik poradzi sobie z jej obsługą. Wagosuszarka jest też bardziej odporna na udary mechaniczne i niewłaściwą obsługę niż waga analityczna, dlatego, że mechanizm jej jest specjalnie zabezpieczony i zabudowany natomiast stosowanie jednorazowych szalek zwanych również tackami aluminiowymi, do wagosuszarki umożliwia zachowanie jej w czystości.

Wagosuszarka zasada działania

Wagosuszarki znajdują się w ofercie wielu producentów w tym: wagosuszarki AXIS serii ATS i AGS, OHAUS z modelami MB, Sartorius z modelami MA oraz RADWAG podobnie jak Sartorius z modelami MA. Pomiar wilgotności za pomocą wagosuszarki odbywa się metodą grawimetryczną, co oznacza, że obliczana jest na podstawie różnicy masy badanej próbki przed i po suszeniu. Wagosuszarki nie są w stanie rozpoznać, jaka woda w danym momencie jest odparowywana, więc wyniki, jaki otrzymujemy po zakończeniu suszenia dotyczy zarówno tej wody związane z budową komórkową jak również wodą, która znajduje się na powierzchni. Wszystkie pomiary w większości wag suszarek opierają na bardzo prostym wzorze gdzie wynikiem jest zawartość wilgoci:

Gdzie:

m1 to masa próbki przed suszeniem

m2 to masa próbki po suszeniu

%M to zawartość wilgoci w produkcie.

Wagosuszarki do oznaczenia wilgotności wykorzystują temperaturę w związku, z czym w urządzeniach w zależności od modelu, w komorze grzewczej znajduje się różne promienniki:

• grzałka metalowa,
• szklany halogen
• promienniki podczerwieni

Z punktu widzenia użytkowego wymienione źródło ciepła spełniają te same funkcje, różnice wynikają głównie ze sposobu nagrzewania i oddawania temperatury. Przyjmuje się, że w przemyśle spożywczym dla bezpieczeństwa powinno używać się głównie grzałek metalowych, aby elementy szklane nie dostały się do pożywienia. Oprócz standardowych metod ogrzewania za pomocą halogenów są również producenci, którzy w swoich urządzeniach używają mikrofal. Taką wagosuszarkę ma w swojej ofercie np. firma Sartorius.

Wagosuszarka to precyzyjny przyrząd pomiarowy, dlatego ważne, aby zadbać o właściwe warunki środowiskowe w miejscu gdzie będzie ustawione urządzenie. Pomieszczenie, w którym będzie stała wagosuszrka powinno być wolne od drgań a stół lub blat powinny być stabilne. Należy również wyeliminować ewentualne podmuchy mogące mieć wpływ na mechanizm wagosuszarki.

Kolejnym czynnikiem, na który należy zwrócić uwagę jest zapewnienie w miarę stałej temperatury w pomieszczeniu. Zbyt wysoka temperatura może mieć bezpośredni wpływ na samą próbkę jeszcze przed procesem suszenia, przez co sam wynik pomiaru w wagosuszarce może być przekłamany. Duża wilgotność jest kolejnym czynnikiem mogący powodować przekłamania w ostatecznym wyniku szczególnie w przypadku próbek bardzo mocno pochłaniających wilgoć.

Wagosuszarki ze względu na zastosowany precyzyjny układ pomiarowy powinny być cały czas podłączone do prądu, aby urządzenie było zawsze przed pomiarem wygrzane. Przystępując do pomiaru należy sprawdzić czy wagosuszarka jest wypoziomowana i jeśli pęcherzyk powietrza nie jest umieszczony centralnie na środku poziomiczki to za pomocą nóżek należy wyregulować. Po uruchomieniu wagosuszarki na wyświetlaczu powinny pokazać się same zera a jeśli jest inaczej wagosuszarkę należy wyzerować za pomocą odpowiedniego przycisku. Kolejnym etapem jest zaprogramowanie wagosuszarki.

Do wyboru mamy różne parametry wagosuszarki, które należy ustawić. Najważniejszym z nich jest temperatura suszenia, która w zależności od modelu wagosuszarki może osiągać temperaturę max do 160°C , w wybranych modelach wagosuszarka posiada podwyższony zakres temperatury do 250°C. Przy doborze temperatury suszenia najczęściej użytkownik kieruje się wymaganiami norm branżowych lub w oparciu o własne doświadczenie. Ustawienie temperatury należy przeprowadzać doświadczalnie, ponieważ zbyt duża temperatura w przypadku niektórych produktów może doprowadzić do ich spalenia a co za tym idzie pożaru natomiast zbyt niska temperatura z kolei może spowodować, że próbka będzie niedosuszona.

Profile suszenia ustawia się, aby mieć nadzór nad samym procesem określania wilgotności. W zależności od wytycznych normy oraz rodzaju produktu można zastosować 4 profile suszenia:

1. Profil łagodny: umożliwia ustawienie czasu, w jakim zadana temperatura ma być osiągnięta
   
   
   
   
2. Profil standardowy: gdzie ustawiana jest tylko temperatura (wykorzystywany przez 90% użytkowników – najczęściej stosowany profil
   
   
   
   
3. Profil schodkowy lub krokowy: temperaturę ustawia się w zależności do czasu, w jakim mają być osiągnięte
   
   
   
   
4. Profil szybki: temperatura narasta bardzo szybko powyżej wartości zaprogramowanej a następnie powoli opada i zatrzymuje się na poziomie zadanym.
   
   

Kolejnym elementem, który ma wpływ na suszenie jest sposób zakończenia. Proces suszenia możemy zakończyć ręcznie poprzez naciśnięcie przycisku stop na klawiaturze wagosuszarki, czasowo gdzie ustawiamy czas zakończenia najczęściej podając minuty oraz automatyczny sposób zakończenia gdzie wagosuszarka poprzez ciągłe próbkowanie oraz określony ubytek masy w przeciągu określonego czasu jest w stanie uznać, że próbka jest wysuszona i proces suszenia ulega zakończeniu.

Jak szybko dobrać parametry suszenia na wagosuszarce?

Jedną z nowości, które w swojej wagosuszarce wprowadziła firma OHAUS w modelu MB120 jest unikalny program SmartGuide ułatwiający dobór optymalnych parametrów suszenia próbki. Program automatycznie analizuje próbkę i tworzy metodę, upraszczając proces tworzenia i eliminując konieczność zgadywania początkowej konfiguracji. Po przeprowadzonej analizie za pomocą tej metody otrzymujemy gotowe parametry suszenia, które możemy zapisać do biblioteki metod w pamięci wagosuszarki. Poniżej przykładowe okno programu SmartGuide firmy OHAUS: