De e-sigaret: vloek of zegen? Op zoek naar sporen...

De e-sigaret: vloek of zegen? Met massastroom op zoek naar sporen

Frau Prof. Michaela Aufderheide
Cover Image

Professor Aufderheide is al meer dan dertig jaar actief op het gebied van celgebaseerde alternatieve methoden met inademingstoxicologie als onderzoeksprioriteit, dat wil zeggen de werking van gasvormige werkzame stoffen op de epitheelcellen van de luchtwegen. Hiertoe heeft zij met haar medewerkers speciale apparaten ontwikkeld, de gepatenteerde CULTEX RFS-modules, waarmee de gekweekte cellen met deze werkzame stoffen direct kunnen worden behandeld. De toenemende luchtvervuiling in de omgeving en op de werkplek vraagt om dusdanige nieuwe testmethodes dat prognoses kunnen worden gemaakt van de veiligheidsrisico's van dergelijke stoffen. Het uitermate gevoelige karakter van de biologische testsystemen vraagt om een stabiele en exacte technische opstelling voor het testen van de respectievelijke atmosferen, waarbij naast de CULTEX-technologie de massastroomregelaar (mass flow controller) voor het afstellen en controleren van aerosolstromen over de cellen van fundamenteel belang is.

De e-sigaret

De geschiedenis van de mensheid kenmerkt zich door haar ontvankelijkheid voor genotmiddelen. Daartoe behoren sinds het begin der tijden niet alleen bedwelmende middelen als alcohol, maar ook roken. Hoewel we ons allemaal bewust zijn van de gezondheidsrisico's geven "de meeste mensen hun ondeugden pas op als deze klachten beginnen te veroorzaken" (William Somerset Maugham).

Dit motto heeft met name betrekking op het roken. Het is algemeen bekend dat overmatig roken het risico van hart- en vaatziekten en longkanker verhoogt en toch geven we toe aan de verlokking van de "blauwe walm". Steeds opnieuw blijkt uit epidemiologische onderzoeken hoe schadelijk deze genotzucht is maar desondanks lukt het ons dikwijls niet de belofte om te stoppen met roken gestand te doen, ondanks de zekerheid dat iedere sigaret er een te veel zijn kan.

In dit verband propageert de sigarettenindustrie de e-sigaret als het alternatief. Bij de verbranding van tabak ontstaan duizenden schadelijke stoffen, die de roker natuurlijk ook inademt. Bij de e-sigaret daarentegen wordt een nevel ingeademd die geen voor de gezondheid schadelijke producten van een verbrandingsproces zou bevatten. Deze "damp" wordt geproduceerd uit een gearomatiseerde vloeistof (voornaamste ingrediënten: propyleenglycol, glycerine, ethanol, diverse smaakstoffen en nicotine naar behoefte) met behulp van een zogenaamde verstuiver.

De elektronische sigaret wordt daarom door de sigarettenindustrie aangeprezen als "gezonder" alternatief voor de gewone sigaret en ter ontwenning van het roken. Er wordt zeer veel geld geïnvesteerd om wetenschappelijk te bewijzen dat de producten van de e-sigaret niet zo schadelijk zijn als die van tabak. In principe is deze claim juist. Hij beantwoordt echter niet de vraag welke werking de "damp" op zich heeft. Wij hebben niet de beschikking over epidemiologische onderzoeken zoals bij sigarettenrook, en derhalve kan niemand uitsluiten dat overmatig of langdurig gebruik van de e-sigaret onze gezondheid zou kunnen schaden.

In-vitro-onderzoeken

Hoe kunnen we een dergelijk vraagstuk dan benaderen? Wat overblijft is het doen van in-vitro-onderzoek. Hiervoor gebruiken we levende celculturen als alternatief voor dierproeven.

Werkzame stoffen die geïnhaleerd worden, komen in de longen eerst in aanraking met de epitheelwand. Deze bestaat uit een grote hoeveelheid cellen die op grond van hun speciale functies dienen om de geïnhaleerde stoffen tegen te houden dan wel te deactiveren. Het gaat hier niet alleen om slijm producerende cellen die met hun afscheiding dergelijke schadelijke stoffen "onderscheppen", maar ook om thrilhaarcellen die dit slijm vervolgens kunnen afvoeren. Andere cellen dienen ter ontgifting, en een gezond lichaam beschikt over voldoende vervangende cellen om de beschadigde of afgestorven cellen wat betreft functionaliteit te kunnen vervangen. Op het gebied van celgebaseerd onderzoek zijn we in staat dergelijke celpopulaties van mensen ter beschikking te stellen voor onderzoek (zie afbeelding 2A). De cellen worden op microporeuze membranen gecultiveerd in zogenaamde transwells waarbij ze vanaf de onderkant over het membraan van voedingsstoffen worden voorzien, terwijl het apicale (buitenste) gedeelte van de cultuur kan reageren met de omgevingsatmosfeer.

Mass Flow Controller – the guardians of cell exposure

We hebben hier in de loop der jaren efficiënte blootstellingssystemen voor cellen ontwikkeld, de zogenaamde CULTEX®RFS Modules, die een directe, stabiele en reproduceerbare blootstelling van gecultiveerde longcellen aan de luchtvloeibaarheidsgrenslaag Air-Liquid Interface (ALI) mogelijk maken (zie afbeelding 1A). Met name deze stabiliteit staat garant voor significante resultaten en wordt enerzijds gegarandeerd door het aerosol-fysiek afgestemde ontwerp van de CULTEX®RFS Modules en anderzijds door toepassing van de computergestuurde mass flow controller (IQ+FLOW-serie en EL-FLOW Select-serie van de firma Bronkhorst), die wat betreft besturing en constructie zijn aangepast aan de vereisten van celgebaseerde blootstelling. De doorstroomregeling zorgt voor een precieze en reproduceerbare atmosfeer om de cellen aan de testgassen bloot te stellen. Juist deze robuustheid van de proefopstelling levert resultaten op waardoor conclusies over de werking van de respectievelijke testomgeving mogelijk zijn. In dit geval werd de e-sigarettendamp (50 trekjes per behandeling) en ter vergelijking daarmee gewone sigarettenrook (24 trekjes per behandeling) drukloos over de gedifferentieerde cellen getrokken waarbij de cellen gedurende acht dagen aan de respectievelijke behandelingsdosering werden blootgesteld. Als controlegroep dienden met schone lucht behandelde cellen.

Afbeeldingsomschrijving

A. CULTEX®RFS Compact met 6 transwell-posities, die afzonderlijk met de testatmosfeer in beweging gezet worden. B. De testatmosfeer wordt gecontroleerd via de massastroomregelaar gestuurd en centraal de module ingeleid, straalsgewijs over de celcultuurhouders verdeeld en voortdurend over de cellen gezogen.

De resultaten zijn samengevat in afbeelding 2 en leverden een verrassing op. De vergelijking van de histologische preparaten van de met rook en e-sigarettendamp behandelde cellen met de schoneluchtcontrolegroep liet zien dat sigarettenrook - zoals verwacht - een duidelijke vermindering van zowel de slijmproductie als het aantal trilharen en de vorming ervan tot gevolg had. Voor de e-Liquid aerosol was na deze behandelingsperiode echter een vergelijkbaar, zij het minder uitgesproken effect waarneembaar. In vergelijking met de met schone lucht behandelde cellen hebben we hier te maken met een significant effect, dat ons op zijn minst aan het denken moet zetten. De uitspraak "de damp is minder werkzaam dan rook" mag niet worden geassocieerd met de slotconclusie dat de damp geen effect heeft. In de toekomst moet deze problematiek als uitgangspunt worden genomen om profylactisch op te kunnen treden tegen langetermijnschade.

Lees meer over de gebruikte thermische massflowregelaar en de IQ+FLOW®

Afbeeldingsomschrijving

Dwarsdoorsnede van celcultuur-invoermembranen van geïmmortaliseerde NHBE-cellen (CL-1548) met HE-kleuring (hematoxyline en eosine). Na 21 dagen cultivering aan de luchtdoorstroominterface werden de cellen herhaaldelijk (dagelijks gedurende vijf dagen en na een rustperiode van twee dagen wederom gedurende drie opeenvolgende dagen, maximale blootstellingscyclus: acht herhalingen aan blootstelling met rook) blootgesteld aan zuivere lucht (CA), mainstream-sigarettenrook (CS; 4x K3R4F-sigaretten per ronde conform ISO 3308, University of Kentucky, Lexington, KY, USA) en e-liquid-damp (EC) zonder nicotine (Tennessee Cured, Johnsons Creek, Hartland, WI, USA). De K3R4F-sigaretten werden door een rookrobot gerookt en als volgt bediend: 24 trekjes met een volume van 35 ml in twee seconden, een uitblaastijd van zeven seconden en tien seconden tussen de trekjes. De elektronische sigaret van het type InSmoke Reevo Mini (InSmoke Shop, Zwitserland) werd op vergelijkbare wijze behandeld: 50 trekjes (volume 35 ml, trekduur twee seconden, low-out-tijd van zeven seconden) en tien seconden tussen de trekjes.

Meer informatie is te vinden op de website van Cultex Technology.

Wilt u op de hoogte blijven van deze en andere ontwikkelingen? Meld u aan voor onze maandelijkse nieuwsbrief!

Gecontroleerde CO2-toevoer voor algenteelt

Gecontroleerde CO2-toevoer voor algenteelt

Jornt Spit
Cover Image

Bron: voor deze blog is Jornt Spit geïnterviewd door Eddy Brinkman op 19 juni 2019 (Betase / Bronkhorst)

Gastblogger deze keer is dr. Jornt Spit, onderzoeker bij de onderzoeksgroep Radius binnen de Belgische Thomas More hogeschoolgroep. Hij heeft een achtergrond in biochemie en biotechnologie. De onderzoekers binnen Radius werken aan hernieuwbare biomassa, waar algen en insecten worden gekweekt om deze verder te verwerken tot waardevolle grondstoffen in een biogebaseerde economie. In dit onderzoek maken zij gebruik van Bronkhorst massflowregelaars voor het nauwkeurig toevoegen van koolstofdioxide.

CO2 als waardevolle alternatieve koolstofbron

Koolstofdioxide (CO2) als waardevolle koolstofbron komt de laatste jaren steeds meer onder de aandacht. Uiteraard is er een trend waarbij de stijgende concentratie van CO2 in de atmosfeer sterk in de belangstelling staat. In die zin is er een toenemende focus op duurzaamheid in de maatschappij, en binnen Thomas More werken we aan een meer circulaire economie en een meer biogebaseerde economie. Dat wil zeggen: waarbij materialen, chemische stoffen en energie uit hernieuwbare (energie)bronnen komen, en niet van fossiele brandstoffen. Alternatieve biomassa kan hiervoor een belangrijke bron worden.

Afbeeldingsomschrijving

Onze onderzoeksgroep is bezig met het kweken van hernieuwbare biomassa, onder meer in de vorm van algen. Dit doen we onder gecontroleerde omstandigheden in grote horizontale buizen van een fotobioreactor. We kiezen ervoor om als koolstofbron zuivere CO2 te gebruiken, en we kweken de algen met het oog op verschillende toepassingen. Algen kunnen bijvoorbeeld nuttig zijn in de veevoersector ('feed'), in de voedingsindustrie ('food'), in de gezondheidsindustrie (‘neutraceuticals’), of in de cosmetica industrie . Als onderzoeksgroep zijn we minder betrokken bij het uitwerken van deze toepassingen; het gaat ons meer om de kweek-optimalisatie van de algen, dus de procestechnologische kant ervan.

Algen voor omzetting naar waardevolle grondstoffen

Micro-algen vormen een zeer grote en diverse groep. Er zijn meer dan 50.000 verschillende soorten algen beschreven, en waarschijnlijk bestaan er wel honderdduizenden soorten. Het zijn eencellige organismen, maar ze kunnen soms ook kolonies vormen. Algen zijn foto-autotrofe organismen. Dat wil zeggen dat ze CO2 gebruiken als koolstofbron, en die omzetten naar suikers door middel van fotosynthese. Microalgen die we kweken bevatten bijzonder veel interessante stoffen. Eiwitten, suikers en vetten, dat zijn de grotere groepen. Daarnaast zijn er hoogwaardige chemicaliën die door micro-algen gemaakt worden, zoals pigmenten en antioxidanten. Zo kweken we met Radius een speciale alg die de kostbare rode kleurstof fycoerythrine aanmaakt. Algen zijn in feite kleine fabriekjes die allerlei stoffen aanmaken die we graag willen; Om dus die stoffen te synthetiseren hoeven we het wiel niet helemaal opnieuw uit te vinden. Alles is in de algencellen evolutionair ontwikkeld om die interessante stoffen te maken, enkel op basis van wat zonlicht, CO2, en wat nutriënten. Er is dus een enorm potentieel om die stoffen te gaan gebruiken.

Afbeeldingsomschrijving

Een algencultuur groeit in densiteit door celdeling. Als de omstandigheden het toelaten blijven de algen delen tot een cultuur zijn maximale densiteit bereikt. Op dat punt worden de algen geoogst: de algenbiomassa is dus zelf het product. In onze gesloten fotobioreactoren bereiken we een dichtheid van 1 tot 2 gram droge stof per liter, en die kunnen we er dan uithalen. Deze biomassa is direct te gebruiken in bijvoorbeeld voeding of als veevoer, maar we kunnen de biomassa ook verder verwerken, 'open breken', en de interessantste stoffen eruit halen. Dat laatste doen we in de vorm van bio-raffinage of extractie. Het volledige proces van algen kweken, oogsten en verder verwerken is een hele uitdaging, waarbij elke stap belangrijk is, en zo efficiënt mogelijk moet worden uitgevoerd om het geheel rendabel te maken.

Massflowregelaars voor nauwkeurige toevoer

Voor groei-optimalisatie is het van belang om een alg te kiezen die goed groeit onder de omstandigheden die we hier ter beschikking hebben. Niet alle algen neem even efficiënt CO2 op, en niet alle algen groeien even snel. We onderzoeken onder welke temperaturen de verschillende algensoorten het beste groeien, en hoeveel licht zo'n alg nodig heeft. Hier op de campus maken we gebruik van natuurlijk zonlicht: de fotobioreactoren bevinden zich in een klimaat-gecontroleerde serre. Overdag als de zon schijnt groeien de algen, 's nachts niet. In het kader van het Interreg project ‘EnOp’ stellen we o.a. de volgende onderzoeksvraag: als we extra CO2 aan de reactor toevoegen, hoeveel sneller groeien de algen dan, en welke algensoorten nemen het meest efficiënt de CO2 op? Daarvoor hebben we massflowregelaars nodig, want we willen exact weten hoeveel CO2 we hebben toegediend.

De CO2 wordt gemengd met ingaande lucht die naar de reactor gestuurd wordt, waarna de CO2 oplost in het vloeibare cultuurmedium, met hierin ook andere voedingsstoffen. Omdat CO2 (koolzuurgas) een zwak zuur is, wordt de zuurgraad (pH) van het medium steeds lager. Dit heeft een negatief effect, want de meeste algen groeien het best bij een pH ruwweg tussen 7 en 8. Echter: als algen groeien, dan nemen ze CO2 uit het medium op, waardoor de pH weer stijgt. De zuurgraad luistert heel kritisch. Als de pH buiten het gewenste bereik komt, dan hebben algen de neiging om te gaan uitvlokken. De massflowregelaars kunnen dan ook worden ingeschakeld om CO2 zodanig te doseren dat de pH stabiel blijft op de optimale pH-waarde voor de alg. Daarom werd het doseersysteem gekoppeld aan de pH, om zo optimaal mogelijk CO2 toe te dienen. Op deze manier kunnen we kijken wat de maximale groeisnelheid is van de alg, en hoeveel CO2 daarvoor moet worden toegevoerd.

Afbeeldingsomschrijving

Als er te veel CO2 wordt toegevoegd zal de pH van het medium te veel dalen, dan gaat de alg minder sterk groeien. Als er minder CO2 wordt toegevoegd is dat op zich geen probleem, maar dan zullen we zien dat de alg trager groeit omdat de groei gelimiteerd wordt door koolstofgebrek. Er is dus een optimale hoeveelheid toe te dienen CO2. Bovendien speelt er nog iets: de CO2 moet de tijd krijgen om op te lossen. Als de CO2 niet oplost, dan ontsnapt deze uiteindelijk ook weer uit de reactor. Dan ben je in feite gewoon CO2 aan het verspillen. Dat is dus ook een factor waarmee we rekening moeten houden: dat de CO2 effectief wordt opgelost en opgenomen. Daar speelt o.a. het reactordesign een belangrijke rol in.

Nauwkeurigheid speelt dus een belangrijke rol in dit proces. De massflowregelaar zorgt ervoor dat we rond een bepaald pH-punt stabiel kunnen blijven werken en we weten exact hoeveel CO2 is toegevoegd.

… en de toekomst?

Als dit proces wordt opgeschaald naar daadwerkelijke productieschaal, dan bepaalt de logistiek voor een groot deel waar de CO2 vandaan gehaald wordt. In principe is het mogelijk om rechtstreeks rookgassen van fabrieken te gebruiken, maar dan moet je iets doen aan stoffen als zwaveloxide en stikstofoxide die in deze rookgassen aanwezig zijn, en die in bepaalde hoeveelheden de algengroei remmen. Maar daar zijn technische oplossingen voor. Rest er de vraag: hoe ver kan de algenfabriek van de CO2-bron verwijderd zijn? Als deze afstand te groot is, moet de CO2 in een andere of een gecontroleerde vorm getransporteerd worden, bijvoorbeeld als bicarbonaat. Ook kunnen er air-capture CO2-units ontwikkeld worden waarbij er lokaal extra CO2 uit de lucht gevangen wordt. De universiteit van Twente werkt daar bijvoorbeeld aan in een ander Interreg project over algengroei in Noordwest Europa waar Radius Thomas More ook bij betrokken is, project IDEA. Technologisch kan dit, maar het komt altijd neer op hoe duur de technologie zal zijn.

Lees meer over deze toepassing en meld u aan om op de hoogte te worden gehouden van de ontwikkelingen.

Gas-, damp- en drukregeling voor het testen van katalysators

Gas-, damp- en drukregeling voor het testen van katalysators

Dirk Jan Boudeling
Cover Image

Vandaag wil ik u iets vertellen over een toepassing waarbij massflowmeters worden ingezet bij Umicore in Suzhou (China). Umicore is een van 's werelds grootste producenten van katalysators voor uitlaatgassystemen in auto’s. Het bedrijf ontwikkelt en produceert kwalitatief hoogstaande katalysators voor onder andere benzine- en dieselmotoren, waarmee verontreinigende uitstoot wordt omgezet in onschadelijke gassen, zodat de lucht schoner wordt.

Op de productielocatie van Umicore in Suzhou - ‘Umicore Technical Materials’ - worden massflowmeters en dampsystemen van Bronkhorst toegepast voor het onderzoeken en testen van materialen voor katalysators in auto’s. De nieuw ontwikkelde katalytisch actieve materialen van Umicore bestaan uit oxiden en kostbare metalen zoals platina en palladium, opgenomen in een poreuze structuur die rechtstreeks contact met het uitlaatgas mogelijk maakt.

Welke katalysator materialen test Umicore?

Umicore in Suzhou gebruikt diverse testbanken waarop nieuw ontwikkelde katalysatormaterialen op hun prestaties worden getest (lees: lage uitstoot van giftige uitlaatgassen). “Umicore ontwikkelt nieuwe katalysators in nauwe samenwerking met vooraanstaande autofabrikanten in China. We testen nieuwe materiaalsamenstellingen en katalysatorvormen op hun prestaties” aldus de heer Yang Jinliang.

Referentieproject Umicore Suzhou Referentieproject Umicore Suzhou

Hoe worden de massflowmeters en -regelaars toegepast voor identieke tests en simulaties?

De massflowmeters en -regelaars van Bronkhorst worden gebruikt om met grote nauwkeurigheid de juiste hoeveelheden gassen te leveren in een verhouding die de uitstoot van een motor onder verschillende omstandigheden simuleert. “Om de prestaties van nieuw ontwikkelde samenstellingen goed met elkaar te kunnen vergelijken, moeten we zeker weten dat de operationele omstandigheden van onze tests identiek zijn.” De heer Yang legt uit dat dit vraagt om het gebruik van hoogwaardige massflowregelaars voor het nauwkeurig mengen van het gesimuleerde uitlaatgas.

“We hebben flowregelaars nodig die betrouwbaar zijn en een uitstekende herhaalbaarheid hebben tijdens onze simulatiesessies. Daarom heeft Umicore de testapparatuur samen met de flowspecialisten van Bronkhorst ontwikkeld." Umicore voert diverse simulaties uit. “We simuleren uitlaatgassen van motoren in verschillende fasen van hun levensduur en onder uiteenlopende bedrijfsomstandigheden. De uitlaatgassen van een auto zijn bijvoorbeeld anders als de motor nog koud is of als die veel toeren maakt."

Testbank voor het simuleren van veroudering

Een speciale testbank van Umicore simuleert de veroudering van katalysatormaterialen. Dat wordt bereikt door de omgevingstemperatuur van de katalysator in een testsessie enkele uren tot zelfs 24 uur te verhogen tot 800 °Celsius, waarbij tegelijkertijd het gesimuleerde uitlaatgas wordt toegevoerd. “Hier bewijzen de instrumenten van Bronkhorst hun grote stabiliteit onder zware testomstandigheden,” aldus de heer Yang.

Testbank voor het simuleren van veroudering Testbank voor het simuleren van veroudering

Recept voor de simulatie van uitlaatgassen

Om de uitlaatgassen van een motor te simuleren, mengt Umicore meerdere gassen. In het algemeen vinden in de katalysator de volgende reacties plaats:

  • Reductie van stikstofoxiden tot stikstof en zuurstof: 2NOx → xO2 + N2
  • Oxidatie van koolmonoxide tot kooldioxide: 2CO + O2 → 2CO2
  • Oxidatie van onverbrande koolwaterstoffen (HC) tot kooldioxide en water: CxH2x+2 + [(3x+1)/2]O2 → xCO2 + (x+1)H2O.

Voor het mengen van deze gassen worden digitale EL-FLOW Select-massflowregelaars gebruikt. En om het gasmengsel onder dezelfde druk te houden, wordt een EL-PRESS-drukregelaar gebruikt, die de druk simultaan met de stroom regelt.

Uitlaatgassen van motoren bevatten ook verdampte H2O. Daarvoor wordt de 'Controlled Evaporation Mixer' (CEM) van Bronkhorst gebruikt. Alle digitale massflowregelaars, de drukregelaar en de CEM zijn aangesloten op een computer die een programma draait dat de instrumenten aanstuurt.

Op Umicore's testbank voor verouderingssimulatie worden de hogetemperatuur-massflowregelaars van Bronkhorst toegepast. De EL-FLOW Select-regelaars van Bronkhorst hebben elektronica op afstand, kunnen gastemperaturen tot 110 °Celsius verdragen en regelen de gassen met een grote nauwkeurigheid en een uitstekende herhaalbaarheid.

De heer Yang Jinliang De heer Yang Jinliang voor de testapparatuur van Umicore voor het simuleren van de katalysatorveroudering.

Wat vindt u van de ondersteuning van de Bronkhorst-producten in China?

Als hem gevraagd wordt naar de ondersteuning en service van Bronkhorst in China, is de heer Yang heel enthousiast: “Alle experts van Bronkhorst in China zijn erg professioneel en reageren snel. Vooral tijdens de opstartfase van ons project, toen we er de meeste behoefte aan hadden, deden mijn contactpersonen er alles aan om ons te helpen. Nu draait het systeem soepel, maar als we behoefte hebben aan kalibratie of service, is het prettig om te weten dat Bronkhorst een van zijn Global Service Offices in Shanghai heeft."

Global Services Offices Global Services Offices

• Bekijk hier een andere toepassing op deze markt: Simulatie van uitlaatgassen voor het testen van lambdasondes.

Wilt u ook na de vakantie op de hoogte worden gehouden van de laatste ontwikkelingen op het gebied van flowmeting?

Massflowinstrumenten - de 10 beste tips voor installatie

Top 10 tips voor het installeren van massflowmeter-en controllers

Graham Todd
Cover Image

Als je een massflowmeter of massflowregelaar installeert is het belangrijk dat die vanaf het moment van inschakelen optimale prestaties levert. Daarom heb ik als geheugensteuntje een paar eenvoudige controlepunten voor thermische massflowmeters en -regelaars voor gassen op een rijtje gezet.

1) Montagepositie van de flowmeter

De montagepositie is belangrijk. Flowmeters worden bij voorkeur horizontaal gemonteerd; bij hoge druk ( > 10 bar voor by-passinstrumenten) moeten alle meters horizontaal worden geplaatst. Voorkom installatie in de buurt van trillings- en warmtebronnen.

2) Voorkom verstoringen

Vermijd haakse bochten en obstakels in de leidingen die turbulentie kunnen veroorzaken - dichtbij de in- en uitgang van het flowinstrument, vooral bij hoge debieten. Wij adviseren een afstand tussen een bocht en ingang van het flowinstrument van minimaal 10 x de buisdiameter. Als je wil weten waarom de keuze van de buizen bij thermische massflowmeters zo belangrijk is, bekijk dan ook de tips in ons vorige blog.

3) Typesticker (serienummersticker)

Lees voor de installatie de typesticker van het instrument en controleer de elektrische aansluiting, het flowbereik, de media die moeten worden gemeten, de in- en uitgangsdruk, de bedrijfstemperatuur, de ATEX-classificatie (indien van toepassing) en de invoer- en uitvoersignalen. Controleer ook of het afdichtingsmateriaal geschikt is voor het procesgas.

4) Elektrostatische ontlading (Electrostatic Discharge, ESD)

Het flowinstrument bevat elektronische componenten die gevoelig zijn voor elektrostatische ontladingen (ESD's) - een plotselinge elektrische stroom tussen twee elektrisch geladen voorwerpen, veroorzaakt door contact. Contact met elektrisch geladen personen of voorwerpen kan een risico vormen voor deze componenten of er zelfs toe leiden dat ze uitvallen.

5) Druk

Zet het systeem niet onder druk voordat de elektrische aansluitingen in orde zijn. Voorkom sterke drukwisselingen bij het onder druk zetten van het systeem en voer de druk geleidelijk op.

6) Controleer de pijpleidingen

Zorg ervoor dat de pijpleidingen in het systeem schoon zijn (voordat je het instrument installeert). Voor absoluut schone pijpleidingen installeer je filters; daarmee garandeer je een vocht- en olievrije gasstroom. Wij adviseren de installatie van een inlinefilter vóór de massflowmeter of -regelaar; als er terugstroming kan optreden, raden wij ook een downstream filter of terugslagventiel aan.

7) Inline-installatie

Installeer de massflowmeter of -regelaar in de leiding en maak de koppelingen vast volgens de instructies van de leverancier.

8) Buisdiameter

Vermijd het gebruik van leidingen met kleine diameter bij hoge debieten; de jet-flow van de invoer heeft namelijk invloed op de nauwkeurigheid en kan zorgen voor te grote drukverminderingen in pijpleidingen en adapters. De juiste buisdiameter is ook van belang voor het zo veel mogelijk verminderen van het turbulentie-effect. Ons voorgaande blog beschrijft het effect van een turbulente stroom en wat daaraan gedaan kan worden.

9) Lektest

Controleer je systeem altijd op lekken voordat je er druk op zet. Vooral als je giftige, explosieve of andere gevaarlijke gassen gebruikt.

10) Inschakelen

Schakel de flowmeter of -regelaar in en laat deze ongeveer 30 minuten opwarmen en stabiliseren. Dit kan met of zonder druk op het systeem.

Ik hoop dat deze lijst van pas komt. Gebruik hem als naslag als je weer een massflowmeter of -regelaar moet installeren. Heb je eventueel nog vragen of ontbreekt er iets op de lijst? Laat het me dan weten. Bij Bronkhorst leren we graag van jouw ervaring.

Flow-oplossingen worden steeds compacter

Flow-oplossingen worden steeds compacter

James Walton
Cover Image

In het dagelijks leven is steeds meer sprake van miniaturisatie. Kijk bijvoorbeeld eens naar het feit dat een groeiend aantal mensen steeds vaker kiest voor een ‘tiny house’; een huisje met een oppervlak van max. 40 vierkante meter. Maar ook in de industrie kunnen we eigenlijk niet meer om miniaturisatie heen. Massflowmeters en drukregelaars met een minimale footprint passen dus ook perfect in deze trend.

Kleinere footprint

Met mijn ervaring in de biowetenschappelijke en de analytische industrie sta ik positief tegenover de steeds toenemende vraag naar snellere en kleinere instrumenten. De kosten van laboratoria blijven stijgen en daarom wordt het steeds belangrijker dat er economisch met kostbare ruimte wordt omgegaan. Een logisch gevolg is dat de vraag naar kleinere instrumenten, die minder ruimte innemen, groter en groter wordt.

Een van de factoren achter dit proces was het NeSSI-systeeminitiatief (New Sampling/Sensor Initiative), dat wordt gesteund door Centre for Process Analysis and Control. Het doel was het indammen van de kosten van het aanleggen, installeren en onderhouden van analysesystemen voor chemische processen. In het NeSSI-systeem gold voor massflowmeters en drukregelaars een standaard footprintvan 1,5 inch.

Footprint van massflowmeters en drukregelaars

De standaard van 1,5 inch is ideaal voor een groot aantal toepassingen en eindgebruikers, zelfs voor een aantal Life Science OEM’ers die meer dan voldoende ruimte in hun systemen hebben. Hoewel, mocht je je systeem willen herontwerpen en implementeren met nieuwe technologieën, kijk dan eerst eens naar hoe de bestaande technologie is geplaatst en breid dat desnoods uit. Meestal helpt dat bij het nog verder minimaliseren van de footprint van bestaande componenten.

Het miniaturiseren van een bekende, werkende technologie brengt uitdagingen met zich mee. In dit geval worden het ontwerp en de functie bepaald door de fysieke kenmerken van het meetprincipe en de sensor die daar bij hoort. Om dit te veranderen moet er gekeken worden naar alternatieve meettechnieken waarmee het uiteindelijke doel van de industrie wordt bereikt: dezelfde functionaliteit en hetzelfde signaal, maar in minder ruimte.

Massflowmeters en drukregelaars voor minimale voetafdruk

In samenwerking met TNO, de Nederlandse organisatie voor toegepast wetenschappelijk onderzoek, hebben wij een nieuwe serie massflowmeters en drukregelaars ontworpen op basis van MEMS-technologie. Hierdoor kunnen we oplossingen bieden van 0,75 inch, een twee keer zo kleine footprint, evenals ultra-compacte massflowregelaars.

In ons blog op de Bronkhorst UK website, lees je meer over miniaturisatie dankzij MEMS-chiptechnologie.

Dit levert het voor onze klanten op:

• compacte assemblage met efficiënt gebruik van ruimte

• analoge of digitale communicatie

• eenvoudig toegankelijke stapelbare modules met aansluitingen aan de zijkant

• pre-testing ’Plug and Play’ verdeelstukassemblages, waardoor de klant minder hoeft te testen

IQ-FLOW, op chipsensor gebaseerde drukregelaar voor gassen

Om de bruikbaarheid van het nieuwe instrument te behouden, moet het dezelfde functionaliteit hebben. Naast een sensor op een chip, is ook een kleiner regelventiel nodig, evenals filteropties en een kleinere pneumatische klep. Om nóg meer ruimte en montagetijd te besparen, vroegen klanten om een downported versie.

Om optimaal gebruik te maken van ruimtebesparing door die nieuwe technologie, is als laatste toevoeging een manifold systeem ontwikkeld. De klant kan daarin zelf het aantal flowkanalen bepalen, zodat het perfect past binnen de ruimtebeperkingen die zij hebben met betrekking tot hun instrument.

IQ-verdeelstukoplossing

Het is eigenlijk een terugkerend thema in onze blogs en er wordt steeds weer naar verwezen: onze oplossingsgerichte aanpak. We komen niet met standaard producten waarbij onze klanten concessies moeten doen. We leveren klantspecifieke en op maat gemaakte oplossingen. De eis van de klant is onze drijfveer om te blijven innoveren. Voldoet een standaardoplossing voor het meten of regelen van druk niet? Laat het ons weten en daag ons vooral uit. Wij zijn experts in low flow fluidics handling technology.

Bekijk onze op chipsensor gebaseerde massflowmeter/-regelaar of de drukregelaars met MEMS-technologie.

De trend om dingen steeds compacter te maken komt op veel plaatsen tot uiting, zoals te lezen is in ons blog over klantspecifieke flow systemen.

Graham Todd
Cover Image

Met de feestdagen in het vooruitzicht neemt de verkoop van kaarsen toe. In de winkels treft u ongewone varianten aan als ‘Christmas magic’, ‘Frosted Blackberry & Cedar wood’ en ‘The Perfect Tree’. We zijn gek op geurkaarsen, en vooral de speciale kerstversies daarvan dragen echt bij aan een feestelijke sfeer. Kaarsen met een aangenaam aroma zoals spar, kaneel, kruidnagel en dennenappel zijn altijd favoriet.

Maar hoe krijg je die aangename geur in een kaars? Dat leest u hieronder.

De kaarsenindustrie

De moderne kaarsenindustrie heeft zich ontwikkeld via een groot aantal innovaties. We noemen hier enkele mijlpalen:

  • In de jaren twintig van de negentiende eeuw ontdekte de Franse scheikundige Michel Eugène Chevreul hoe hij stearinezuur kon onttrekken aan dierlijke vetzuren. Deze ontdekking leidde tot de ontwikkeling van stearinewas, een hard, duurzaam en schoon vet dat tot de dag van vandaag veel wordt gebruikt.
  • In 1834 ontwikkelde uitvinder Joseph Morgan een machine voor doorlopende productie. De kaarsen werden terwijl ze stolden door een cilinder met een beweegbare zuiger uitgeworpen. Dankzij gemechaniseerde productie daalden de productiekosten en werden kaarsen gemeengoed.
  • In de jaren vijftig van de negentiende eeuw ontdekten geleerden hoe ze de wasachtige substantie die van nature in petroleum voorkomt konden scheiden; zo ontstond paraffine. Het probleem van het lage smeltpunt werd verholpen door de toevoeging van stearinezuur.
  • Toen in 1879 de gloeilamp op de markt kwam, begon de vraag naar kaarsen af te nemen.
  • Tegen het einde van de twintigste eeuw raakten kaarsen weer in zwang dankzij hun nieuwe functie als geschenk en als sfeervol decoratief element in huis.

Veel verschillende kaarsen

In deze industrie heeft een enorme groei plaatsgevonden. Tegenwoordig zijn kaarsen te krijgen in allerlei formaten en vormen, van dinerkaarsen, stompkaarsen en theelichten tot kaarsen in glazen/potten, drijfkaarsen, buitenkaarsen, kaarsen met een speciale vorm en natuurlijk kerstkaarsen.

Uit onderzoek is gebleken dat geur, kleur, prijs en vorm de meeste invloed hebben op de verkoop van kaarsen. Ongeveer 35% van de verkoop van kaarsen vindt plaats rond de kerst. Naar schatting gaat het bij 75 tot 80% om geurkaarsen. Sommige fabrikanten hebben een assortiment van tussen de 1000 en 2000 verschillende kaarsen.

Het toevoegen van geuren

Fabrikanten van kaarsen werken nauw samen met producenten van geuren om geurformules te ontwikkelen die niet alleen aangenaam ruiken maar ook veilig en goed branden. De formules kunnen op etherische oliën of op synthetische aroma's zijn gebaseerd.

Het gaat om hoogwaardige geurstoffen, die in veel soorten parfum, badzeep, lotion en shampoo worden gebruikt. Bij het toevoegen van een geur aan een kaars, is het belangrijk er goed op te letten dat de kaars schoon en veilig brandt.

Bij de fabricage van de kaarsen worden kleurstoffen, geurstoffen en additieven meestal samengevoegd en gemengd terwijl ze heet en vloeibaar zijn. Parfums, additieven, kleurstoffen en beschermende chemicaliën zijn doorgaans vloeibaar. Bij precieze dosering van de additieven is de productie efficiënt en blijft onnodig afval tot een minimum beperkt.

Geuren worden vaak handmatig toegevoegd aan het proces. Zoals geldt voor alle handmatige processen, kan dit een kostbare aangelegenheid zijn. Daarnaast zijn er meerdere risico's aan verbonden, zoals verspilling en onder- en overdosering van deze kostbare chemicaliën.

CORI-FILL doseertechnologie

Met de CORI-FILL doseertechnologie biedt Bronkhorst een opstelling waarmee deze geuren eenvoudig gedoseerd kunnen worden. Door een coriolis massflowmeter te combineren met een pomp of geschikte buis is het mogelijk om met hoge reproduceerbaarheid vloeistoffen in een doorlopend proces of als batch in de houder of de mal van de kaars te doseren. Deze systemen kunnen worden geïntegreerd of gebruikt als toevoeging in reeds bestaande processen en productielijnen.

Tips van kaarsenexperts

Het goed en veilig laten branden van een kaars vereist enige vaardigheid. Als de kaars goed brandt, zou u het volgende moeten zien:

  • een rustige, regelmatige vlam
  • geen geflikker of rookslierten
  • geen opflakkering van de vlam

Bedenk: een brandende kaars is open vuur. Wees dus voorzichtig!

Bekijk onze CORI-FILL doseertechnologie voor het toevoegen van geuren aan uw kaarsen met coriolis massflowmeters en onze application notes voor nog meer bijzondere toepassingen van Bronkhorst flowmeters.

Bronkhorst Kerstwensen