Chocola ... daar kan niemand van afblijven!

Bij het maken van chocola met special smaakjes spelen flow instrumenten een belangrijke rol

Sandra Wassink
Cover Image

Dit weekend is het het paasweekend! Het is het best verkopende seizoen als je naar chocoladegeschenken kijkt. Als je nu in de supermarkt kijkt, vind je in veel variaties chocolade-eieren, paashazen en bonbons. In ons kantoor hebben we ook al een grote kom gevuld met kleurrijke chocolade-eieren, heerlijk!

En als we het hebben over verschillende smaken chocolade, komen daar onze mass flow meters in beeld.

Productie van chocola

Ik wil je graag meenemen op een trip door de chocoladesector waarbij ik ook aandacht zal besteden aan de trends in smaken. Wie zou hierbij beter als gids kunnen fungeren dan een vrouw hoor ik je denken: 75% van de vrouwen geeft namelijk aan een groot chocoladefan te zijn, terwijl dat bij de mannen 'maar' 68% is.

De chocolademarkt blijft groeien en heeft op dit moment wereldwijd een omvang van $ 100 miljard. En dan te bedenken dat er op die markt in het begin slechts drie keuzes mogelijk waren: melk, puur en witte chocolade. Tegenwoordig lijkt die keuze vrijwel onbeperkt door alle nieuwe en soms exotische smaken.

Chocola is vooral rond de feestdagen een populair cadeau. In vakantieperioden wordt er daarom ook meer chocola verkocht. Gek genoeg ligt de omzetpiek niet bij Valentijnsdag, wat je misschien zou verwachten, maar rond Pasen. Velen van ons zullen ook wel eens chocola voor zichzelf kopen. Niet alleen omdat het lekker is, maar ook vanwege een emotioneel aspect. Chocola kan namelijk een positief effect op je humeur hebben, met name bij jongvolwassenen. Dat is ook een belangrijke reden dat de verkoop van chocola blijft stijgen. De meerderheid van de consumenten kiest overigens voor chocoladevarianten met 'mix-ins' en niet voor de traditionele chocola zonder toegevoegde smaken.

Productie van chocola Productie van chocola

Smaak en textuur

De mondiale chocolademarkt is de afgelopen decennia gekenmerkt door ingrijpende innovaties op het gebied van smaak en textuur. Bij de huidige, inventieve productontwikkelingen gaat de aandacht steeds meer uit naar nieuwe smaken en texturen, zonder dat dit ten koste gaat van de traditionele zoetheid. Niettemin kiezen de meeste consumenten vaak toch gewoon voor ouderwetse chocoladevarianten: 'hazelnoot', 'karamel' en 'amandel' zijn namelijk nog steeds de meest populaire smaken.

Oudere consumenten eten over het algemeen minder chocola. De reden daarvoor is dat zij meer belang hechten aan gezondere voeding. Om deze groep volwassen consumenten weer aan de chocola te krijgen, introduceren bedrijven o.a. chocola met alcoholische smaken en organische ingrediënten of positioneren zij hun producten in het premium-segment (bijv. pure chocolade met limoncello of chocola gevuld met zoete likeuren).

Coriolis-flow-meter dosingblock Doseerunit van een Coriolis-flow-meter om smaken aan chocola toe te voegen

Gezonde levensstijl

Het klinkt wellicht wat tegenstrijdig, maar de nadruk op een gezondere levensstijl (een van de grootste mondiale trends), is tevens verantwoordelijk voor een aanzienlijke groei van de chocolademarkt. En daar zijn goede redenen voor. Chocola, en met name pure chocolade met meer dan 85% cacao, heeft een positief effect op de gezondheid. Zo vermelden verpakkingen van chocola onder andere:

  • 'rijk aan vezels, ijzer, magnesium, koper, mangaan en andere mineralen';
  • 'een belangrijke bron van anti-oxidanten'; en
  • 'minder kans op hart- en vaatziekten'.

Het feit dat mensen bewuster worden van de voordelen van pure chocola voor de gezondheid is een van de redenen dat de consumptie van chocola blijft toenemen. De grotere populariteit van pure chocola heeft er daarnaast toe geleid dat de verkoop van andere varianten eveneens in de lift zit. Mensen willen ook graag nog meer 'gezonde' variaties, zoals suikervrije, glutenvrije, koosjere of fair trade-chocola. Door deze gezondheidsclaims is het aantal variaties in de chocoladesector enorm gegroeid.

Om het gezondheidsimago van chocola te versterken, worden ook steeds vaker functionele ingrediënten aan die chocola toegevoegd. Daarbij kan gedacht worden aan vezels, proteïnen, micronutriënten, energie-boosters (guarana-extract), groene thee-extract of chiazaden.

Cacao

De stijgende vraag naar chocola heeft echter ook een negatieve kant. Er worden jaarlijks zo'n 3 miljoen ton cacaobonen geconsumeerd waarvan meer dan 70% afkomstig is uit vier West-Afrikaanse landen: Ivoorkust, Ghana, Nigeria en Kameroen. Het telen van cacaobonen is echter niet eenvoudig. Na 25 jaar is het economisch nut van de boom ten einde en de grond waarop de bomen staan, is lang niet meer zo vruchtbaar als vroeger. Daarom moeten de bodem en de bomen ingrijpend gesaneerd worden om te voorkomen dat de oogst van cacaobonen dramatisch gaat dalen. Daarnaast brengt de klimaatverandering ook negatieve gevolgen met zich mee.

Dit leidt tot hoge kosten voor grondstoffen en tot instabiele economische omstandigheden in cacaoproducerende landen. Om een tekort in de aanvoer te voorkomen, heeft een aantal gerenommeerde productiebedrijven van chocola besloten in de sanering van de bodem en de bomen te investeren om te zorgen dat er ook in de toekomst voldoende cacao beschikbaar is. En dat die vraag naar cacao zal blijven toenemen, staat buiten kijf: opkomende landen zoals China, India en Rusland verwachten dat hun chocoladeverkopen met 30% zullen toenemen.

Massflow-meters in uw productieproces

Door de enorme toename in de diversiteit van chocoladeproducten, o.a. door het gebruik van smaakstoffen en functionele ingrediënten, worden flowmeters en -regelaars steeds vaker gebruikt in de zoetwarensector. Coriolis flowmeters vormen in combinatie met een doseerpomp dé ideale oplossing voor het toevoegen van smaakstoffen en functionele ingrediënten. Het gebruik van Coriolisinstrumenten voor het doseren van additieven leidt tot minder productie-uitval tussen batches, tot een betere consistentie en kwaliteit van de producten en zorgt ervoor dat ingrediënten traceerbaar zijn.

Download onze brochure (Ultra) low flow Coriolis competence voor de zoetwarensector.

Bekijk de video voor onze oplossing voor het doseren van additieven in de zoetwarensector.

Inductief gekoppeld plasma (ICP) voor milieuanalyse

Inductief gekoppeld plasma (ICP) voor milieuanalyse

Rob ten Haaft
Cover Image

Om gezond te kunnen leven is het wenselijk om de aard en het gehalte van ongewenste chemische elementen in onze omgeving te kennen. Als een gemeente een stuk grond wil saneren om een nieuwe wijk te ontwikkelen, dan is het goed om te weten of er zware metalen of giftige stoffen als arseen in de grond zijn achtergebleven vanuit de vorige bestemming. Maar ook een beheerder van drinkwaterbronnen, oppervlaktewater of viswater wil graag de kwaliteit van zijn water kennen, om na te gaan of er niet teveel ongewenste bestanddelen inzitten die er alsnog uitgehaald moeten worden. En voor een goede luchtkwaliteit moet het gehalte aan sporenelement in de vaste deeltjes die in de lucht zweven, niet te hoog zijn.

Los daarvan: ook buiten het milieuveld zijn er plaatsen waar het handig is om de aanwezige elementen te kunnen identificeren en kwantificeren. Denk aan het vaststellen van de concentratie aan metaal in smeerolie om na te gaan hoe snel een motor slijt, of de concentratie aan meststoffen in landbouwgrond om te bepalen of het nodig is om nog verder te bemesten. Flowmeters- en regelaars spelen ook hierin een betekenis. Als industriespecialist voor de analytische markt leg ik je graag uit hoe dit zit.

Inductief gekoppeld plasma – atomaire emissiespectrometrie, ICP-AES

Het voorgaande laat al zien dat er veel toepassingen zijn waarbij het goed is om te weten welke en hoeveel chemische elementen aanwezig zijn. Nu is ICP-AES een goede analysetechniek om de aard en concentratie van elementen in vaste stoffen, vloeistoffen of gassen te meten. Deze afkorting staat voor inductief gekoppeld plasma - atomaire emissiespectrometrie. Vanwege de hoge nauwkeurigheid tot in het ppb-bereik (deeltjes per miljard) is ICP-AES vooral geschikt om sporenelementen - dus hele lage concentraties - te analyseren. Deze techniek is sterk in het vaststellen van metalen (zoals kwik) en metalloïden (zoals arseen), en vele tientallen elementen kunnen gelijktijdig geanalyseerd worden. Wat gaat er schuil achter deze techniek - en hoe speelt de nauwkeurige toediening van gassen hierin een rol?

Gecontroleerde toevoer van argongas door flowregelaar

Kort gezegd: ICP-AES als elementanalyse maakt gebruik van een inductief gekoppeld plasma (ICP) om aangeslagen ionen en atomen te genereren van de elementen uit het te meten monster, wiens karakteristieke spectrum wordt gemeten met atomaire emissiespectrometrie (AES) wanneer ze terugvallen naar de grondtoestand. De intensiteit van de lijnen in het spectrum is een directe maat voor de concentratie van de elementen in het monster.

Monsters kunnen alleen in vloeibare vorm het ICP-AES-apparaat in. Nu is dat voor water niet zo’n probleem, maar wel voor bodemmonsters en andere vaste stoffen. Hieruit ontsluit je de chemische elementen door het monster op te lossen in een sterk zuur: koningswater, een mengsel van zoutzuur en salpeterzuur. Een peristaltische pomp zuigt de monstervloeistof uit een voorraadvat en transporteert deze naar de vernevelaar, die de vloeistof omzet in een aerosol oftewel nevel. Om de concentratie van de nevel nauwkeurig te regelen - en eventueel te verdunnen - wordt een stroom van argongas aan de vernevelaar toegevoerd met behulp van een flowregelaar. De nevel gaat vervolgens de reactorkamer in, waar het botst op het plasma dat zich al in deze kamer bevindt.

Als je voldoende energie toevoert aan een gas - door er een hoge elektrische spanning overheen te laten gaan met een spoel - dan kunnen elektronen van sommige gasatomen loslaten. Zo houd je, naast de oorspronkelijke gasdeeltjes, een mengsel van negatieve elektronen en positief geladen ionen over. Dit ‘geïoniseerde gasmengsel’ van geladen deeltjes heet een plasma, en zo’n plasma wordt wel gezien als een vierde toestand waarin een materiaal kan voorkomen, naast vast, vloeibaar en gasvormig. Bij ICP vormt argongas de basis voor het plasma, en dit gas moet nauwkeurig worden toegevoerd met behulp van flowregelaars. Het plasma heeft een zeer hoge temperatuur van zo’n 7000 graden Celsius. Omdat het plasma altijd een correcte samenstelling moet hebben, is een nauwkeurige en continue stroom van argongas van belang. En om de buitenwereld tegen deze hoge temperatuur te beschermen wordt er een koelend (argon)gas langs de buitenkant van de reactor geleid.

Regelen van nevel

Als de nevel met de te meten chemische elementen op het plasma botst, dan worden deze elementen ook omgezet in plasma. De elementen nemen hierbij zoveel energie op dat ze in een aangeslagen toestand komen. Zo’n element voelt zich hier echter niet prettig, en wil het liefst terug naar de grondtoestand op een lager energieniveau. Dat gebeurt ook, en bij deze overgang zendt het element straling uit dat karakteristiek is voor het betreffende element. Deze straling valt op een spectrometer, en de intensiteit van de gemeten straling is recht evenredig met het gehalte van het betreffende element in het monster. Aangezien elk element een (voor hem) karakteristieke reeks van golflengtes heeft van de uitgezonden straling, kun je met deze techniek meerdere elementen gelijktijdig identificeren. En als je voor de betreffende elementen een ijkreeks beschikbaar hebt, of een interne standaard hebt meegestuurd in de vernevelaar eerder in het proces, dan kun je deze hoeveelheden ook kwantificeren.

Spectrometer, ICP-AES of ICP-OES

De spectrometer binnen het AES-gedeelte is een combinatie van spiegels, prisma’s, tralies, chromatoren en detectoren die de uitgezonden straling sturen en uiteindelijk meten. Om te voorkomen dat hier verstoring optreedt - bijvoorbeeld door absorptie van straling door zuurstof-bevattende gassen - wordt het gebied met deze optische voorwerpen voortdurend gespoeld met stikstof. Deze gasstroom hoeft niet heel nauwkeurig te zijn, maar wel heel reproduceerbaar. Om deze reproduceerbaarheid te realiseren is het gebruik van flowregelaars belangrijk. Overigens: je komt als alternatief voor ICP-AES (atomaire emissiespectrometrie) ook wel eens de naam ICP-OES (optische emissiespectrometrie) tegen. Dit zijn verschillende namen voor dezelfde technologie.

ICP-MS

Chromatography samples

ICP-MS is een vergelijkbare techniek voor elementanalyse, met als verschil dat hier de detectie niet optisch plaatsvindt. De geladen deeltjes uit het plasma komen in een massaspectrometer (MS) terecht; hier worden ze gescheiden op basis van hun massa/lading-verhouding, en wordt de relatieve verhouding van elk van deze geladen deeltjes geregistreerd. Waar ICP-AES onder atmosferische druk plaatsvindt, is voor ICP-MS vacuüm nodig. De detectiegrens voor ICP-MS ligt lager dan voor ICP-AES.

Bij milieuanalyses wordt niet alleen gekeken naar de totale hoeveelheid van een element in het monster, maar ook of het element in vrije vorm of als onderdeel van een chemische verbinding voorkomt. Ter illustratie: anorganische arseenverbindingen zijn veel giftiger dan hun organisch gebonden tegenhangers. ICP-AES en ICP-MS kun je gebruiken om onderscheid te maken tussen deze verschijningsvormen van de elementen, ook wel ‘speciatie’ genoemd. Daarvoor is het echter wel nodig dat de verschillende verschijningsvormen voorafgaand aan ICP van elkaar worden gescheiden, bijvoorbeeld met ionenuitwisselingschromatografie (IC). De combinatie IC met ICP kom je dan ook regelmatig tegen.

Massaflowmeters en flowregelaars voor ICP-AES

Digital manifold oplossing

'In den beginne' van de ICP ging de toevoer van gassen handmatig. Toen de automatisering op dit gebied begon, werd ook de regeling van gassen niet gespaard, en deden de massflowmeters hun intrede. Massaflowmeters en flowregelaars worden in ICP-AES apparatuur gebruikt voor levering van inerte gassen. Als je een goede gasregeling hebt, dan is het hele systeem nauwkeuriger en stabieler, waardoor lagere detectiegrenzen mogelijk zijn. En dat komt goed van pas bij de kwaliteits- en milieueisen die steeds strenger worden.

Bronkhorst levert veel flowmeters voor de analytische markt en kan een aantal grote leveranciers van analytische apparatuur tot haar klantenkring rekenen. Hiervoor worden veelal klant specifieke ‘manifold’ oplossingen geleverd. In deze oplossingen worden meerdere functionaliteiten geïntegreerd in een voor de klant op-maat gemaakte body. Een compact instrument met kleine ‘footprint’ wordt steeds belangrijker in laboratoriums waar de ruimte steeds beperkter is.

Lees hier meer over onze klantspecifieke oplossingen!

Lees het applicatieverhaal “Controlled supply of gases in Inductively Coupled Plasma (ICP-AES) for environmental analysis.

MEMS-technologie ter ondersteuning van compacte gaschromatografie-apparatuur

Our MEMS Product Manager, Dion Oudejans, explains how MEMS chip technology fits the trend of miniaturization.

Dion Oudejans
Cover Image

De halfgeleiderchiptechnologie verrijkt ons leven in vele opzichten. De MEMS-chiptechnologie, voortgekomen uit die halfgeleidertechnologie, is in de vorm van sensoren aanwezig in allerlei apparaten om ons heen. Zoals in je smartphone, die je stem opneemt en locatie, oriëntatie en beweging bepaalt door middel van Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). De toevoeging van deze functies heeft nauwelijks invloed op de afmetingen van een smartphone; die past nog steeds in je hand en broekzak.

Dit blog gaat over de miniaturisatie van instrumenten met behulp van de MEMS-technologie en de voordelen van geminiaturiseerde gas flowmeters voor toepassing in de gaschromatografie. Als MEMS Product Manager bij Bronkhorst High-Tech zie ik de voordelen van miniaturisatie door MEMS-technologie in dergelijke toepassingen. ![IQ+FLOW solution based on MEMS modules]((iq+solution558px.jpg)

Miniaturisatie

In een laboratoriumomgeving is het handig om te werken met apparatuur met desktopafmetingen. Voordelen van toenemende functionaliteit in desktopapparatuur zijn bijvoorbeeld ruimtebesparing, meer bedieningsgemak en vaak lagere kosten.

Gaschromatografie-apparatuur is een goed voorbeeld van efficent en compact bouwen, waarbij veel functionaliteiten op een klein oppervlak samenkomen. Hiermee kunnen vele soorten gas- en dampsamenstellingen zeer nauwkeurig en in een zeer lage concentratie worden geanalyseerd. Bovendien komt er enige automatisering bij kijken. En dat allemaal letterlijk binnen het handbereik van een laboratoriumanalist.

Gaschromatografie

Een gaschromatograaf wordt gebruikt voor het bepalen en meten van de concentratie van gascomponenten in een gas- of vloeistofmonster. Wanneer ik verderop schrijf over ‘gasmonster’, kan dit ook gelezen worden als ‘vloeistofmonster’. In de gaschromatograaf (zie afbeelding 3) moet in veel gevallen de gasflow of de gasdruk worden geregeld. De afbeelding toont een gasflowregelaar voor de stroom van het transportgas (rood) en een drukregelaar voor de afgesplitste gasflow (geel).

Het principe van gaschromatografie

Het principe van gaschromatografie behelst een gereguleerde stroom transportgas die langs een injector, een kolom en een detector loopt. Daarin wordt kortstondig het gasmonster toegevoerd, waardoor een gasmonsterwolkje ontstaat. Deze wordt in de kolom gescheiden in gascomponenten die bij de detectie als pieken verschijnen. Afbeelding 4 toont een voorbeeld van de output van een gaschromatograaf.

Outputsignaal

Headspace sampling

We gaan wat dieper in op de dynamische headspace sampling die in combinatie met de gaschromatograaf wordt toegepast. Headspace sampling heeft betrekking op de damp boven een vloeistofmonster. Het vloeistofmonster is een oplosmiddel dat het te analyseren materiaal bevat, bijvoorbeeld vluchtige organische verbindingen in omgevingsmonsters, alcohol in bloed, oplosmiddelresten in farmaceutische producten, plastic, smaakstoffen in drank en voedsel, koffie, geuren in parfums en cosmetica.

Dit wordt verduidelijkt in afbeelding 5. Dynamische headspace samplings worden genomen door de headspace en het adsorptiemateriaal te spoelen. Het adsorptiemateriaal vangt het gasmonster op. Na het transport wordt het adsorptiemateriaal opnieuw gespoeld om het gasmonster naar een gaschromatograaf te voeren.

Headspace sampling De gasflowmeter komt in beeld bij het spoelen van de headspace en het adsorptiemateriaal met een constante stroom helium of stikstof. De gasflow, met daarin het gasmonster uit de headspace, loopt langs het adsorptiemateriaal dat het gasmonster opvangt.

Dan wordt het adsorptiemateriaal naar de inlaat van een gaschromatograaf getransporteerd. Daarna loopt opnieuw een geregelde stroom Helium of Stikstof langs het adsorptiemateriaal, zodat het gasmonster uit de heaspace naar de inlaat van de gaschromatograaf wordt gevoerd. De gaschromatograaf analyseert het monster en de verschillende pieken tonen de verschillende componenten en hun concentraties.

IQ+FLOW-gasflowmeters en drukregelaars

Bij headspace sampling en gaschromatografie zijn een aantal specificaties voor flowinstrumenten van belang. De IQ+FLOW-productlijn, gebaseerd op de MEMS-chiptechnologie, voldoet aan deze specificaties dankzij zijn kleine afmetingen, snelle reactietijd, goede herhaalbaarheid, lage energieverbruik, lage kosten en de uitstekende ondersteuning die je van Bronkhorst gewend bent.

Lees meer over de IQ+FLOW-productlijn

Lees meer over een toepassingen van flowmeters en drukregelaars in ons succesverhaal "Gaschromatografie".

iqflowmetercontroller

De toekomst van de MEMS-technologie

Bronkhorst is voortdurend op zoek naar toepassingen die met de MEMS-chiptechnologie kunnen worden verbeterd. Neem gerust contact met ons op als u vragen hebt. We houden u op de hoogte!

Omgaan met trillingen bij gebruik van Coriolis-massflowmeters

Het kan erg lastig zijn om Coriolis-instrumenten te gebruiken voor toepassingen met lage debieten in de zware industrie, waar je met allerlei trillingen te maken kunt krijgen.

Ferdinand Luimes
Cover Image

Coriolis-massflowmeters staan bekend als zeer nauwkeurige instrumenten en bieden een heleboel voordelen ten opzichte van andere meetapparatuur. Bij ieder meetprincipe horen echter uitdagingen, dus ook bij het Coriolis-principe. Het kan erg lastig zijn om Coriolis-instrumenten te gebruiken voor toepassingen met lage debieten in de zware industrie, waar je met allerlei trillingen te maken kunt krijgen. In deze blogpost vertel ik over mijn ervaringen op dit gebied.

Het Coriolis-principe

Zoals ik al zei hebben Coriolis-massflowmeters veel voordelen ten opzichte van andere meetapparaten. Allereerst meten Coriolis-instrumenten de massflow direct. Dit is belangrijk in de industrie, want zo voorkom je dat metingen onnauwkeurig worden door de fysieke eigenschappen van de vloeistof. Daarnaast zijn Coriolis-instrumenten erg nauwkeurig, leveren ze uitstekend herhaalbare metingen, bevatten ze geen bewegende mechanische onderdelen, hebben ze een groot dynamisch bereik, enz.

Tasten trillingen de nauwkeurigheid van een Coriolis-massflowmeter aan?

Bij industriële toepassingen heb je vaak te maken met allerlei soorten trillingen met verschillende amplitudes. Bij een Coriolis-meter wordt de massflow gemeten met behulp van een trillende sensorbuis. Wanneer de vloeistof daardoorheen stroomt, vindt er een faseverschuiving plaats, zoals in de video aan het eind van dit artikel wordt uitgelegd.

Deze manier van meten is in zekere mate gevoelig voor ongewenste trillingen waarvan de frequentie dicht bij de resonantiefrequentie van de sensorbuis ligt (afhankelijk van het ontwerp van de sensorbuis, bijv. 360 Hz) of waarvan de harmonische hoger ligt dan deze frequentie (zie onderstaande afbeelding).

Coriolis-flowmeters zijn alleen gevoelig voor de resonantiefrequentie of een hogere harmonische van deze frequentie

In een industriële omgeving is de kans op dergelijke ongewenste trillingen groter. Fabrikanten van Coriolis-flowmeters doen hun uiterste best om de invloed van trillingen op de gemeten waarden zoveel mogelijk te beperken door middel van algemene technische oplossingen, zoals:

  • hogere aanstotingsfrequenties;
  • tweeledige sensorbuizen;
  • verschillende vormen sensoren;
  • massa traagheid (bijvoorbeeld massablokken);
  • passieve en actieve compensatie van trillingen;
  • trillingsdempende buisconstructie ‘pigtail’

Trillingen kunnen dus inderdaad de nauwkeurigheid van de metingen van uw Coriolis-flowmeter aantasten, maar alleen wanneer de frequentie ervan dicht bij de resonantiefrequentie ligt. Wat u hieraan kunt doen hangt af van het soort trilling.

Welke soorten trillingen zijn er?

In een industriegebied kunnen frequenties worden veroorzaakt door:

  • trillingsbronnen uit de omgeving (bijv. vrachtwagens, spoorvervoer, industriële activiteiten);
  • trillingsbronnen uit het gebouw (mechanische en elektrische installaties, zoals airconditioning); of
  • trillingsbronnen uit gebruik (geïnstalleerde apparatuur en machines, bijv. pompen of transportbanden).

Deze trillingen verspreiden zich via een medium, zoals de vloer, de lucht, een buis of de vloeistof zelf. Als de trillingen de Coriolis-frequentie verstoren, kan de gemeten flow tot op zekere hoogte afwijken.

Om de invloed van trillingen zoveel mogelijk te beperken, is het nuttig om de bronnen ervan te achterhalen. Soms is het mogelijk om de flowmeter een klein stukje te verplaatsen of te draaien (Coriolis-flowmeters zijn meestal minder gevoelig voor trillingen als ze 90 graden gedraaid worden), dan wel om gebruik te maken van grote(re) massablokken, flexibele buizen of metalen buizen met U-bocht, of andere manieren van ophanging.

Hoe kunt u controleren of een Coriolis-flowmeter goed functioneert?

Voor een optimaal procesresultaat moeten de flowmeter en -regelaar goed werken. Als u zware industriële trillingen verwacht, is het daarom aan te raden om een Coriolis-flowmeter bij uw toepassing eerst te testen en niet zomaar volledig te vertrouwen. Pas daarbij op met het filteren van het meetsignaal. Soms is dit een logische stap (bijv. wanneer een snelle respons niet nodig is), maar als u wilt testen of een flowmeter goed functioneert, kan filteren een correct oordeel in de weg staan.

Coriolis-flowmeter in actie Coriolis-flowmeter in actie

Als de Coriolis-flowmeter onder bepaalde omstandigheden niet naar behoren functioneert, zal er een verschuiving te zien zijn in de procesuitvoer. Bij een toepassing voor het doseren van kleurstoffen voor afwasmiddel kan dit bijvoorbeeld leiden tot verschillen in de kleur van het product door incorrecte dosering en/of onverwacht gedrag van het meetsignaal. In zulke gevallen is het goed om het ongecorrigeerde meetsignaal te controleren (zonder filters!), aangezien u op die manier goed zicht krijgt op het functioneren van de flowmeter. Vraag de fabrikant van uw flowmeter hoe u alle signaalfilters kunt uitschakelen.

Normen met betrekking tot trillingen

Opvallend genoeg is de invloed van externe trillingen niet helder gedefinieerd in een norm voor Coriolis-flowmeters. Er zijn verschillende normen opgesteld over trillingen, maar niet in verband met meetnauwkeurigheid. De volgende twee normen met betrekking tot trillingen zijn echter wel bruikbaar:

  • IEC 60068-2: Klimatologische beproevingsmethoden voor elektrotechnische producten met betrekking tot veiligheid;
  • MIL STD 810: Omgevingswetenschappelijke overwegingen met betrekking tot schokken, vervoer en gebruik.

Voor gebruikers van Coriolis-flowmeters is diepgaande kennis van hun toepassingen belangrijk, met name als het gaat om mogelijke externe trillingsbronnen. Wij werken als specialist op het gebied van Coriolis-instrumenten voor lage debieten samen met kennispartners als de Universiteit Twente en TNO (een Nederlandse organisatie voor toegepast wetenschappelijk onderzoek) om voortdurend nieuwe inzichten te vergaren op dit gebied.

Door onze interne testfaciliteiten hebben wij de mogelijkheid om speciale trillingstests uit te voeren. Door middel van die tests, onze ervaring met klanttoepassingen en op maat gemaakte oplossingen zijn we altijd bezig onze Coriolis-flowmeters te verbeteren om zo onze klanten de best mogelijke prestaties te bieden.

Bekijk onze video waarin het Coriolis-principe wordt uitgelegd:

  • Meer informatie over het Coriolis-meetprincipe.
  • In een eerdere blogpost kunt u meer lezen over het belang van massflowmetingen en de relevantie van Coriolis-technologie.
  • Lees ons succesverhaal over het gebruik van Coriolis-massflowmeters om natuurlijk gas van een geur te voorzien (in het Engels).

Industriële lage-flow-toepassingen

Industriële lage-flow-toepassingen

Jos Abbing
Cover Image

Bij industriële lage-flow-toepassingen moet rekening worden gehouden met zeer uiteenlopende omgevings- en procesfactoren. Maar wat houdt dit nu precies in wanneer we het over ‘industriële’ toepassingen hebben? Kennis van de specifieke toepassing en over low-flow-fluidics helpt enorm om problemen te voorkomen. Vaak spreken we van ‘onbeheersbare macro-omgevingen’ voor apparatuur zodra we het over ‘buitentoepassingen’ hebben. Het kan echter ook gaan om een ruimte of een fabriek zonder (lokale) klimaatregeling waarin apparatuur wordt onderworpen aan schommelingen van temperatuur en luchtvochtigheid die vergelijkbaar zijn met buitenomstandigheden. Wat is belangrijk bij lage-flow-toepassingen en welk soort problemen kom je hierbij tegen? In dit blog wil ik mijn gedachten hierover delen.

Wat betekent de IP-code?

Ik heb gemerkt dat de IP-code niet altijd op de juiste wijze wordt geïnterpreteerd. Bij de hoogst mogelijke IP-code wordt er vaak ten onrechte van uitgegaan dat men te maken heeft met een ‘industrieel apparaat’. Maar wat geeft die IP-code nou eigenlijk precies aan? Het eerste cijfer van de IP-code geeft alleen de beschermingsfactor aan tegen het binnendringen van stof en het tweede cijfer geeft de beschermingsfactor aan tegen het binnendringen van vloeistoffen. Daarom betekent een hogere IP-code niet altijd dat het instrument beter en geschikter is voor je toepassing. In de praktijk kan het blind vertrouwen op deze code daarom tot veel problemen leiden. Een van de oorzaken hiervan is dat zelfs de meest afgesloten constructies met hoge IP-codes van binnenuit en van buitenaf doorlatend kunnen zijn als gevolg van interne of externe temperatuurschommelingen. Dit kan leiden tot interne condensatie, met name in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid, als er geen verdere voorzorgsmaatregelen worden genomen.

Het belang van speciale apparatuur voor lage flow

Het zal je niet verbazen dat de onderdelen van lage-flow-toepassingen vaak een stuk kleiner zijn. De keerzijde hiervan is dat veelvoorkomende proces- en omgevingsverstoringen een relatief grotere impact hebben op deze toepassingen met een geringe doorstroming dan op traditionele toepassingen met een ‘normale’ doorstroming. Over het algemeen moet een industriële flowmeter geschikt zijn voor talloze externe factoren. Het moet bijvoorbeeld bestand zijn tegen corrosie, tegen schokken of een bepaalde druk. Vaak leiden deze vereisten ertoe dat eerder wordt gekozen voor de meer standaard industriële flowmeters dan voor gespecialiseerde lage-flow-instrumenten. Dit is niet altijd de beste oplossing voor het vereiste bereik van de lage doorstroming en het kan leiden tot teleurstellende resultaten.

flowmeter in het veld

Wij streven ernaar om duurzame flowmeters en -regelaars te bieden die geschikt zijn voor een specifieke toepassing en die net zo lang meegaan als de economische levensduur van de installatie. Je kunt daarom het beste een flowinstrument kiezen dat het meest geschikt is voor de gewenste doeleinden. Daarom adviseer ik in het geval van lage-flow-toepassingen om flowmeters te gebruiken die speciaal ontworpen en getest zijn voor dit soort toepassingen. Onze industriële massflowmeters en -regelaars kunnen worden uitgerust met geïntegreerde regelventielen of specifieke pompen die speciaal zijn ontworpen voor lage debieten. Deze hebben niet alleen stabiele regeleigenschappen, maar ook een goede signaal-ruisverhouding en zijn relatief minder gevoelig voor storingen.

Industriële lage-flow-instrumenten van Bronkhorst

Wij willen je graag ondersteunen bij je keuze van de juiste proces- en omgevingsapparatuur, inclusief de ontwerpaspecten van het systeem. Dit begint met het selecteren van de meest geschikte meet- en regelprincipes. Ons productportfolio van flowmeters omvat niet alleen flowmeters voor laboratoria en lichte industriële toepassingen, maar ook industriële uitvoeringen met IEC-Ex/ATEX-keurmerk voor veeleisende toepassingen (…die ook een “hoge” IP-code hebben).

Afbeeldingsomschrijving Kies voor betrouwbare en veilige regelaars van je lage-flow-toepassing!

Onze productmanager voor vloeistoftechnologie, Ferdinand Luimes, legt uit welke oplossing Coriolis-massflowmeters bieden tegen trillingen

Bezoek ons tijdens de Hannover Messe (1-5 april, hal 11, stand A50) voor een sneakpreview van onze nieuwe industriële Coriolis-flowmeter. Gebruik deze link met code voor gratis toegang !

Flowmeters voor het meten van meervoudige infusie

Flowmeters voor het meten van meervoudige infusie

Roland Snijder
Cover Image

Deze week is er een gastblog van dr. Roland Snijder, Medical Physicist Resident in het Haaglanden Medisch Centrum (NL). Voor zijn promotie aan de Universiteit Utrecht werkte Roland aan het meervoudige-infusieproject van de afdeling Medische Technologie & Klinische Fysica van het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMC Utrecht). Zijn onderzoek richtte zich op de fysieke oorzaken van doseerfouten bij meervoudige-infusiesystemen. In dit onderzoek zijn de stromingskenmerken van meervoudige-infusiesystemen gemeten met Coriolis-flowmeters van Bronkhorst. In deze blog geeft Roland ons nadere uitleg over zijn onderzoek.

Wat is infusie?

De meeste patiënten in een ziekenhuis krijgen medicatie (geneesmiddelen) toegediend. Vooral bij kritieke zorg heeft een groot deel van de patiënten een intraveneuze behandeling nodig. Een intraveneuze behandeling houdt in dat een oplossing van geneesmiddelen rechtstreeks in de aderen wordt gebracht. Dit proces van rechtstreekse toediening in de aderen heet infusie en vindt plaats met een vasculair toegangsapparaat (bijvoorbeeld een katheter) dat in de ader wordt ingebracht.

Het belang van een nauwkeurige stroming

Bij patiënten met kritieke zorg, vooral jonge en vroeggeboren patiënten, heersen vaak omstandigheden die intraveneuze toediening van zeer krachtige en kortwerkende geneesmiddelen vereisen. Deze geneesmiddelen moeten zeer nauwkeurig worden toegediend; afwijkingen in stroom- en dus doseersnelheden leiden al snel tot doseerfouten. Daarom worden infusie- of spuitpompen gebruikt.

Bovendien is de vasculaire toegang tot de patiënt meestal beperkt. Daarom moeten meerdere infusiepompen samen de geneesmiddelen toedienen via één katheter (meervoudige infusie), waardoor het hele proces van afgifte van geneesmiddelen ingewikkeld en moeilijk voorspelbaar wordt. Omdat doseerfouten in de klinische praktijk veel voorkomen, was meer onderzoek nodig. Veel van de resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het proefschrift: “Physical Causes of Dosing Errors in Patients Receiving Multi-Infusion Therapy”.

infuuspomp Voorbeeld van een meervoudige-infusiesysteem in de klinische praktijk

Flowmeting met de Coriolis-flowmeter

Om meer te weten te komen over de stromingskenmerken van meervoudige-infusiesystemen, hebben we een groot aantal metingen uitgevoerd. Die metingen zijn gedaan met Coriolis-flowmeters van Bronkhorst (uit de mini CORI-FLOW-serie). Met deze flowmeters konden we de stroomsnelheid van infusiepompen heel nauwkeurig meten, onafhankelijk van de dichtheid van de te meten oplossing (hoewel de meeste oplossingen vergelijkbaar waren met water).

De flowmeters zijn ook geselecteerd vanwege hun geschiktheid voor zeer lage stroomsnelheden: bij infusies zijn die soms niet hoger dan 0,1 ml/h. Uiteindelijk gaat het natuurlijk om de doseersnelheid of de massflowsnelheid van het geneesmiddel dat aan de patiënt wordt toegediend.

Om die te meten hebben we een absorptiespectrofotometersysteem gebruikt, waarmee we de concentratie van een substantie in een oplossing konden meten, bijvoorbeeld een geneesmiddel of een vergelijkbaar product. Voor het omzetten van dichtheid (bijvoorbeeld µg/l) naar massflowsnelheid (bijvoorbeeld µg/h) moest ook de cumulatieve stroomsnelheid (bijvoorbeeld ml/h) van het infusiesysteem worden gemeten.

minicoriflow Mini CORI-FLOW mass flow meter

Aanvankelijk gebruikten we hiervoor een precisiebalans, maar verderop in het onderzoeksproject hebben we de mini CORI-FLOW-flowmeter toegepast. De gegevens van de precisiebalans waren nogal onnauwkeurig, terwijl de flowmeter zeer accurate gegevens leverde die onze metingen aanzienlijk verbeterden.

Er moet echter wel rekening worden gehouden met het feit dat flowmeters een drukval produceren die leidt tot een intrinsieke stromingsweerstand. De implicaties hiervan, en hoe deze manier van meten zich verhoudt tot een klinische situatie, worden in het proefschrift uitvoerig uiteengezet.

De conclusie van het onderzoek was dat elk van de vele infusiecomponenten een bepaalde, meestal significante invloed heeft, en, wat belangrijk is, dat het medisch personeel meestal niet weet wat de gevolgen daarvan zijn voor de infusiebehandeling. Aanbevolen werd om via scholing en technische innovatie de bewustwording ten aanzien van de onderliggende mechanismen van deze effecten te vergroten. De Coriolis-flowmeters van Bronkhorst bleken zeer geschikt te zijn voor het verkrijgen van inzicht in de verschillende mechanismen die systeemfouten bij infusiepompen veroorzaken.

Voor meer informatie: R.A. Snijder Physical causes of dosing errors in patients receiving multi-infusion therapy (ISBN: 978-94-028-0382-2)

Over de auteur:

Dr. R.A. (Roland) Snijder (1985) is Medical Physicist Resident in het Haaglanden Medisch Centrum (NL). Hij behaalde zijn mastertitel in biomedische technologie aan de Universiteit van Groningen, met een specialisatie op het gebied van medische fysica (medische instrumenten en beeldvorming). In zijn masterscriptie, uitgevoerd aan Het Universitair Medisch Centrum Groningen, onderzocht hij de effecten van het gebruik van computed tomography (CT) op de screening van longkanker. Na voltooiing van zijn masterscriptie in 2012 promoveerde Roland aan de afdeling Medische Technologie en Klinische Fysica van het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMC Utrecht).

Ronald Snijder

Wilt u meer weten over het kalibreren van infusiepompen? Lees dan de blog van Marcel Katerberg, waarin hij de kalibratietechnieken uitlegt die de prestaties van infusiepompen kunnen verbeteren.