Una guida per scegliere tecnicamente una Bilancia Analitica

Molti clienti durante le nostre visite di manutenzione ci chiedono come è fatta una bilancia analitica , come tararla, e come utilizzarla al meglio nel loro laboratorio, sia nel controllo qualità che nella ricerca e sviluppo. Ma le domanda più ricorrenti sono: “Come si sceglie una bilancia scientifica da laboratorio?“, “Quali consigli ci date nella scelta di una bilancia analitica?

In una vasta offerta commerciale con prezzi talvolta molto diversi tra di loro, ci si può infatti trovare a dover scegliere tra bilance analitiche che possono costare anche 10 volte tanto rispetto ad altre, e questo genera parecchia confusione.

Ma servono davvero tutti i costosi optional e i display ad altissima risoluzione che ci offrono i grandi costruttori?

In questa guida pratica non convenzionale sulla scelta di una bilancia analitica a 4 o 5 cifre decimali, troverete tutte le risposte.
Buona lettura!

Parametro di Ripetibilità

Spesso ci si concentra su costosi display touchscreen, di marchi blasonati, con estetica perfetta e su avanzate funzioni che nel lavoro quotidiano spesso non vengono utilizzate. Ben pochi però si informano e tengono in considerazione quella che è la caratteristica più importante quando si acquista una bilancia analitica: il parametro di ripetibilità.

Se una bilancia analitica infatti non ripete nel tempo uno stesso valore di peso, vuol dire che è uno strumento non adatto per misure scientifiche di laboratorio. Questa è una caratteristica che, come vedremo più avanti, ognuno di noi può verificare.

Inoltre, se nei data sheet della bilancia che si deve acquistare non viene citato il parametro di ripetibilità, vi consigliamo di richiederlo al fornitore, così come vi consigliamo di verificare attentamente le caratteristiche indicate, che in alcuni casi risultano “ottimistiche”.

La ripetibilità, insieme all’errore di carico decentrato e di linearità, serve per determinare quanto una bilancia di alta precisione come una analitica ripete lo stesso risultato di pesata nel tempo.

Per fare un esempio pratico di verifica di questo parametro, si attende almeno un’ora dopo l’accensione della bilancia e si controlla che sia livellata su un piano molto stabile, al termine del quale possiamo procedere con la prova di ripetibilità.

I pesi da utilizzare per la taratura di una bilancia analitica sono in classe E2, ma per la prova di ripetibilità si può utilizzare anche un peso di classe inferiore.

Un buon compromesso per la prova di ripetibilità può essere una massa da 50 g, circa ¼ della portata massima di una bilancia analitica da 200 g.
Si verifica che il display indichi 0,0000 g e mettendo questa massa al centro del piatto, ci si aspetta un valore che potrebbe per esempio essere 49,9999 g.

A questo punto l’interrogativo è:
“Rimettendo lo stesso peso per più volte, (convenzionalmente 10 volte), la bilancia, restituirà sempre lo stesso risultato?“

Prove pratiche di ripetibilità

Per verificarlo, di seguito vi spieghiamo le prove pratiche di ripetibilità da effettuare su una bilancia analitica:

• per prima cosa bisogna verificare il ritorno a zero, cioè premere sul piatto della bilancia, oppure appoggiare un qualsiasi peso che sia almeno la metà della sua portata e toglierlo dal piatto. Ogni volta che lo togliamo, dovremmo vedere sul piatto sempre il valore di zero, oppure un valore pressoché vicino allo zero.
• Se riteniamo di essere soddisfatti di un buon ritorno a zero della bilancia, passiamo a verificare se con un valore di peso superiore al 50% della portata, ripete lo stesso valore, mettendolo per 10 volte sul piatto. Una bilancia alla quarta cifra decimale cioè con 0,0001 g (0,1 mg) di risoluzione, se ogni volta che effettua una pesata segna valori molto diversi tra loro nell’ordine di +/- 5 digit (0,0005g), è una bilancia con una scarsa ripetibilità.

N.B.: fate attenzione però al luogo di utilizzo della bilancia, se siamo in presenza di correnti d’aria, vibrazioni, fonti di calore (termosifoni) nelle vicinanze, queste condizioni potrebbero variare sensibilmente la pesata che stiamo effettuando.

In ambito farmaceutico, spesso la scelta di una bilancia viene fatta in base alle linee guida USP americane oppure secondo le Ph. Eur. europee che richiedono un valore minimo di pesata dipendente anch’esso dalla ripetibilità della bilancia in base ad un valore massimo percentuale di errore accettato. Peggiore sarà la ripetibilità e più alto sarà il valore di pesata minima.

Parametri di linearità e carico decentrato

Anche i parametri di linearità e carico decentrato indicano la bontà meccanica di una bilancia analitica. Non si possono definire parametri minori, pertanto quando effettuiamo la taratura delle bilance li testiamo sempre con estrema accuratezza, e per esperienza possiamo dirvi che non dovrebbero superare +/- 5 digit (+/- 0,0005 g per una bilancia alla quarta cifra decimale).

Ovviamente quanto detto per una bilancia alla quarta cifra decimale, vale anche per le bilance semi-micro, ovvero alla quinta cifra decimale.

L’ultima cifra significativa deve sempre restituire valori ripetibili e non dovrebbe superare per tutti e tre i parametri – ripetibilità, linearità, carico decentrato – il valore di +/- 5 digit. Considerate che una bilancia alla quinta cifra decimale su tutto il range di 200 g divide il peso in 20 milioni di parti, si tratta quindi di accuratezza nell’ordine dei ppm.

Quali caratteristiche tecniche considerare?

Terminata questa prima parte di analisi dei parametri tecnici di una bilancia analitica, entriamo un po’ più nel dettaglio di alcune caratteristiche che vi suggeriamo di tenere in considerazione:

• Calibrazione interna motorizzata
• Messa in bolla motorizzata
• Conformità alle Direttive CFR21 part 11 per il settore farmaceutico
• Verifica della pesata minima
• Apertura motorizzata delle porte in vetro
• Sistema di neutralizzazione cariche elettrostatiche
• Disponibilità del kit di misura della densità come accessorio
• Collegamento di una stampante
• Uscita seriale o USB

1. Calibrazione interna motorizzata

   Tutte le bilance di nuova generazione hanno di serie, oppure come optional, la calibrazione interna motorizzata. Questo vuol dire che c’è un sistema di azionamento meccanico che sposta una massa all’interno della bilancia e la riallinea ai parametri di calibrazione di fabbrica. Questo è molto utile quando non si è certi del buon funzionamento della bilancia, oppure se dovesse aver subito un piccolo colpo e essere uscita fuori calibrazione.

2. Messa in bolla motorizzata

   La messa in bolla elettronica invece è un sistema opzionale di bilance da laboratorio di fascia Premium. Spesso viene utilizzato quando la bilancia è all’interno di una cappa e la bolla è messa nella parte posteriore della bilancia stessa. Ne esistono dei due tipi, uno manuale, che guida l’operatore a muovere i piedini corretti per la messa in bolla della bilancia. Esistono invece pochi modelli che hanno la calibrazione motorizzata. In questo caso premendo il tasto di messa in bolla, la bilancia azionerà dei motorini posizionati al posto dei piedini di regolazione della bilancia che verrà livellata perfettamente.

3. Conformità alle Direttive CFR21 part 11 per il settore farmaceutico

   Alcune bilance destinate al mercato farmaceutico, sono invece conformi alle direttive Cfr 21 part 11. In questo caso le bilance hanno dei livelli di utenza da operatore a amministratore e la possibilità di salvare i dati dati in una modalità nella quale non è possibile più modificarli.

4. Verifica della pesata minima

   Alcune bilance di fascia Premium hanno anche la possibilità di una firmo a bordo che verifica la pesata minima in funzione della massima percentuale di errore accettata, che nel caso delle aziende farmaceutiche è dello 0,1%.

5. Apertura motorizzata delle porte in vetro

   Per facilitare l’operatore alcuni modelli di bilance hanno l’apertura motorizzata delle porte di accesso alla pesata. Questo serve in modo particolare quando si hanno entrambe le mani impegnate e attraverso un sensore di prossimità, oppure tramite un tasto, si possono aprire le porte della bilancia senza dover occupare le mani. Questo risulta molto utile nel caso in cui si debbano fare lavori molto routinari e ripetitivi.

6. Sistema di neutralizzazione cariche elettrostatiche

   Questo sistema prevede uno ionizzatore dell’aria che riduce le fastidiose cariche elettrostatiche che influenzano la pesata, rendendola “instabile”. Per approfondimenti in merito leggi l’articolo del nostro blog: https://www.geass.com/ionizzatore-interno-bilancia-kern-abp/

   

   Ionizzatore esterno

   

   Ionizzatore integrato nella bilancia

7. Disponibilità del kit di misura della densità come accessorio

   La maggior parte delle bilance in commercio dispongono in opzione di un kit di misura della densità di solidi e liquidi, sfruttando il principio di Archimede. Nel caso della misura di un solido, verrà fatta la misura in aria e in acqua e la differenza di peso determinerà il peso specifico dell’oggetto pesato. Per quanto riguarda invece la misura della densità di fluido, attraverso un volume noto immerso in un liquido, si andrà a misurare la spinta idrostatica per calcolare il peso specifico.

8. Collegamento di una stampante

   Verificate sempre che la bilancia che state acquistando abbia l’uscita seriale per collegare un eventuale stampante. In questo modo si potranno personalizzare eventuali scontrini con la stampa di tutti i dati di pesata (lordo, netto, tara) indicando eventualmente anche data e ora della pesata e la ragione sociale dell’azienda.

9. Uscita seriale o USB

   Nel caso in cui fosse necessario il collegamento della bilancia ad un computer, oppure ad un sistema di acquisizione dati, verificate che la bilancia disponga di un’uscita seriale oppure USB per il trasferimento dei dati di pesata attraverso un invio automatico in continuo dei dati, oppure attraverso la pressione di un tasto”print” che invierà gli stessi.

Speriamo di esservi stati di aiuto con questa piccola guida alla scelta di una bilancia analitica, frutto di anni di esperienza nel settore della pesatura di precisione.
Per qualsiasi dubbio o approfondimento, contattateci alla mail commerciale@geass.com