Wassergehalt/Trockenmasse

Für viele Produkte (z. B. Schüttgüter, pumpfähige Materialien, landwirtschaftliche Erzeugnisse) ist der Wassergehalt ein wichtiger Qualitätsparameter mit betriebswirtschaftlicher Relevanz. Einerseits wird durch den Wassergehalt die Masse und somit der Preis beeinflusst, andererseits wird bei getrockneten Erzeugnissen, z.B.  Getreide oder Trockenobst, die Lagerfähigkeit durch einen zu hohen, aber auch durch einen zu niedrigen Wassergehalt, beeinträchtigt. Darüber hinaus ist ein optimaler Wassergehalt für viele sensorische Eigenschaften, wie Geschmack oder Bissfestigkeit, von entscheidender Bedeutung.

Die Absorption von Mikrowellenstrahlung wird vornehmlich durch das Vorhandensein von Wassermolekülen beeinflusst. (Kupfer, Kraszewski, & Knoechel 2000) [MW_oTS_Steuerung]. Es konnte im Rahmen unserer Forschungsarbeiten gezeigt werden, dass mittels Impedanzmessung in diesem Frequenzbereich eine quantitative Erfassung des vorhandenen freien Wassers und durch Differenzbildung auch die Erfassung der Nichtwasseranteile (Feststoffe, Ethanol) [MW_EIS_Bioethanol] möglich ist. 

Neben galvanisch gekoppelten Elektrodensystemen kommen in diesem Frequenzbereich vorzugsweise kapazitiv gekoppelte Systeme oder Antennenstrukturen in Frage (Kaaze 2010). Der Vorteil liegt in der Alterungsbeständigkeit, da die Elektroden nicht der elektrochemischen Korrosion ihrer Oberflächen unterliegen. Auf der anderen Seite wird der Vorteil fehlender Elektrodenpolarisation teilweise durch die bei hohen Frequenzen schwer beherrschbare Verteilung des elektrischen Feldes innerhalb des Messvolumens kompensiert. Zusammen mit Industriepartnern werden  Antennenstrukturen für die Qualitätskontrolle von Folien [DS_Folien] entwickelt, die ebenfalls in anderen aktuellen Untersuchungen, beispielsweise an Zellsuspensionen und Schlachtfleisch,  Eingang finden.

Kaaze, U. 2010, "Techniques for measuring the microwave dielectric properties of materials", Metrologia, vol. 47, no. 2, pp. 91-113.

Kupfer, K., Kraszewski, A., & Knoechel, R. 2000, RF and microwave sensing of moist materials, food and other dielectrics: dielectric properties and sensor technology, sensor applications in frequency and time-domain range, market of RF and microwave sensors Wiley-VCH.