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und festen Materialien.Sie eignet sich für verschiedene Anwendungen in der Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verarbeitung, Forschung und Recycling. Mit einer maximalen Einwaage von 220 g und einer hohen Messauflösung von 0,001g ermöglicht die Trocknungswaage eine exakte Feuchtemessung.
und festen Materialien. Sie eignet sich für verschiedene Anwendungen in der Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verarbeitung, Forschung und Recycling. Mit einer maximalen Einwaage von 220 g und einer hohen Messauflösung von 0,001g ermöglicht die Trocknungswaage eine exakte Feuchtemessung.
Viele Materialien enthalten bei normalen Umgebungsbedingungen Wasser und können zusätzlich bestimmte Mengen Feuchtigkeit aufnehmen und mehr oder weniger schnell auch wieder an die Umgebung abgeben. 
Da der Wassergehalt für viele physikalische, chemische und biologische Abläufe eine wichtige Rolle spielt, und dadurch die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit von Substanzen bestimmt, wird er häufig mit Hilfe elektronischer Trocknungswaage überwacht. Die elektronische Trocknungswaage hat gegenüber der Darrmethode den Vorteil, dass mit ihnen vor Ort, sehr schnell und oft auch zerstörungsfrei bzw. zerstörungsarm gemessen werden kann.
Wegen der Bedeutung der Materialfeuchte für die Verwendbarkeit und Dauerhaftigkeit von Materialien wurde eine Vielzahl von Messgeräten für unterschiedliche Aufgabenstellungen und Einsatzbedingungen entwickelt. Bevor über die Anschaffung eines bestimmtes Gerätetyps entschieden wird, sollte feststehen, welche Anforderungen die Trocknungswaage zwingend erfüllen muss. Dazu gehört beispielsweise die Klärung, ob das Gerät für die vorgesehene Anwendung geeicht sein muss.
Hier eine Auflistung wichtiger Kriterien, die berücksichtigt werden sollten:
Für den Einsatz an wechselnden Orten, für verschiedene Materialtypen oder bei Materialien, deren genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist, empfiehlt es sich oft, mehrere Trocknungswaagen mit unterschiedlichen Messprinzipien oder ein Kombigerät mit mehreren Messprinzipien einzusetzen. Beispielsweise kann bei Feuchteschäden an Gebäuden oder Lagergut mit einem nach der Widerstandsmethode arbeitenden Gerät die Ausbreitung der Durchfeuchtung bestimmt werden.
In den nachfolgenden Abschnitten werden die Vorzüge und die Einschränkungen der häufigsten gebräuchlichen Methoden zur Feuchtebestimmung kurz erläutert, um deren Eignung und aber auch Grenzen für bestimmte Anwendungsfälle zu zeigen.
Trocknungswaagen vereinfachen die Durchführung der Darrmethode, sind aber häufig auf sehr kleine Probenmengen beschränkt. Diese Trocknungswaage kombiniert eine Präzisionswaage und Trockenkammer in einem Gerät. Proben des zu prüfenden Materials werden getrocknet, bis kein Gewichtsverlust mehr stattfindet. Die Gewichtsdifferenz entspricht bei den meisten Materialien und korrekter Durchführung dem Anteil des verdunsteten Wassers.
Da die Probenmenge in Trocknungswaagen üblicherweise sehr gering ist, verkürzt sich in den meisten Fällen die Trocknungsdauer gegenüber der Trocknung im Darrofen. Zudem wird automatisch gewogen und es können verschiedene Trocknungsprogramme gewählt werden, die nach dem Start automatisch ablaufen.
Materialien die Feuchte aufnehmen können, verändern ihre Eigenschaften im elektrischen Feld in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt. Feuchtebestimmer die die Kapazität bestimmen, arbeiten schnell und zerstörungsfrei. Die Messungen können an gleicher oder benachbarter Stelle beliebig oft wiederholt werden. Messtiefe und Mesergebnisse werden sowohl von der Art als auch von der Struktur des Materials beeinflusst. Sie können sowohl durch Fremdmaterialien als auch durch eingelagerte Salze im Messbereich verändert werden. Für bekannte Materialien und definierte Umgebungsbedingungen sind zuverlässige Messergebnisse möglich. Bei anderen Bedingungen sind diese Geräte gut zur schnellen Ermittlung und Eingrenzung von Bereichen mit erhöhter Feuchte einsetzbar.
Mit dem Feuchtegehalt steigt bzw. sinkt auch der elektrische Widerstand bzw. die elektrische Leitfähigkeit. Da diese elektrischen Werte jedoch zusätzlich von der Temperatur und der Materialzusammensetzung beeinflusst werden, muss bei der Anwendung dieser Methode auf einige wichtige Punkte geachtet werden. Der Einfluss durch Temperaturunterschiede kann bei einigen Modellen über Sensoren, spezielle Bauteile oder manuelle Einstellungen kompensiert werden. Hinterlegte Referenzlinien für Materialien oder Materialgruppen erlauben eine höhere Genauigkeit für die wählbaren Materialien. Nur wenige Feuchtebestimmer mit Widerstandsmessung bieten aber die Möglichkeit, eigene Referenzlinien zu hinterlegen.
Feuchtebestimmer mit Widerstands- oder Leitfähigkeitsmessung bieten schnelle Ergebnisse bei zerstörungsarmer Messung. Die Werte erlauben es, Feuchteabweichungen festzustellen und deren Umfang einzugrenzen. Teilisolierte Messfühler eignen sich dazu, Werte in verschiedenen Tiefen zu ermitteln. Dies ermöglicht Rückschlüsse darauf, ob innen eine höhere Feuchte vorliegt als außen. Das erleichtert die Beurteilung des Austrocknungsverhaltens und der Feuchteursachen.
Die Materialfeuchte ist bei vielen Materialien von der Temperatur und Luftfeuchte der Umgebung abhängig. Kann das Material Feuchte aus der Luft aufnehmen und wieder an sie abgeben, stellt sich nach einiger Zeit für ein bestimmtes Umgebungsklima eine bestimmte Materialfeuchte als Ausgleichsfeuchte ein. Das heißt, das feuchte Materialien bei trockener Umgebung Feuchte abgeben und umgekehrt trockene Materialien in feuchter Umgebung Feuchte aufnehmen. Mit Messungen nach der KRL-Methode kann festgestellt werden, ob feucht eingebrachte Materialien bereits ihre Ausgleichsfeuchte erreicht haben und ob Materialien oder Bauteile durch andere Einflüsse als das Umgebungsklima erhöhte Feuchtewerte aufweisen. Die Messung ist wiederholbar, so dass Aussagen zum Verlauf der Trocknung bzw. Feuchteaufnahme möglich sind.
Die Bestimmung der korrespondierenden Luftfeuchte kann mit Hilfe von Materialproben, in Schüttgütern, sowie in Bohrungen oder an der Materialoberfläche durchgeführt werden. Proben werden mit dem Sensor in luftdichte Behälter oder Folienbeutel eingebracht. Auch bei Messungen in Bohrlöchern oder an Oberflächen muss durch luftdichtes Abkleben verhindert werden, dass ein Luftwechsel stattfindet. Der Industrieverband Klebstoffe e.V. beschreibt im TKB Bericht 2 „Die KRL-Methode zur Bestimmung der Feuchte in Estrichen“, das Vorgehen mit Probeentnahme bei feucht eingebrachten Estrichen analog zur Kalziumkarbidmethode. Bei Estrichen ist das ermitteln der Restfeuchte vor Fliesen- oder Bodenbelagsarbeiten vorgeschrieben, damit es durch späteren Feuchteausgleich nicht zu Schäden am Fußbodenbelag kommt.
Liegen die Feuchtewerte des Materials oberhalb derer der charakteristischen Ausgleichsfeuchte, steigt die relative Luftfeuchte der eingeschlossenen Luft solange bis das Material keine Feuchte mehr an sie abgibt. Ist das Material hingegen trockener ist als bei den herrschenden Umgebungsbedingungen üblich, nimmt es Feuchte aus der eingeschlossenen Luft auf und deren Luftfeuchte sinkt.
Mikrowellen bestimmter Wellenlänge werden durch Wassermoleküle beeinflusst und umgekehrt. Sie lassen sich nicht nur zum Erwärmen von wasserhaltigen Speisen, sondern auch zur gezielten Feuchtebestimmung einsetzen. Die Mikrowellen, die auf Wassermoleküle treffen, werden abgebremst, gedämpft und zum Teil reflektiert. Diese Veränderungen sind messbar. Der Wassergehalt elektrisch nicht leitfähiger Substanzen kann dadurch präzise, schnell und zerstörungsfrei ermittelt werden. Je nach Anzahl der Wassermoleküle in der untersuchten Substanz werden Resonanzfrequenz, Durchlässigkeit und Reflexion der Mikrowellenstrahlung höher oder niedriger. Die Stärke der Veränderung ist aber nicht nur vom Wasseranteil abhängig, sondern auch von anderen Einflüssen. Deshalb muss ein Feuchtebestimmer der auf der Basis von Mikrowellentechnik arbeitet durch Referenzmessungen auf das Material und die konkreten Messbedingungen abgestimmt werden
Im Allgemeinen werden nur geringe Mikrowellenleistungen zur Messung benötigt, so dass das Material durch die Messung kaum erwärmt oder in anderer Weise beeinflusst wird. Die Messung kann an gleicher Position beliebig oft wiederholt werde, liefert sehr schnelle Ergebnisse und funktioniert auch bei bewegtem Messgut. Deshalb werden Feuchtebestimmer mit Mikrowellentechnik häufig für Inline Feuchtemessungen in Fertigungs-, Trocknungs- und Einlagerungsprozessen verwendet. Für sensible Produkte sind sehr kurze Messintervalle in Millisekunden und Genauigkeiten von 0,1 Feuchteprozent möglich. Durch analoge oder Schaltschnittstellen kann sichergestellt werden, dass bei Feuchteabweichungen sehr schnell gegengesteuert wird.
| Messdurchführung | Einschränkungen | Vorteile | |
|---|---|---|---|
| Trockenschrank / Darrofen |
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| Feuchtewaage |
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| Kapazitive Messung |
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| Widerstandsmessung |
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| KRL-Methode (Korrespondierende Luftfeuchte) |
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| Mikrowellenverfahren |
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Werte für den Feuchte- bzw. Wassergehalt können entweder absolut in Gramm oder Liter oder relativ in Prozent bezogen auf die Masse oder das Volumen angegeben werden. Bei den relativen Werten ist es wichtig, darauf zu achten, ob als Ausgangswert für die Prozentangabe die feuchte oder die trockene Substanz herangezogen wurde.
Wenn die Feuchte durch Trocknung von Proben ermittelt wird, kann sowohl die absolute Feuchte, als auch die relativen Feuchteangaben mit Hilfe der in der Tabelle blau dargestellten Formeln ermittelt werden. Bei einigen Trocknungswaagen, die als Trocknungswaage genutzt werden, ist nicht wählbar, ob der Wert der relativen Feuchte auf den trockenen oder auf den feuchten Zustand bezogen wird.
Besonderheit bei gasförmigen Substanzen
Bei gasförmigen Substanzen ist die Menge an Wasserdampf die aufgenommen werden kann von der Temperatur und auch vom Druck abhängig. Für Gase wird die relative Feuchte deshalb nicht bezogen auf die Masse oder das Volumen angegeben, sondern auf die bei den aktuellen Temperatur- und Druckverhältnissen erreichbare Sättigungsmenge an Wasserdampf.
| Probenmasse | Trockenmasse | Absolute Feuchte = Wasseranteil | Relative Feuchte bezogen auf das Feuchtgewicht |
Relative Feuchte bezogen auf das Trockengewicht |
Differenz der Angaben zur relativen Feuchte |
|---|---|---|---|---|---|
| A | B | C = A - B | D = (A - B) / A | E = (A - B) / B | F = E - D |
| 100 g | 99 g | 1 g | 1 % | 1,01 % | 0,01 % |
| 100 g | 90 g | 10 g | 10 % | 11,11 % | 1,11 % |
| 100 g | 75 g | 25 g | 25 % | 33,33 % | 8,33 % |
| 100 g | 50 g | 50 g | 50 % | 100 % | 50 % |
| 100 g | 25 g | 75 g | 75 % | 300 % | 225 % |
| 100 g | 10 g | 90 g | 90 % | 900 % | 810 % |
| 100 g | 1 g | 99 g | 99 % | 9900 % | 9801 % |
Kalibrieren ist das Überprüfen der Genauigkeit von Messgeräten unter Einhaltung festgelegter Abläufe und Bedingungen. Durch die Kalibrierung soll sichergestellt werden, dass die mit den Geräten ermittelten Werte korrekt sind. Vor allem dort, wo die Messwerte Auswirkungen auf die Verwendbarkeit eines Materials oder Produktes haben, sind oft kalibrierte Messmittel vorgeschrieben.
Bei Feuchtewaagen sind präzise Ergebnisse unter anderem davon abhängig, ob die Genauigkeit der Wiegeergebnisse innerhalb des Messbereichs in dem sie verwendet werden gleich ist. 
Bei diesen Geräten wird deshalb bei der Kalibrierung mit verschiedenen Präzisionsgewichten geprüft, wie genau sie wiegen. Für bestimmte Materialien kann es zudem wichtig sein, dass während der Trocknung die festgelegten Höchsttemperaturen nicht überschritten werden. Anderenfalls kann das Ergebnis durch chemische Umwandlungen des Materials verfälscht werden. Werden mit der Trocknungswaage regelmäßig hitzeempfindliche Materialien wie beispielsweise Gips, Kunststoffe oder Holzwerkstoffe getrocknet, sollten auch die Temperaturwerte kalibriert werden.
Wird eine Trocknungswaage im Handel, beispielsweise beim Ankauf von Getreide, zur Preisbestimmung eingesetzt, müssen sie geeicht sein. Auch die Eichung ist eine Kontrolle der Messgenauigkeit. Im Unterschied zur Kalibrierung wird die Eichung aber von der Eichbehörde durchgeführt und überwacht. Die Eichfrist für Getreidefeuchtemessgeräte beträgt bei Geräten mit Spektralmesstechnik ein Jahr, bei Geräten mit anderer Messtechnik zwei Jahre.
Wenn Feuchtemessungen an geringen Probenmengen durchgeführt werden sollen, bieten Feuchtewaagen erhebliche Vorteile gegenüber anderen Messgeräten. Die kompakten Waagen, bei denen das Probenmaterial in einer Kammer durch Erwärmung getrocknet und dabei kontinuierlich gewogen wird, arbeiten materialunabhängig. Es müssen also keine materialspezifischen Kennlinien für die Auswertung der Ergebnisse berücksichtigt werden.
Lediglich die zulässigen Temperaturen für die Trocknung müssen berücksichtigt und an der Trocknungswaage korrekt eingestellt werden. Materialien, für die Temperaturen für die Darrtrocknung in Normen festgelegt sind, sollten auch in der Feuchtewaage bei dieser Temperatur getrocknet werden. Bei einigen Materialien besteht sonst die Gefahr, dass nicht nur freies Wasser aus den Poren, sondern auch chemisch gebundenes Wasser gelöst und verdunstet wird.
Die Materialfeuchtigkeit ergibt sich aus der Massendifferenz zwischen feuchter und trockener Probe. Dadurch ist das Ergebnis einfach nachvollziehbar und kann leicht überprüft werden. Es muss aber unbedingt darauf geachtet werden, dass die angegebene relative Materialfeuchte in Prozent sowohl auf das Trockengewicht als auch auf das Gesamtgewicht der feuchten Probe bezogen sein kann. Bei einigen Trocknungswaagen ist wählbar, in welcher von beiden Varianten das Ergebnis angezeigt wird.
Durch die schnelle Trocknung der geringen Probenmengen und die parallel stattfindende automatische Wiegung ist die Feuchtebestimmung mit der Trocknungswaage schneller als die klassische Darrtrocknung im Darrofen. Die Geräte beanspruchen nur wenig Platz und sind einfach zu bedienen. Sie eignen sich dadurch nicht nur für die Feuchtebestimmung im Labor, sondern auch hervorragend für stichprobenartige Kontrollen an Trocknungsanlagen, im Wareneingang, im Lager und in der Produktion.
Bei einigen Roh- und Hilfsstoffen wirkt sich der Feuchtegehalt auf die Haltbarkeit, die Lagerfähigkeit oder die Verwendbarkeit aus. Werden Rohstoffe oder Hilfsstoffe nach Gewicht abgerechnet, muss der Feuchtegehalt in vielen Fällen auch bei der Preisermittlung berücksichtigt werden. Dann wird mit einer Trocknungswaage oder mit der Darrmethode geprüft, welchen Wassergehalt die Materialien bei der Anlieferung aufweisen.
Der Wassergehalt von feuchteempfindlichen Roh- und Hilfsstoffen wird bei der Anlieferung mit einer Trocknungswaage geprüft, um
Insbesondere bei tierischen und pflanzlichen Rohstoffen besteht die Gefahr, dass diese durch einen zu hohen oder zu niedrigen Feuchteanteil unbrauchbar werden. Auch Kunststoffgranulate können nicht ohne weiteres verarbeitet werden, wenn sie zu viel Feuchte enthalten. Gips, Kalk und Zement reagieren und erhärten bei zu hoher Feuchtigkeit und sind dann nicht mehr verarbeitbar.
Beim Ankauf von Getreide nach Gewicht müssen geeichte Waagen und geeichte Feuchtebestimmer eingesetzt werden. Für die meisten Getreidearten gilt eine Feuchte von 14,5 Prozent als Basiswert, bei Raps sind es 9 Prozent. Die Abweichungen von diesen Basiswerten für den Wasseranteil werden über Faktoren als Zu- oder Abschläge preislich berücksichtigt. Erforderliche Trocknungsmaßnahmen werden zusätzlich in Rechnung gestellt.
Bauholz wird in der Regel nicht nach Gewicht, sondern nach Volumen abgerechnet. Die Ermittlung der Holzfeuchte mit einem Feuchtebestimmer ist aber sehr wichtig, weil zu feuchtes Holz durch Pilze und Insekten zerstört werden kann. Außerdem ändert Holz bei Feuchteänderung seine Abmessungen. Es quillt bei der Aufnahme von Wasser und schwindet während des Trocknungsvorgangs. Dabei können sich Schwindrisse und Krümmungen ausbilden. Deshalb verlangen verschiedene Normen die Begrenzung der Holzfeuchte. Vollholzbauteile in gedämmten Dächern dürfen gemäß DIN 18 334 beim Einbau eine Holzfeuchte von maximal 20 Prozent aufweisen, im Holzhausbau maximal 18 Prozent. Für verleimte Bauteile gilt dagegen eine maximale Holzfeuchte von 15 Prozent.
Feuchtebestimmer Waagen funktionieren prinzipiell materialunabhängig. Sie können im Labor zur Untersuchung unterschiedlichster Proben eingesetzt werden. Die zur Trocknung eingesetzten Temperaturen müssen jedoch, wie bei der ursprünglichen Darrmethode an das Material angepasst sein. Bei vielen der Feuchtebestimmer Waagen können die Parameter für verschiedene Testabläufe fest gespeichert werden. Die hinterlegten Trocknungsprogramme können später, wenn wieder Proben des gleichen Materials zu prüfen sind, einfach aufgerufen werden.
Die meisten Modelle der Feuchtebestimmer Waagen sind auf sehr geringe Probenmengen ausgelegt. Die geringen Mengen verkürzen die Trocknungszeit und erlauben dadurch eine schnelle Aussage zum Feuchtegehalt. Bei größeren Probenmengen, können mehrere Einzelmessungen durchgeführt werden. Wichtig für die Aussagefähigkeit der Messung ist, dass die Probe bis zum Start der Messung ihren Feuchtegehalt nicht ändert. Die Materialproben sollten deshalb möglichst schnell, mit gleichbleibender Temperatur und luftdicht verpackt im Labor ankommen.
Sind Feuchtemessungen für den laufenden Produktionsprozess oder für die Qualitätssicherung erforderlich, sollten die Messungen möglichst sofort nach der Probenahme durchgeführt werden. Ist das Werkslabor zu weit entfernt, ist zu empfehlen, einen zusätzlichen Prüfplatz einzurichten werden. Der Platzbedarf und die Anforderungen einer Feuchtebestimmer Waage an den Aufstellort sind kaum höher als die einer Briefwaage.
Bei der Herstellung und Verarbeitung von Lebensmitteln ist der Feuchtegehalt sowohl für die Haltbarkeit als auch für die Verarbeitbarkeit wichtig. Jedem ist bekannt, dass frische Lebensmittel nur begrenzt haltbar sind. Wer gelegentlich zu viel Kartoffeln oder Möhren kauft, weiß auch, dass diese sich schlecht schälen lassen, wenn sie zu viel Wasser verloren haben. Damit Nahrungsmittel lange verwertbar sind, sollen sie unter speziellen Bedingungen gelagert oder möglichst schnell verarbeitet und haltbar gemacht werden.
Vor und während der Verarbeitung kann der Feuchtegehalt von Lebensmitteln mit einem dafür geeigneten Feuchtebestimmer ermittelt werden. In hochautomatisierten Prozessen werden meist Inline-Feuchtesensoren eingesetzt, die die aktuellen Feuchtedaten direkt an den Prozessleitstand übermitteln. Dadurch kann die Temperatur und die Dauer der Trocknung oder die Wasserzugabe bei Mischungen automatisch an die gemessene Feuchtigkeit angepasst werden.
Egal ob ein Feuchtebestimmer für kontinuierliche oder für Einzelmessungen eingesetzt wird, in der Lebensmittelindustrie muss stets auf die besonderen Hygieneanforderungen geachtet werden. Insbesondere, wenn nicht an entnommenen Proben, sondern direkt im zu verarbeitenden Material gemessen wird, müssen die Kontaktflächen entsprechend der jeweiligen Hygienevorschriften gereinigt werden können. Viele Modelle der Feuchtebestimmer sind deshalb so ausgelegt, dass die Kontaktflächen sowohl mit Flüssigkeiten als auch mit hohen Temperaturen sterilisiert werden können.
Bei vielen Anwendern werden die mit der Trocknungswaage ermittelten Feuchtewerte der Materialprobe entweder zu Dokumentationszwecken oder als Grundlage für die weitere Behandlung des Materials in Anwenderprogrammen auf dem Computer gespeichert. Immer mehr Unternehmen setzen zur Erfassung, Verarbeitung und Dokumentation ihrer betrieblichen Daten ein einziges, alle Unternehmensbereiche umfassendes, ERP-System zum Beispiel SAP, Infor oder ebootis ein. Für die Firmen, die ein solches ERP-System einsetzen, bietet es sich an, die Feuchtewerte der Proben direkt von der Trocknungswaage in das für die Materialwerte vorgesehene Modul des Warenwirtschaftssystems zu übertragen.
Je nach Auslegung des verwendeten Systems können die für die Probe erfassten materialspezifischen Feuchtewerte dann zum Beispiel:
Um die Messdaten direkt an das ERP-System senden zu können, muss die verwendete Trocknungswaage mit einer Schnittstelle zur Datenübertragung ausgestattet sein. Viele der angebotenen Trocknungswaagen bieten eine solche Schnittstelle entweder als RS232- oder USB-Anschluss. Die digital übermittelten Daten müssen dann vom ERP-System korrekt eingelesen und interpretiert werden.