Schnelle Messungen der Wasseraktivität mit dem Rotronic AwQuick Algorithmus

Einführung

Messungen der Wasseraktivität werden in vielen Branchen als kritische Qualitäts- oder Kontrollmessungen eingesetzt. Der Hauptvorteil von Wasseraktivitätsmessungen besteht darin, dass sie schnell Ergebnisse liefern. Mikrobielle oder physikalische Tests können viele Tage dauern oder hochspezialisierte Geräte erfordern, während die Wasseraktivität innerhalb von 10-60 Minuten Ergebnisse liefern kann, was eine hervorragende Investitionsrentabilität gewährleistet. Doch selbst diese Messgeschwindigkeit kann bei schnellen Prozessen problematisch sein. Deshalb bieten alle Rotronic Wasseraktivitätsprodukte die Möglichkeit, unseren AwQuick-Algorithmus zu verwenden. In diesem Blog wird der Algorithmus und seine Anwendung erklärt.

Grundkonzept

Der Rotronic AwQuick Algorithmus zur Wasseraktivitätsmessungs liefert eine genaue Vorhersage der Wasseraktivität einer Produktprobe, lange bevor das tatsächliche Gleichgewicht erreicht ist.

Die Grundidee besteht darin, den Äquilibrierungsprozess der Probe zu überwachen, um schnell eine mathematische Annäherung zu entwickeln, die wiederum für eine frühzeitige Vorhersage des Endergebnisses des Prozesses verwendet wird.

Die zugrunde liegende Annahme ist, dass der Äquilibrierungsprozess verschiedener Proben desselben Produkts demselben Muster folgt, wenn die Proben während der Messung denselben Bedingungen ausgesetzt sind.

AwQuick verwendet ein bereits vorhandenes mathematisches Modell des Probenausgleichsprozesses. Wenn eine Probe in einer Wasseraktivitätsstation äquilibriert wird, werden die aus der Probe gewonnenen Feuchtigkeitsdaten in regelmäßigen Abständen abgelesen. Die Parameter, die das mathematische Modell der Probe definieren, werden auf der Grundlage dieser Daten berechnet. Zu diesem Zweck wird eine Kurvenanpassungsmethode verwendet.

Mit jedem neuen Datenpunkt wird eine völlig neue Berechnung durchgeführt. Jede Berechnung führt zu einer Vorhersage des Gleichgewichtswertes der Feuchtigkeit. Ein Stabilitätstest bewertet die aufeinanderfolgenden Vorhersagen und bestimmt, wann der Vorhersageprozess beendet werden kann.

Vorbereitung auf die AwQuick-Messung

Bevor Sie mit der AwQuick-Messung beginnen, ist es wichtig, die Schritte unter "Durchführung einer Wasseraktivitätsmessung (aw)" zu befolgen. Darüber hinaus ist es bei der Durchführung von Wasseraktivitätsmessungen wichtig, dass die zu messenden Proben auf Raumtemperatur konditioniert werden (ca. 23-25 °C oder 73-77 °F), insbesondere bei nicht temperaturgesteuerten Messgeräten wie dem HC2A-AW(-USB) und AwEasy. Die Konditionierung der Proben auf eine konstante Temperatur trägt dazu bei, genaue und zuverlässige Messwerte der Wasseraktivität zu erhalten.

Darüber hinaus ist die regelmäßige Kalibrierung des Geräts zur Messung der Wasseraktivität von entscheidender Bedeutung. Durch die Kalibrierung wird sichergestellt, dass das Gerät genaue und präzise Messwerte liefert. Regelmäßige Überprüfungen und Kalibrierungen tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit der Messungen auf Dauer zu erhalten.

Einrichten der AwQuick-Messung

Alle Rotronic-Geräte haben zwei Eingabeparameter für den AwQuick-Modus: Temperaturstabilität und Verweilzeit. Die Temperaturstabilität ist in °C pro Minute definiert und wird üblicherweise in der Standardeinstellung von 0.1°C/min (für das HygroLab und AwEasy) angegeben. Dies bedeutet, dass die Temperatur um nicht mehr als 0,1 °C pro Minute schwanken sollte, damit die Messung abgeschlossen werden kann.

Gleichzeitig ist eine Verweilzeit erforderlich, die Minuten als Parameter verwendet und benötigt wird, bevor der AwQuick-Algorithmus den Messvorgang einleiten kann. Die Verweilzeit ist ebenfalls (für HygroLab und AwEasy) auf 4 Minuten voreingestellt, was ein guter Richtwert für die erste Messung im AwQuick-Modus ist und dann als Grundlage für die Optimierung zukünftiger Messungen dienen kann.

Ermittlung der richtigen Verweildauer für die AwQuick-Messung

Bei der Wasseraktivität hängt die Geschwindigkeit, mit der ein Produkt Feuchtigkeit abgibt oder aufnimmt, von mehreren Faktoren ab, unter anderem von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produkts. Diese Faktoren beeinflussen, wie schnell das Produkt ein Gleichgewicht mit der Umgebung erreicht, was sich auf die gesamte Wasseraktivität auswirkt. Aus diesem Grund kann die Verweilzeit für die AwQuick-Messung für die verschiedenen Produkte angepasst werden.

In mehr als 90 % aller Fälle ist die Verweilzeit von 4 Minuten ausreichend, aber es gibt einige wenige Fälle, in denen dies nicht der Fall ist. Für diese Fälle ist es möglich, die Verweilzeit anzupassen. Um festzustellen, ob die AwQuick-Messung so genau wie möglich ist, sollten die folgenden Schritte durchgeführt werden:

1. Messen Sie Ihre Probe mit der AWE-Standardmessung:

   

   Bei dieser Messung wird die Wasseraktivität Ihrer Probe durch Abwarten des Gleichgewichts gemessen. Diese Messung dauert am längsten (bis zu 45-60 Minuten), ist aber am genauesten. Das Ergebnis dieser Messung dient dann als Referenzwert für die AwQuick-Messung.

2. Starten Sie die erste AwQuick-Messung:

   Für die erste AwQuick-Messung sollte, wie oben erwähnt, die Standardeinstellung von 0,1°C/min für die Temperaturstabilität und 4 Minuten für die Verweilzeit gewählt werden. Während der Messung wird jeder der neuen Datenpunkte wiederholt, wobei jedes Mal ein neuer Schätzwert ermittelt wird. Der Vorgang wird abgebrochen, wenn drei aufeinanderfolgende Schätzungen um weniger als 0,04 %rF voneinander abweichen.

3. Bewerten Sie die AwQuick-Messung:

   Um die AwQuick-Messung korrekt zu bewerten, muss die Messungenauigkeit des AwQuick-Algorithmus berücksichtigt werden, die ±0,005 aw im Vergleich zur Standard-AWE-Messung beträgt. Das bedeutet, wenn die Standard-AWE-Messung ein Ergebnis von 0,753 aw ergibt, sollte die AwQuick-Messung mindestens 0,748 aw oder höchstens 0,761 aw betragen.

   Sollte dies nicht der Fall sein, verlängern Sie die Verweilzeit, sorgen Sie für eine gute Temperaturstabilität und bewerten Sie die AwQuick-Messung erneut.

Der AwQuick-Algorithmus von Rotronic ist ein nützliches und zuverlässiges Werkzeug für die Vorhersage der Wasseraktivität, da er einen frühzeitigen Einblick in den Gleichgewichtszustand einer Probe bietet und somit eine schnelle Entscheidungsfindung ermöglicht.

Durch die Nutzung eines bereits vorhandenen mathematischen Modells und von Echtzeitdaten erstellt AwQuick schnelle und verlässliche Prognosen. Während die Standardparameter für viele Fälle geeignet sind, gewährleistet die Flexibilität, die Verweilzeit anzupassen, die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Produkteigenschaften. Regelmäßige Kalibrierung und die Einhaltung von Messprotokollen garantieren zudem die Genauigkeit und Konsistenz der Ergebnisse. Der AwQuick-Algorithmus ist Teil unserer 60-jährigen Geschichte der Feuchte- und Wasseraktivitätsmessung und stellt sicher, dass unsere Geräte auch weiterhin wertvolle Messungen für Branchen liefern, in denen Präzision und Effizienz an erster Stelle stehen.

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