Feuchtemesser (absolute Feuchte)

Feuchtemesser dienen zur Bestimmung des Wassergehalts von Substanzen. Der Wasseranteil ist bei vielen Stoffen und Stoffgemischen wichtig für die Verwendbarkeit, die Verarbeitbarkeit oder die Dauerhaftigkeit. Je nach Nutzungszweck können sich sowohl zu hohe als auch zu niedrige Feuchtewerte negativ auswirken. Für viele Rohstoffe und Materialien wurden deshalb Feuchtegehalte definiert, die sie zur Lagerung oder Verarbeitung aufweisen sollen. Zum Beispiel darf Getreide nicht zu feucht eingelagert werden, damit es nicht verdirbt. Es soll aber auch nicht zu trocken sein, damit es gut zu verarbeiten ist.

Die Angabe des Wasseranteils einer Substanz erfolgt entweder als absoluter oder als relativer Wert. Beide können ineinander umgerechnet werden. Die absolute Feuchte wird volumenbezogen in Gramm pro Liter bzw. Gramm pro Kubikmeter oder massebezogen in Gramm pro Kilogramm angegeben. Um die Werte bei unterschiedlicher Probenmenge einfacher und schneller vergleichen zu können, werden sehr häufig relative Angaben in Masse- oder Volumenprozent benutzt. Bei diesen relativen Werten muss darauf geachtet werden, ob der prozentuale Anteil sich auf die Gesamtmasse der Probe oder auf die Trockenmasse bezieht. Oft sind in Materialnormen die Vergleichswerte definiert. Viele Feuchtemesser haben Messkurven für bestimmte Materialien hinterlegt. Einige der Geräte zeigen auch grobe Bewertungen an, um die Interpretation der Messwerte zu vereinfachen.

Einteilung der Feuchtemesser nach dem Zustand der untersuchten Substanz
Bei der Vielzahl an verfügbaren Geräten kann zunächst grob unterschieden werden in Feuchtemesser für gasförmige, für flüssige oder für Fest- bzw. Schüttstoffe. Die Feuchtemesser für Gase werden häufig auch als Luftfeuchtigkeitsmesser oder Hygrometer bezeichnet. Bei Gasen ist die Feuchteaufnahmefähigkeit stark von der Temperatur abhängig. Feuchtemesser für Luft und andere Gase erfassen deshalb immer Feuchte und Temperatur. Der Prozentwert für die relative Feuchte bezieht sich bei einem gasförmigen Stoff stets auf den bei der jeweiligen Temperatur maximal erreichbaren Wasserdampfgehalt. Spezielle Feuchtemessgeräte ermöglichen es, den Wasseranteil in öligen Flüssigkeiten zu bestimmen. Dies ist nicht nur bei Rohstoffen für Fertigungsprozesse wichtig, sondern auch für Motor-, Getriebe- und Hydrauliköle. Feuchtemesser für Fest- und Schüttstoffe gibt es in sehr vielen verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen Messprinzipien.

Feuchtemessung nach der gravimetrischen bzw. nach der Darrmethode
Die beiden sehr unterschiedlichen Bezeichnungen geben Hinweise auf den Ablauf dieser Methode. Gravimetrisch steht für das Wiegen zur Bestimmung des Gewichts und Darren steht für das Trocknen der Proben. Durch den Wasserentzug sinkt das Gewicht, so dass über den Vergleich der Gewichte vor und nach der Trocknung festgestellt werden kann, wieviel Wasser die Probe enthielt. Dieses Verfahren zur Bestimmung des Feuchtegehalts kann für eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden. Es dient auch als Referenzmethode für Feuchtemesser, die nach anderen Methoden arbeiten. Da beim Erhitzen bestimmter Materialien aber nicht nur das eingelagerte Wasser, sondern auch andere Bestandteile ausgasen können, muss bei diesen Materialien eine niedrigere Temperatur gewählt werden. Meist geben Normen vor, bei welcher Temperatur der Trocknungsprozess für ein Material ablaufen soll. So gilt beispielsweise für Gips und Anhydrit 40 °C anstelle der üblichen 105 ° Celsius als Standardtemperatur für die Trocknung.

Die Differenz zwischen dem Ausgangsgewicht und dem Trockengewicht entspricht bei korrekter Ausführung dem Gewicht des verdunsteten Wassers. Diese Menge kann nun entweder zur Gesamtmasse oder zur Trockenmasse ins Verhältnis gesetzt werden. Hier ein Beispiel: Eine Probe mit 100 Gramm Gewicht wird solange getrocknet bis das Gewicht auf 75 Gramm und dann nicht weiter sinkt. Die Differenz von 25 Gramm bedeutet bezogen auf das Gesamtgewicht eine relative Feuchtigkeit von 25 Prozent, bezogen auf das Trockengewicht aber eine relative Feuchte von 33 Prozent. Bei der Nutzung der Ergebnisse ist es also sehr wichtig zu wissen, ob die Vergleichswerte an denen man sich orientiert, auf die Gesamt- oder auf die Trockenmasse bezogen sind.

Die Darrmethode ist eine zerstörende Messung bei der vergleichsweise lange auf das Ergebnis gewartet werden muss. Die Auswahl der Proben sollte deshalb mit besonderer Sorgfalt erfolgen. Es gibt spezielle Feuchtemesser für die Darrmethode bei denen eine Waage mit einer beheizbaren Kammer kombiniert ist. . Diese Trocknungswaagen vereinfachen den Ablauf und die Auswertung der Messung. Sie sind aber meist durch die Größe der Trockenkammer nur für sehr kleine Probenmengen geeignet.

Feuchtemesser für Bau- und Holzfeuchte
Die Bestimmung des Feuchtegehalts von Holz und Baustoffen soll bei vielen Anwendungen möglichst schnell, unkompliziert und zerstörungsarm ablaufen. Deshalb gibt es dafür viele Feuchtemesser, die den Feuchtegehalt nicht direkt, sondern indirekt über feuchteabhängige Größen bestimmen. Da diese meist elektrischen Messgrößen auch von der Materialstruktur und der Zusammensetzung der Materialien beeinflusst werden, geben die eigentlichen Messwerte nicht direkt einen absoluten oder relativen Feuchtewert an. Die Anzeigewerte ermöglichen aber, selbst bei Materialien die in ihrer Zusammensetzung nicht bekannt sind, eine sehr schnelle Abgrenzung von Bereichen mit erhöhter Feuchtigkeit. Diese Feuchtemesser erlauben bei zeitlich versetzter mehrfacher Messung auch die Aussage, ob die Feuchtewerte steigen oder sinken.

In solche Feuchtemesser können aber auch Kennlinien für bestimmte Hölzer oder Baumaterialien hinterlegt werden. Dazu wird eine ausreichende Anzahl von Proben mit bekannter Feuchtigkeit benötigt. In den Kennlinien wird dann jedem materialspezifischen Messwert der jeweilige Feuchtegehalt des Materials zugeordnet. Es gibt Kennlinien, die für größere Materialgruppen ermittelt wurden, aber auch solche, die sehr spezifisch nur für ein bestimmtes Material oder eine Holzart gelten. Vor der Messung mit solch einem Feuchtemesser muss erst die passende Kennlinie ausgewählt werden. Der Messwert wird dann mit der Kennlinie abgeglichen und das Gerät zeigt den zugehörigen Feuchtewert an.

Mobile Feuchtemesser für Biomasse wie Stroh, Heu, Sägemehl, Holzhackschnitzel, Holzpellets
Der Feuchtegehalt von Biomasse ist von entscheidender Bedeutung für deren Haltbarkeit und die Verarbeitbarkeit. Deshalb werden häufig Feuchtemesser verwendet um den Wasseranteil zu kontrollieren. Biomasse enthält bereits von Natur mehr oder weniger Wasser. Deshalb wird bereits bei der Wahl des Ernte- bzw. Fällzeitpunktes der Wassergehalt berücksichtigt. Biomasse kann aber auch nach dem Abtrocknen wieder Feuchtigkeit aufnehmen, zum Beispiel durch Niederschläge oder hohe Luftfeuchte. Deshalb ist es bei der Einlagerung von Biomasse wichtig, nicht nur auf die aktuelle Materialfeuchte, sondern auch auf die Temperatur und die Luftfeuchte im Lagerbereich zu achten. In Abhängigkeit vom Klima der Umgebung wird das Lagergut solange Feuchte aufnehmen oder abgeben, bis sich ein Feuchtegleichgewicht eingestellt hat. Findet kein Austausch mehr statt, ist die materialtypische Ausgleichsfeuchte für die jeweiligen Umgebungsbedingungen erreicht. Solange das Material Feuchte abgibt, ist bei locker geschüttetem oder geschichtetem Material die Luftfeuchte, die sich in unmittelbarer Nähe und in den Zwischenräumen des Materials einstellt, höher als die der Umgebung. Je stärker die im gelagerten Material vorhandene Luftfeuchte die der Umgebung übertrifft, desto höher ist die Materialfeuchte. 

Für Stroh und Heu werden häufig batteriebetriebene Feuchtemesser mit stabiler Einstechlanze eingesetzt, um Feuchte und Temperatur zu kontrollieren. Diese messen nur an der Spitze des Einstechfühlers, so dass problemlos in verschiedenen Tiefen gemessen werden kann. Einige Ballenpressen haben bereits integrierte Feuchtemesser die sofort beim Pressvorgang die Ballenfeuchte ermitteln. Ist die Feuchte im frisch gepressten Ballen zu hoch, kann sofort entschieden werden, ob der Vorgang abgebrochen wird oder ob die zu feuchten Ballen zusätzlich getrocknet werden.

Auch bei Sägespänen die als Brennstoff, Einstreu oder Rohstoff dienen sollen, werden Feuchtemesser zur Kontrolle des Feuchtegehalts eingesetzt. Bei der Lagerung muss darauf geachtet werden, dass die Holzspäne je nach späterem Verwendungszweck und Art des Transports feucht oder trocken gelagert werden. Zum Verbrennen dürfen nur ausreichend trockene Späne verwendet werden. Bei der Verarbeitung zu Spanplatten, Holzbriketts oder Holzpellets kann zu trockenen Spänen ohne großen Aufwand wieder Wasser beigemischt werden, zu feuchte Späne müssen mit höherem Aufwand getrocknet werden. 

Für kleinteilige Brennstoffe aus Holz oder anderen Naturfasern wie Hackschnitzel und Pellets gibt es verschiedenartige Feuchtemesser, mit denen der Wassergehalt schnell und einfach geprüft werden kann. Viele dieser Feuchtemesser haben eine Messkammer, die zur Messung mit einer Probe des Materials befüllt wird. Andere Modelle besitzen einen Sensor an einer langen Einstechlanze, so dass auch die Feuchte im Inneren von Hackschnitzel- oder Pelletlagern geprüft werden kann. Diese Feuchtemesser ermöglichen es, angeliefertes oder eingelagertes Material mit geringem Aufwand sehr schnell an unterschiedlichen Stellen und in verschiedenen Tiefen zu kontrollieren.

Geeichte und ungeeichte Feuchtemesser für Getreide
Feuchtemesser für Getreide helfen nicht nur bei der Festlegung des Erntezeitpunktes und bei der Überwachung des eingelagerten Korns. Sie werden auch benötigt, um bei Ankauf und Verkauf von Getreide faire Bedingungen zu sichern. Dabei geht es nicht nur darum, dass der Preis für eine bestimmte Menge Getreide nicht aufgrund des Gewichts von zusätzlich vorhandenem Wasser ansteigen soll. Bei zu feucht angeliefertem Getreide fallen darüber hinaus Kosten für Trocknungsmaßnahmen an, damit das Getreide sicher eingelagert werden kann. Auch diese Kosten werden beim Ankauf berücksichtigt. Feuchtemesser, die zur Ermittlung des preisrelevanten Feuchtegehalts eingesetzt werden, müssen geeicht sein.
Die Feuchtemesser, die nur im eigenen Betrieb genutzt werden, müssen dagegen nicht geeicht werden. Sie sollten aber regelmäßig kalibriert oder mit geeichten Geräten verglichen werden, um sicherzustellen, dass die Messwerte
hinreichend genau sind.

Feuchtemesser für Inline Messungen
Für Messungen in laufenden Produktions-, Trocknungs- oder Einlagerungsprozessen gibt es Feuchtemesser, deren Sensoren fest in die Anlagen eingebaut sind und die oft direkt vom Material umströmt werden. Diese Feuchtemesser werden meist direkt auf das Material und die Bedingungen vor Ort parametriert. Bei Inline-Messungen müssen keine Proben entnommen werden und das Material wird durch die Messungen nicht beeinträchtigt. Die Messdaten können direkt an Steuergeräte oder Prozessleitsysteme weitergegeben werden. Dadurch ist es möglich, bei Bedarf automatisch die Trocknungsbedingungen entsprechend der aktuell gemessenen Feuchtigkeit festzulegen oder die für Folgeprozesse notwendige Wasserzugabe direkt an den Feuchtegehalt anzupassen.