Heiße Öle und kühle Eiscreme

Abb. 1 : Un nouveau capteur de température à auto-calibrage évite 3000 interruptions de processus par an dans la production d'huiles et de matières grasses. (Photo : Endress + Hauser) / Fig. 1 : Ce nouveau capteur de température à calibration automatique permet d’éviter 3000 interruptions de processus par an dans la production d’huiles et de matières grasses. (Photo : Endress + Hauser)

Abb. 2 : Avec une grande précision de mesure du débit massique et de la densité – pour la crème glacée en vrac et d’autres applications particulières dans l’analyse de processus. (Photo : Endress + Hauser) / Fig. 2 : Grande précision de mesure du débit massique et de la densité, pour les crèmes glacées en vrac ou d’autres fonctions dans le processus d’analyse. (Photo : Endress + Hauser)

Abb. 3 : Le capteur pour la titration thermométrique présente l'avantage principal de ne nécessiter aucun entretien : aucune calibration, aucun conditionnement, aucun remplissage de solution électrolytique. (Photo : Metrohm) / Fig. 3 : Le capteur de température présente l’avantage majeur de ne nécessiter aucun entretien (aucune calibration, aucun conditionnement ni de remplissage avec une solution d’électrolytes). (Photo : Metrohm)

Abb. 4 : Le principe : à l'équivalence du titrage, la température ne monte plus (réaction exothermique, à gauche) ou ne baisse plus (réaction endothermique, à droite). (Graphique : Metrohm) / Fig. 4 : Le principe : la température ne monte plus (réaction exothermique à gauche) ou ne baisse plus (réaction endothermique à droite) au point final de titrage. (Graphique : Metrohm)

Abb. 5 : Surveillance entièrement automatisée des processus 24h/24 : système moderne d’analyse des processus pour le titrage thermométrique. (Photo : Metrohm) / Fig. 5 : Surveillance entièrement automatisée des processus 24h/24 : système moderne d’analyse des processus pour le titrage thermométrique. (Photo : Metrohm)

Le symbole du thermomètre symbolise aussi de manière aussi frappante que pertinente la tendance principale actuelle dans les capteurs d’analyse de processus. Il repose sur le souhait de systèmes peu nécessitant d’entretien, auto-calibrants.

La mesure de la température constitue une condition nécessaire, voire vitale, pour un déroulement fonctionnel et économique de nombreux processus dans les secteurs de la chimie, de la pharmacie, de l’alimentation et de la biotechnologie. Cela seul justifie une calibration régulière des thermomètres. Dans le cas des médicaments et des aliments, cela est en outre requis pour des raisons réglementaires.

Thermomètres en ligne dans la production alimentaire

Voici un exemple : un fabricant d’huiles et de graisses végétales de haute qualité doit respecter une plage de température définie lors du processus de fabrication — et ce, lot après lot. Traditionnellement, l’équipe de production démonte après chaque lot les capteurs concernés, les calibre, puis les remonte.

Il existe désormais une alternative élégante : des thermomètres en ligne auto-calibrants. Deux capteurs travaillent en tandem. Un capteur de référence calibré réagit lorsqu’il descend en dessous de sa température de Curie, par exemple lorsque l’installation de production est nettoyée après un lot. Il déclenche alors une récalibration du capteur principal. Il n’est même pas nécessaire qu’un spécialiste inspecte l’installation (sauf en cas de signalement d’un dysfonctionnement). Néanmoins, l’opérateur a la certitude : « Nos capteurs de température fonctionnent parfaitement et répondent aux exigences réglementaires. » Le protocole de récalibration est généré électroniquement et disponible pour la documentation. Dans la production d’huiles et de graisses mentionnée, l’alternative auto-calibrante évite 3000 interruptions de processus par an et autant d’interventions d’un technicien.

Une autre avancée récente pour certaines productions alimentaires est représentée par des débitmètres Coriolis innovants. Ils déterminent, en plus du débit massique, la densité comme mesure supplémentaire. Un système récemment disponible atteint, grâce à une technologie multi-fréquence sophistiquée, une précision de mesure particulièrement élevée. Cela est notamment demandé dans le trafic soumis à étalonnage.

La mesure combinée est même réalisable dans des applications particulièrement difficiles. Cela concerne surtout des liquides à haute viscosité et, comme complication supplémentaire, avec des bulles de gaz (par exemple, une crème glacée molle). Une mesure fiable de la densité sert ici de paramètre de qualité précieux. Les mêmes capteurs offrent également des avantages concrets à l’industrie du pétrole et du gaz. Dans ce segment, leur grande précision dans la détermination de la masse ou du volume est convaincante.

Thermotitration – autrefois, maintenance coûteuse

De l’analyse non destructive à l’analyse destructive : ici, des procédés en ligne, là des procédés en ligne — mais actuellement souvent avec un point commun. La tendance va vers des procédés plus robustes, nécessitant moins d’entretien, sans besoin de recalibrage. Cela pousse dans le domaine de l’analyse chimique humide beaucoup de choses vers la thermotitration.

Alors que l’on déterminait traditionnellement le point d’inflexion d’une courbe de titration potentiométrique, l’attention se porte désormais sur la température au point final de la titration. C’est précisément ici qu’elle ne doit plus changer, après une augmentation (réaction exothermique) ou une diminution (réaction endothermique), car l’analyste a été consommé par la réaction avec la solution de dosage ajoutée. Beaucoup de choses qui étaient auparavant évidentes deviennent obsolètes : capteurs en verre avec membrane pH, remplissage et re-remplissage avec des solutions électrolytiques, conditionnement et calibration de l’électrode.

Une application intéressante concerne les bains d’acide fluorhydrique dans le domaine des semi-conducteurs et de la galvanoplastie. L’acide fluorhydrique est un milieu extrêmement agressif qui attaque le verre ; il est donc fortement conseillé d’éviter l’utilisation des électrodes pH typiques (« électrode en verre » !) dans ce contexte. Les thermotitrateurs offrent la possibilité d’utiliser toutes les pièces en contact avec le milieu en plastique robuste, résistant à l’acide fluorhydrique.

« Retour aux sources » en vaut la peine

Les innovations actuelles montrent aussi que la recherche fondamentale en vaut la peine. Par exemple, les « ingénieurs en Coriolis » ont investi plusieurs années dans la recherche fondamentale en physique pour mieux comprendre le comportement de fluides complexes. Cela pourrait poser les bases de futurs progrès technico-pratiques.