Un nuovo sistema di sensori sviluppato a Saarbrücken, La Germania non solo può controllare attentamente i processi di essiccazione nei forni industriali, ma può fornire misurazioni affidabili dell'umidità dell'aria anche ad alte temperature e in presenza di altri vapori di fondo. Professor Andreas Schütze, il project manager Tilman Sauerwald e il loro team di ricerca presso la Saarland University hanno sviluppato con le aziende partner un sistema di sensori che monitora con precisione l'essiccazione industriale, processi di cottura e cottura. Il nuovo sistema migliora la qualità del prodotto, ottimizza il processo produttivo e riduce il fabbisogno energetico di processo. Il progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di finanziamento prioritario "KMU-Innovativ" del Ministero federale dell'istruzione e della ricerca che promuove la tecnologia innovativa nelle piccole e medie imprese.

Gli ingegneri presenteranno il loro sistema di sensori resistenti al calore dal 1 al 5 aprile alla Hannover Messe di quest'anno (padiglione 2, Stand B46).

Quando il cibo viene cotto o cotto a vapore come parte di un processo di produzione industriale, è importante tenere d'occhio i livelli di umidità. Se il pane o i prodotti da forno perdono troppa umidità o la perdono troppo velocemente, i prodotti finali non avranno le proprietà richieste. Se, d'altra parte, puoi controllare l'umidità nel forno con precisione, i croissant risulteranno perfettamente soffici e il pane avrà una crosta deliziosamente croccante. "Il monitoraggio preciso dell'umidità può avere un effetto cruciale sulla qualità dei prodotti. Conoscere i livelli di umidità ci consente di controllare attentamente la temperatura e i volumi d'aria durante il processo di produzione, e quindi anche risparmiare energia, " afferma il professor Andreas Schütze dell'Università del Saarland, un esperto nel campo dei sensori e della tecnologia di misurazione. Anche le misurazioni precise del contenuto di umidità sono fondamentali durante l'essiccazione del legno, tessili e rivestimenti negli essiccatoi industriali, in particolare per evitare danni ai materiali dovuti al calore.

Quando si effettuano misurazioni dell'umidità è essenziale che le fluttuazioni di temperatura siano registrate con precisione, poiché letture di temperatura errate possono falsificare i dati di umidità. Un altro problema che deve essere affrontato è il fatto che anche altri gas vengono rilasciati alle alte temperature di essiccazione utilizzate nei forni e negli essiccatoi industriali. Per esempio, l'alcol viene emesso durante il processo di cottura e numerosi composti volatili vengono rilasciati quando le vernici oi rivestimenti vengono essiccati o induriti. Fino ad ora, i sensori di umidità convenzionali hanno faticato a monitorare i relativi livelli di vapore acqueo a causa della presenza di queste altre sostanze nell'aria calda. E questi composti nell'aria possono ridurre significativamente la durata dei sensori o addirittura danneggiarli. "In tali casi, parliamo del sensore che diventa avvelenato, " spiega Tilman Sauerwald, scienziato senior nel team di Schütze. Quando tutti questi fattori sono presi insieme, spiega perché i sistemi di misurazione dell'umidità finora disponibili hanno avuto una vita utile breve e sono stati o non particolarmente precisi o molto costosi.

Gli esperti di tecnologia di misurazione della Saarland University hanno sviluppato un sistema di sensori in grado di determinare l'umidità nei forni industriali e negli essiccatori con un'accuratezza molto elevata anche a temperature estreme e in presenza di interferenze di fondo da altri gas. La tecnologia di misurazione utilizzata è complessa, ma fa molto di più che registrare semplicemente dati su singole quantità. "Utilizziamo uno speciale sensore in ceramica in combinazione con uno spettrometro di impedenza a trasformata di Fourier. Questo ci consente di effettuare misurazioni su un'ampia gamma dinamica e ci offre un'eccellente risoluzione su un'ampia gamma di temperature, " spiega Henrik Lensch, un dottorato di ricerca studente nella squadra del professor Schütze.

I ricercatori misurano l'impedenza elettrica (cioè la resistenza al flusso di corrente dipendente dalla frequenza) a frequenze diverse e calcolano da questa la resistenza equivalente e i valori di capacità equivalente, nonché un ampio spettro di altre quantità. "I dati spettrali risultanti vengono quindi sottoposti a un'analisi basata sul modello, " spiega Tilman Sauerwald. L'unità analizzatore utilizza modelli matematici per estrarre quei parametri che sono rilevanti per le misurazioni dell'umidità. L'analizzatore è in grado di identificare e filtrare quei segnali di interferenza che non hanno nulla a che fare con l'umidità. Utilizzando questo approccio, il sistema di sensori può anche identificare quando si verifica una condizione di errore o un guasto.