Bulk-Analyse

Definition und Zweck

Bei der Schüttgutanalyse werden die mechanischen Eigenschaften von partikelförmigen Materialien als Ganzes bewertet, anstatt einzelne Partikel zu analysieren. Dazu gehören Pulver, Granulate, Pellets und ähnliche Materialien. Der Schwerpunkt liegt darauf, wie sich eine Probe in loser Schüttung unter Bedingungen verhält, die der realen Verwendung oder Verarbeitungsumgebung entsprechen.

Die Ergebnisse helfen bei der Überprüfung der Fließeigenschaften, der Kompressibilität und der Gesamtfestigkeit. Schüttgutprüfungen unterstützen die Entwicklung von Materialien, die ihre Integrität unter Belastung beibehalten, sich korrekt dosieren lassen und den gewünschten Texturprofilen entsprechen.

Gängige Materialtypen

Zu den Materialien, die üblicherweise mittels Schüttgutanalyse untersucht werden, gehören Reiskörner, pharmazeutische Pulver und Hilfsstoffe, Katalysatorpellets, gefriergetrocknete Produkte und kosmetische Pulver. Jedes dieser Produkte stellt besondere Anforderungen an Beschaffenheit, Fließverhalten und Stabilität. Schüttgutprüfungen ermöglichen es Ingenieuren und Forschern, dieses Verhalten zu quantifizieren und die Leistung zu optimieren.

Gemessene Schlüsselparameter

Bei der Schüttgutprüfung werden mehrere mechanische Eigenschaften bewertet:

• Die Festigkeit bezieht sich auf den Widerstand eines Materials gegen Verformung unter Krafteinwirkung.
• Die Adhäsion misst, wie stark das Material an Oberflächen oder an sich selbst haftet.
• DieScherfestigkeit bewertet, wie gut das Material Kräften widersteht, die ein inneres Gleiten verursachen.
• Die Komprimierbarkeit beschreibt, wie leicht sich eine Probe unter Druck verdichtet, und die Schüttdichte gibt die Masse pro Volumeneinheit an, einschließlich etwaiger Hohlräume in der Probe.

Kompressionsprüfung

DieDruckprüfung dient der Beurteilung des Verhaltens von Materialien, wenn sie verdichtet werden. Sie eignet sich besonders für starre oder halbstarre Proben wie Tabletten, Pulverpfropfen oder Katalysatorgranulat. Mit dieser Methode lassen sich die Verformungsbeständigkeit, die Bruchfestigkeit und die Volumenveränderung unter Druck ermitteln.

Motorisierte Krafttester wie die OmniTest- und MultiTest-dV-Serie von Mecmesin liefern zuverlässige, wiederholbare Drucktests. Diese Systeme wenden kontrollierte Kräfte an und sammeln detaillierte Daten über das Materialverhalten während des gesamten Testzyklus.

Schertests mit der Kramer Scherzelle

Für weichere oder kohäsivere Proben wie gekochten Reis, Tiernahrung oder formulierte Snacks ist der Kramer Scherzellen-Test eine effektive Methode. Eine Reihe paralleler Klingen schert durch das Material und simuliert so die mechanische Belastung, der das Produkt bei der Verwendung ausgesetzt sein könnte.

Bei dieser Prüfung wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um die Probe durchzuscheren, das Ausmaß und die Art der Fragmentierung und wie viel Material an den Klingen oder der Prüfzelle haftet. In der Lebensmittelforschung und -entwicklung, wo die Textur die Wahrnehmung des Verbrauchers direkt beeinflusst, sind diese Ergebnisse besonders wertvoll.

Branchen und Produkte

Schüttgutprüfungen sind für eine Vielzahl von Branchen von Bedeutung. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird sie zur Prüfung von gekochtem Reis, Cerealien, Getränkemischungen in Pulverform und Tiernahrung eingesetzt. In der Pharmazie hilft sie bei der Optimierung von Pulvermischungen und bei der Tablettenbildung. Die Chemie- und Klebstoffindustrie prüft Katalysatorpellets, Harze und pulverförmige Reagenzien. Kosmetikhersteller nutzen die Schüttgutanalyse, um die Leistung von losen Pulvern und gepressten Formulierungen sicherzustellen. In der Landwirtschaft ist sie für die Prüfung von Saatgutbeschichtungen, Tierfutter und Düngemitteln relevant.

Fallstudie - Prüfung der Zerkleinerung von Katalysatorpellets

Katalysatorpellets müssen in anspruchsvollen chemischen Prozessen ihre Form und Festigkeit beibehalten. Wenn sie zerbrechen, können sie Staub erzeugen und Reaktorsysteme verstopfen, was die Effizienz des gesamten Prozesses verringert. Die Druckprüfung von Schüttgutproben verifiziert die mechanische Robustheit und hilft den Herstellern, konsistente, langlebige Produkte für den Einsatz in katalytischen Systemen herzustellen.

Fallstudie - Analyse der Beschaffenheit von gekochtem Reis

Die Beschaffenheit von gekochtem Reis ist ein entscheidender Faktor für die Attraktivität des Produkts und seine Anwendung. Mit dem Scherzellenverfahren von Kramer können Ingenieure Schlüsseleigenschaften wie Festigkeit und Adhäsionsvermögen messen. Diese Erkenntnisse unterstützen Rezepturverbesserungen und Qualitätssicherungsprozesse, die die Konsistenz der Textur über alle Produktionschargen hinweg gewährleisten.

Anwendbare Normen und Protokolle

Um die Einheitlichkeit und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten, werden Massenprüfungen häufig nach festgelegten Normen durchgeführt. Dazu gehören:

• ISO 13299 - diese Norm enthält Leitlinien für die Analyse von Texturprofilen für Lebensmittel und pharmazeutische Anwendungen.
• ASTM D6128 - legt Verfahren zur Messung der Schüttdichte von Pulvern mit einem Scott Volumeter fest.
• ISO 11607, in der die Verpackungsanforderungen für endsterilisierte Medizinprodukte, einschließlich Materialien, die partikelförmige Füllungen enthalten, festgelegt sind.

Diese Normen helfen Labors und Herstellern, gültige, wiederholbare Testergebnisse zu erzielen.

Bewährte Praktiken für die Einhaltung der Vorschriften

Genaue Tests erfordern mehr als nur die richtige Ausrüstung. Zu den wichtigsten Praktiken gehören die regelmäßige Kalibrierung anhand von zertifizierten Gewichten oder Kraftreferenzen, die konsistente Probenvorbereitung unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen und das Führen eines dokumentierten Datenprotokolls für Qualitätsaudits. Die Integration von Software wie VectorPro unterstützt die automatisierte Analyse, die Pass/Fail-Entscheidung und die Erstellung von auditfähigen Berichten.

Expertenwissen und Ausrüstung

Die Systeme von Mecmesin wurden für Präzision und Zuverlässigkeit in Schüttgut-Testanwendungen entwickelt. Das OmniTest bietet vollautomatische Textur- und Kompressionstests mit umfassenden Analyseoptionen. Das MultiTest-dV ist ein flexibler, motorisierter Tester, der ideal für die Kompression von Partikeln ist. Die Kramer Shear Cell wurde speziell für die Prüfung weicher oder kohäsiver Schüttgutproben, wie z. B. Lebensmittelprodukte, entwickelt.

Jedes System ermöglicht konsistente Prüfroutinen und liefert Daten, die Ingenieure nutzen können, um schnell fundierte Entscheidungen zu treffen.

Anpassungsfähige Halterungen und Vorrichtungen

Schüttgutproben variieren stark in Form, Zerbrechlichkeit und Volumen. Mecmesin bietet eine umfangreiche Auswahl an Spannzeugen, Griffen und Testvorrichtungen, von denen viele an spezifische Testmaterialien angepasst werden können. Ob man nun unregelmäßig geformte Katalysator-Pellets oder empfindliche gefriergetrocknete Pulver analysiert, die Spannzeuge können so konfiguriert werden, dass sie die Probe schützen und gleichzeitig genaue Ergebnisse liefern.

Weltweiter Support und Kalibrierungsdienste

Mecmesin unterstützt seine Testsysteme mit internationalen Service-, Kalibrierungs- und Schulungsprogrammen. Ingenieure haben Zugang zu Wartungsdiensten, Software-Updates und Applikations-Support, um sicherzustellen, dass die Tests konform bleiben und mit den operativen Zielen übereinstimmen. Dies ist besonders wichtig in regulierten Industrien wie der Pharmazie, dem Gesundheitswesen und der Lebensmittelproduktion.

Brauchen Sie Hilfe bei der Auswahl der richtigen Testmethode oder des Equipments für Ihr Material? Die Spezialisten von Mecmesin stehen Ihnen zur Verfügung, um Sie bei der Erstellung von effektiven Routinen für die Massenanalyse zu beraten. Egal, ob Sie einen bestehenden Prozess verfeinern oder eine neue Produktlinie entwickeln, wir können Ihnen dabei helfen, sicherzustellen, dass Ihre Tests akkurat und wiederholbar sind und mit den Anforderungen der Industrie übereinstimmen.