La densité peut être mesurée de manière analogue à l'aide d'hydromètres en verre ou de pycnomètres. Cet article compare les méthodes classiques aux mesures utilisant des densimètres numériques.
Comparaison de la mesure de la masse volumique analogique et numérique
Temps pour la mesure et le nettoyage
mesure de la masse volumique analogue
Le temps nécessaire pour une mesure, y compris le nettoyage, est d'environ 10 minutes ou plus dans la mesure de densité analogue. Les hydromètres nécessitent que l'échantillon soit versé dans un cylindre de mesure, tandis qu'il doit se stabiliser avant que vous puissiez lire le résultat sur l'échelle et suivre les étapes nécessaires. Pour les pycnomètres, le remplissage exact de la fiole et la régulation de la température par un bain d'eau sont la partie la plus chronophage du travail. Le nettoyage peut également prendre beaucoup de temps car l'échantillon doit être retiré de surfaces assez grandes avec un agent de nettoyage approprié.Mesure de la densité numérique
Pour la mesure de la densité sur un appareil numérique, l'échantillon est généralement sorti du conteneur de stockage à l'aide d'une seringue, qui est ensuite directement attachée à l'adaptateur de remplissage de l'instrument. Les instruments portables aspirent même l'échantillon dans la cellule de mesure directement depuis le conteneur de stockage via une pompe intégrée. La température est soit contrôlée par l'appareil, soit l'influence compensée par le logiciel. Le nettoyage se fait en remplissant plusieurs millilitres de solvant approprié – et les instruments de paillasse disposent même d'une pompe à air pour sécher la cellule de mesure après le nettoyage. Un total de 3 minutes par mesure, nettoyage inclus, est réaliste.
Risque d'erreurs
mesure de la masse volumique analogue
Pour les hydromètres, il n'existe pas de procédure opérationnelle standard commune définie, par exemple, il n'y a pas de règle spécifique concernant la manière dont le résultat doit être lu, que ce soit en regardant par le haut, par le bas ou directement sur l'échelle. Différents utilisateurs obtiennent différents résultats. De plus, la correction manuelle de la température via les tableaux donnés est sujette à des erreurs de lecture. Les pycnomètres sont toujours ajustés avec le bouchon en verre respectif, donc les mélanger entraînerait également des mesures incorrectes. La densité est calculée via une formule, par laquelle la plupart des opérateurs utilisent un PC pour calculer la densité.Mesure de la densité numérique
La température est soit contrôlée par l'appareil, soit l'influence compensée par le logiciel. La seule condition préalable à une mesure réussie est d'assurer un dégazage approprié de l'échantillon avant la mesure, ce qui est également requis pour les méthodes de mesure de densité analogiques. La plupart des instruments de banc fournissent également une détection automatique des bulles pour éliminer complètement toute erreur de l'utilisateur.Montant d'échantillon requis
mesure de la masse volumique analogue
La quantité d'échantillon requise pour les méthodes de mesure de densité analogues comme la mesure par hydromètre dépend de la précision requise. Des hydromètres bon marché et inexactes avec une large plage de mesure nécessitent environ 150 mL d'échantillon. Pour une mesure d'alcool homologuée avec une précision de 0,1 %v/v, environ 300 mL d'échantillon sont nécessaires car l'appareil de mesure en verre est également plus grand et doit flotter dans l'échantillon. La question de la quantité d'échantillon est particulièrement pertinente pour les échantillons qui ne doivent pas être remis dans le conteneur d'échantillon après mesure en raison du danger de contamination microbiologique (par exemple, moût / vin) car une grande quantité d'échantillon doit être éliminée. Les pycnomètres sont disponibles en différentes tailles, les volumes d'échantillons étant généralement définis dans les normes d'exploitation respectives. Des volumes d'environ 25 mL à 30 mL sont très courants.Mesure de la densité numérique
Un densimètre numérique nécessite généralement environ 2 mL d'échantillon. Si un changeur d'échantillons automatique est utilisé ou si l'échantillon est prélevé directement dans le réservoir avec un instrument portable, il faut considérer que plusieurs millilitres sont captés dans les tuyaux d'échantillonnage.
Documentation & traçabilité
mesure de la masse volumique
Avec des méthodes de mesure de densité analogiques (hydromètres et pycnomètres), des notes manuelles doivent être prises pour la documentation. La procédure d'écriture manuelle soulève également la question de l'influence de l'utilisateur qui ne pourrait être surmontée qu'avec l'aide de l'intégrité à deux personnes.Mesure de la masse volumique numérique
En raison du fait que les densimètres numériques modernes permettent aux utilisateurs d'entrer des identifiants d'échantillons, les résultats mesurés ne sont pas seulement enregistrés sur l'appareil mais même attribués au nom de l'échantillon. Documentation archivée et traçabilité des données L'exportation et l'impression des données se font généralement via Bluetooth, USB ou Ethernet. De nombreux instruments de paillasse offrent la possibilité d'une gestion des utilisateurs, d'une signature électronique et d'une fonction de journalisation pour tous les changements effectués sur l'instrument. Cela répond aux exigences de traçabilité, par exemple pour l'industrie pharmaceutique et alimentaire.Traitement de l'influence de la température :
mesure de la masse volumique
Contrairement aux méthodes de mesure de densité numérique, une mesure avec un hydromètre nécessite toujours une mesure de température séparée sur l'échantillon. Certains hydromètres ont un thermomètre déjà intégré. Le résultat mesuré et la température sont utilisés pour rechercher manuellement la valeur corrigée dans un tableau donné. Cette étape est sujette à des erreurs de lecture. Pour une mesure avec un pycnomètre, la température de l'échantillon doit être contrôlée via un bain d'eau pendant une période de temps définie pour garantir un équilibre thermique complet.Mesure de la densité numérique
Les appareils portables offrent la possibilité d'une compensation automatique de l'influence de la température sur le résultat, ce qui signifie que l'échantillon est mesuré à la température donnée, par exemple 27 °C, mais que le résultat final est affiché pour une température de référence au choix de l'utilisateur, par exemple 20 °C. Ce qui est requis, c'est que l'utilisateur calcule le coefficient de température de votre échantillon une fois. Les densimètres de paillasse vont un pas plus loin : ils ont un thermostat Peltier et chauffent ou refroidissent automatiquement l'échantillon à la température requise dans une très large plage.Plages de mesure
mesure de la masse volumique
En raison de sa taille limitée, plus un hydromètre est précis, plus la plage de mesure qu'il couvre sera petite, car il n'y a qu'un espace limité sur l'échelle. Cela entraîne la nécessité de plus d'un hydromètre pour chaque application (par exemple, un ensemble de 20 hydromètres pour couvrir toute la plage d'alcool pertinente de 0 %v/v à 100 %v/v si la précision requise est de 0,1 %v/v).Mesure de la densité numérique
Les méthodes de mesure de densité numérique remplacent toujours plus d'un hydromètre, car il n'y a aucune limitation concernant la plage de mesure. Si les utilisateurs, par exemple, ont l'intention de mesurer l'alcool, un densimètre peut couvrir de 0 %v/v à 100 %v/v.
Gestion de différentes unités de mesure
mesure de la masse volumique
Lors de la mesure de différents échantillons selon différentes unités de mesure (par exemple, alcool, Brix, SG), un hydromètre pour chaque unité de mesure est requis. Avec un pycnomètre, les utilisateurs calculent toujours la densité dans un premier temps et doivent ensuite consulter un tableau de densité / concentration pour voir quelle est la concentration. C'est à ce moment que des erreurs de lecture peuvent potentiellement se produire.Mesure de la densité numérique
La plupart des méthodes de mesure de densité numérique ont les unités de concentration les plus importantes et les paramètres spécifiques au produit pré-installés, donc les utilisateurs doivent passer à une autre unité et peuvent mesurer différents types d'échantillons selon différentes unités de mesure. Pour toutes les unités de mesure installées, un instrument numérique fournira toujours la plage de mesure complète pertinente.Raison 8 : Robustesse et espérance de vie
mesure de la masse volumique analogue
En raison de leur conception, les hydromètres en verre sont très susceptibles de tomber des tables et de se casser.Mesure de la densité numérique
De nombreuses méthodes de mesure de la densité numérique ont des cellules de mesure en verre. Cependant, soit ils sont conçus comme un instrument de laboratoire qui aura une position stable et fixe sur la paillasse, soit ils peuvent être équipés de mesures de protection appropriées – comme des boîtiers de protection ou des sangles de transport – pour garantir qu'ils résistent aux chocs et aux coups.Mesure des échantillons visqueux
mesure de la masse volumique analogue
Utiliser un dispositif de mesure flottant avec des échantillons visqueux n'est pas convivial, ni ne produit des résultats répétables. Chauffer l'échantillon visqueux aide à garantir une manipulation plus facile, mais rend nécessaire de compenser le résultat mesuré manuellement via le tableau de correction.
Remplir un flacon pycnomètre – y compris la capillaire dans le bouchon – avec un fluide visqueux est un défi. C'est le point où les limites des méthodes de mesure de densité analogiques sont atteintes.
Mesure de la densité numérique
Les instruments numériques offrent la possibilité de chauffer l'échantillon jusqu'à une température où la viscosité diminue et facilite la mesure. Il existe également des changeurs d'échantillons chauffés, qui incluent des tuyaux chauffants, les rendant adaptés à des échantillons comme le pétrole brut ou le fioul lourd. Pour des échantillons comme le bitume ou l'asphalte, des densimètres spéciaux capables de mesurer l'échantillon jusqu'à 200 °C sous pression sont utilisés, qui sont préchauffés dans le four avant de les mesurer. De plus, avec les appareils portables, les utilisateurs doivent toujours chauffer l'échantillon manuellement et s'assurer d'être rapides afin qu'aucun échantillon ne gèle dans la cellule de mesure. Tous les densimètres numériques modernes fournissent une correction de viscosité du résultat mesuré, ce qui signifie que l'influence de la viscosité sur le résultat est détectée et corrigée par le logiciel.
