DEFINITIONS
Le terme « taux d'humidité » correspond à la teneur en eau (sous forme liquide ou vapeur) de l'air ou d'une substance.
Si l'humidité, au sens strict du terme, ne concerne que la teneur en eau d'une substance, le plupart des procédés dits de détermination du taux d'humidité mesurent en fait la teneur en substances se volatilisant par chauffage: huiles, solvants organiques, graisses, alcools, et autres...
DOMAINES D'APPLICATIONS
La teneur en eau et autres substances volatiles est d'une importance capitale dans de nombreux domaines : les propriétés physiques et chimiques d'un produit vont en dépendre.
Elle a une influence sur le poids, les propriétés rhéologiques (viscosité…), les réactions chimiques…
Ces propriétés sont importantes aussi bien sur le plan commercial qu'industriel, technique et même juridique, par exemple :
- Agroalimentaire : pour la commercialisation des denrées alimentaires, café, céréales, etc., dans la mesure où elles sont pour la plupart vendues au poids, il existe des teneurs en eau à ne pas dépasser. La mesure de l'humidité est ainsi essentielle pour respecter les normes en vigueur. La teneur en eau a également une influence sur la qualité du produit (au toucher, au goût, à l'évolution du produit) : une présence trop importante d'humidité peut ainsi entraîner une détérioration rapide du produit (DLC et DLUO courtes) ; un manque d'eau peut au contraire résulter en un produit trop sec et donc moins apprécié du consommateur.
- Fabrication du béton : la durabilité et la résistance du béton sont fortement influencées par la teneur en eau du béton frais. La quantité d'eau de gâchage à utiliser dépend, entre autres, de la teneur en eau des granulats.
La détermination de ce taux doit cependant être effectuée de manière rapide et sans incidence sur la production.
METHODES
Le taux d'humidité peut être déterminé de différentes façons, qui peuvent être classées selon les catégories suivantes :
- Les méthodes spectrométriques
- Les méthodes chimiques
- Les méthodes thermogravimétriques
- Autres méthodes : la conductimétrie, la réfractométrie, l'osmétrie…
Parmi celles-ci, les méthodes thermogravimétriques sont les plus répandues, car elles conviennent à la plupart des applications, pour peu que la substance testée puisse résister à une température de séchage comprise typiquement entre 100 et 140ºC. Ces méthodes consistent essentiellement en un triple processus de « pesage-séchage-pesage » : les échantillons sont pesés avant et après séchage par échauffement pour une température et un temps donnés en fonction du matériau, la perte de masse permettant de calculer l'humidité de l'échantillon.
Les méthodes thermogravimétriques peuvent à leur tour être classées en plusieurs catégories :
- La méthode traditionnelle de l'armoire à dessiccation : l'étuve
- La distillation
- Le séchage par infrarouge
- Le séchage par micro-ondes
- La méthode de l'anhydride phosphorique
- Le séchage par source halogène.
Cette dernière méthode, le séchage par source halogène, est une des plus courantes - elle se caractérise par l'emploi de lampes halogènes lors de la phase de séchage. L'intérêt principal de cette méthode est que le résultat est obtenu plus rapidement qu'avec les méthodes traditionnelles : il est possible, en règle générale, d'obtenir des mesures précises en moins de 10 minutes.
La majeure partie du rayonnement issue de la lampe halogène pénètre dans l'échantillon où il se transforme en une chaleur rayonnant de l'intérieur vers l'extérieur : la distribution de chaleur dans l'échantillon est plus homogène. Le rayonnement thermique uniforme sur l'échantillon, combiné à une régulation précise de la température conduit à des résultats d'une reproductibilité exceptionnelle.
Une petite partie du rayonnement est cependant reflétée par l'échantillon (ce phénomène est moins important avec les échantillons sombres qu'avec les clairs). La profondeur de pénétration du rayonnement dépend de la perméabilité de l'échantillon : sur un échantillon peu perméable, le rayonnement pénètre uniquement dans les couches supérieures, ce qui peut produire une dessiccation incomplète, une croûte sèche ou une combustion : c'est la raison pour laquelle la préparation de l'échantillon constitue une étape importante.
L'échantillon doit être réparti en couche mince et uniforme sur la coupelle, afin d'éviter une dessiccation incomplète, un allongement du temps de mesure ou simplement une combustion. Afin d'éviter une combustion, il est possible une fois la mesure commencée de rajouter du solvant. Le rajout de solvant n'influe pas sur le résultat final.
La préparation, le poids d'échantillon à utiliser, la température et le temps de séchage va dépendre de la nature de l'échantillon - le tableau suivant donne les informations nécessaires pour différents types d'échantillon courants.
| MATIERE | Poids d'échantillon (g) | Température de séchage(ºC) | % Humidité ou % corps solide | Déviation standard | Temps de séchage (min) |
| Morceau de pomme sec | 5-8 | 100 | 76.5 | 0.1 | 10-15 |
| Pomme humide | 5-8 | 100 | 7.5 | 5-10 | |
| Beurre | 2-5 | 138 | 16.3 | 0.1 | 4.5 |
| Moutarde | 2-3 | 130 | 76.4 | 0.7 | 10 |
| Café moulu | 2-3 | 106 | 2.8 | 0.1 | 4 |
| Corn flakes | 2-4 | 120 | 9.7 | 5-7 | |
| Yaourt | 2-3 | 110 | 86.5 | 4.5-6.5 | |
| Crème à café en poudre | 2-3 | 130 | 78.5 | 0.1 | 6-8 |
| Poudre de cacao | 2-3 | 106 | 0.1 | 0.1 | 2 |
| Margarine | 3-4 | 138 | 16 | 0.1 | 10 |
| Mayonnaise | 1-2 | 138 | 56.5 | 0.4 | 10 |
| Lait en poudre | 2-4 | 90 | 5 | 0.2 | 6 |
| Chocolat au lait | 2-5 | 106 | 1.3 | 0.1 | 3.5 |
| Vin rouge | 3-5 | 100 | 97.4 | 0.1 | 15-20 |
| Chocolat en poudre | 2-4 | 100 | 1.9 | 0.1 | 4 |
| Huile de tournesol | 10-14 | 138 | 0.1 | 2 | |
| Soupe déshydratée | 2-3 | 80 | 3 | 0.2 | 4.5-7 |
| Sucre | 4-5 | 138 | 11.9 | 0.1 | 10 |
| Lait | 2-3 | 120 | 88 | 0.2 | 6-8 |
| Farine | 8-10 | 130 | 12.5 | 0.1 | 4-5 |
| Ciment | 8-12 | 138 | 0.8 | 0.1 | 4-5 |
| Papier | 2-4 | 106 | 6.4 | 0.1 | 10 |
| Boue | 11-12 | 130 | 80 | 90 | |
| Polyamides | 2-5 | 138 | 2 | 0.2 | 75 |
| Poussière | 5-10 | 104 | 7.3 | 0.3 | 8-15 |
| Charbon de bois | 8-10 | 120 | 3.8 | 0.1 | 8-10 |
INSTRUMENTS
La technique de détermination de l'humidité thermogravimétrique par source halogène est notamment utilisée par notre gamme d'instruments de mesure de l'humidité, très fonctionnels grâce à leurs affichages ergonomiques, leurs séquences de séchage et, selon les modèles, leur possibilité d'être connecté à un PC, une imprimante, un clavier, ou de mémoriser les données de mesure. Ils vous permettent de réaliser de manière simple et économique toutes vos mesures d'humidité, jusqu'à 230ºC: Taux d'Humidité, Taux d'extrait sec, Perte de Masse, Masse résiduelle... A vous de choisir l'instrument qui correspond le mieux à votre application!