Précision du grain : Une méthode de mesure mise au point par le PTB ouvre de nouveaux horizons dans l'industrie

Economie d’énergie dans la production du café grâce à la minuscule jauge de température HBM

Dans le secteur de l'industrie alimentaire en Allemagne, près d’un milliard de KWH sont dépensés annuellement pour le séchage et la torréfaction des grains de café, les noix et les  fruits. Arriver à trouver la température optimale et la durée pendant ces process est la clef pour réussir de potentielles économies d'énergie. Désormais, l'Institut National Allemand de Métrologie (PTB) a développé un nouveau procédé qui permet de mesurer la conductivité et la diffusion thermiques des petits ingrédients comme les grains de café en utilisant une jauge de température HBM de très petite dimension.

Jusqu'ici, il était possible de déterminer la capacité thermique des grains de café en utilisant du café moulu pressé. La structure du produit ne joue aucun rôle pour cette constante matérielle. Les propriétés de transfert thermique, d'une part, dépendent de la structure. Par conséquent, elles peuvent être mesurées avec une exactitude suffisante uniquement en employant des grains de café non moulu. Comme les grains de café sont extrêmement petits, le principe de mesure précédent ne convient pas. La conductivité thermique et la diffusion thermique peuvent seulement être que grossièrement estimées.

Jauge de température TT-3/100 extrêmement petite mais puissante

L’épaisseur de la jauge de température TT-3/100 HBM est de seulement 50 µm et la surface de la grille de mesure est de 3.1 mm x 3 mm. Avec de telles dimensions, elle peut être assimilée à une sonde « ponctuelle », c’est ainsi qu’elle est considérée dans la modélisation mathématique de cette nouvelle méthode. Disposant d’une large plage de température de fonctionnement de -50°C à +180°C, il est possible d’utiliser cette jauge dans les opérations de lyophilisation et de torréfaction des grains de café.

 

 

L’Institut National Allemand de Métrologie (PTB) propose une méthode de mesure innovatrice

Grâce aux minuscules dimensions de la TT-3/100, le PTB a pu développer une méthode de mesure innovante pour déterminer les propriétés thermiques des grains de café. La méthode se compose de plusieurs étapes. Le grain de café est divisé en deux moitiés et la jauge est alors placée entre elles. Les surfaces de contact doivent être lissées de manière à assurer un bon contact thermique. La jauge n'est pas collée dedans, elle est uniquement maintenue, servant à la fois de sonde de température et de source de chaleur définie.

Avec une alimentation de 8 à 10 mA, la TT-3/100 s’échauffe pendant la mesure. Et plus le grain est incapable de transférer la chaleur produite à l'intérieur vers l'extérieur, plus la température et la résistance électrique de la jauge s’élèvent rapidement et intensément.

En ce qui concerne la diffusion thermique et la conductivité thermique, les résultats de mesure sont disponibles en seulement quelques minutes. Il est également possible de calculer la capacité thermique spécifique du grain si sa densité est connue. Cette propriété matérielle peut être simplement déterminée par exemple selon le principe d'Archimède. Au lieu de la conductivité thermique, l'humidité du grain peut également être déterminée.

Résultats de mesure précis et fiables

La fiabilité de la méthode a été démontrée, en commençant avec des spécimens de référence ayant des propriétés de diffusion thermique connues avec précision. Les valeurs mesurées pour une chaleur spécifique du grain peuvent être comparables à celles du café moulu. Elles se ressemblent étroitement.

Méthode de mesure efficace pour une large variété d'applications

Dr. Ulf Hammerschmidt du PTB est très confiant en ce qui concerne cette nouvelle méthode qui ouvrira la porte à de nombreuses applications variées dans diverses industries. L'importance de la conductivité thermique et de la diffusion thermique comme paramètres de  la matière va bien au-delà de l'industrie alimentaire. La méthode peut également permettre d’accélérer les essais, la surveillance et l'approbation de nouveaux matériaux d'isolation dans l'industrie du bâtiment, en fournissant des résultats fiables en quelques minutes contrairement aux méthodes précédentes nécessitant plusieurs jours. Des évaluations de matériaux de construction existants ont pu être faites par de simples mesures sur le terrain.

Coopération base de cette innovation

PTB propose son savoir-faire au travers de licences. HBM coopère à son tour avec les titulaires des licences PTB. L’étroite collaboration entre le PTB, le titulaire de la licence et HBM constitue la base idéale pour un développement innovateur. Dr. Ulf Hammerschmidt exprime son approbation : « Nous aimons collaborer avec HBM. Avec eux, nous trouvons toute la compétence technique et les produits fiables et de haute qualité dont nous avons besoin pour des méthodes avant-gardistes ».

 

 

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