Análisis a granel

Definición y objetivo

Los ensayos de análisis a granel evalúan las propiedades mecánicas de los materiales particulados como un todo colectivo, en lugar de analizar partículas individuales. Esto incluye polvos, gránulos, pellets y materiales similares. La atención se centra en cómo se comporta una muestra a granel, en condiciones que reproducen el uso en el mundo real o los entornos de procesamiento.

Los resultados ayudan a verificar las características de fluidez, compresibilidad y resistencia general. Los ensayos a granel contribuyen al desarrollo de materiales que mantienen su integridad bajo tensión, se dispensan correctamente y cumplen los perfiles de textura deseados.

Tipos de materiales comunes

Entre los materiales que suelen evaluarse mediante análisis a granel se encuentran los granos de arroz, los polvos y excipientes farmacéuticos, los gránulos catalizadores, los productos liofilizados y los polvos cosméticos. Cada uno de ellos presenta retos únicos relacionados con la textura, el flujo y la estabilidad. Los ensayos a granel permiten a ingenieros e investigadores cuantificar estos comportamientos y optimizar el rendimiento.

Parámetros clave medidos

Los ensayos a granel evalúan varias características mecánicas:

• La firmeza se refiere a la resistencia de un material a la deformación bajo una fuerza aplicada.
• La adhesividad mide la fuerza con la que el material se adhiere a las superficies o a sí mismo.
• La resistencia al cizallamiento evalúa la capacidad del material para soportar fuerzas que provocan deslizamientos internos.
• Lacompresibilidad describe la facilidad con que una muestra se compacta bajo presión, y la densidad aparente refleja la masa por unidad de volumen, incluidos los espacios vacíos de la muestra.

Pruebas de compresión

Elensayo de compresión se utiliza para evaluar cómo responden los materiales cuando se compactan. Es especialmente adecuado para muestras rígidas o semirrígidas, como pastillas, tapones de polvo o gránulos de catalizador. Este método ayuda a determinar la resistencia a la deformación, la resistencia a la fractura y cómo cambia el volumen bajo presión.

Los dinamómetros motorizados, como las series OmniTest y MultiTest-dV de Mecmesin, permiten realizar ensayos de compresión fiables y repetibles. Estos sistemas aplican fuerzas controladas y recopilan datos detallados sobre el comportamiento del material durante todo el ciclo de ensayo.

Ensayo de cizalladura con célula de cizalladura Kramer

Para muestras más blandas o cohesivas, como arroz cocido, alimentos para mascotas o aperitivos formulados, el ensayo con célula de cizallamiento Kramer es un método eficaz. Una serie de cuchillas paralelas cizallan el material, simulando la tensión mecánica que el producto podría experimentar durante su uso.

Este ensayo mide la fuerza necesaria para cizallar la muestra, el grado y la naturaleza de su fragmentación y la cantidad de material que se adhiere a las cuchillas o a la célula de ensayo. En la investigación y el desarrollo alimentarios, donde la textura afecta directamente a la percepción del consumidor, estos resultados son especialmente valiosos.

Industrias y productos

Las pruebas a granel son relevantes para una amplia gama de industrias. En alimentación y bebidas, se utiliza para analizar arroz cocido, cereales, mezclas de bebidas en polvo y alimentos para mascotas. En el sector farmacéutico, ayuda a optimizar las mezclas de polvos y contribuye a la formación de comprimidos. Las industrias química y de adhesivos evalúan los gránulos de catalizadores, las resinas y los reactivos en polvo. Los fabricantes de cosméticos utilizan el análisis a granel para garantizar el rendimiento de los polvos sueltos y las formulaciones compactadas. En agricultura, es relevante para probar recubrimientos de semillas, piensos y fertilizantes.

Estudio de caso: ensayo de aplastamiento de gránulos de catalizador

Losgránulos de catalizador deben mantener su forma y resistencia en procesos químicos exigentes. Si se fracturan, pueden producir polvo y obstruir los sistemas de los reactores, reduciendo la eficacia global del proceso. Los ensayos de compresión de muestras a granel verifican la robustez mecánica, ayudando a los fabricantes a producir productos consistentes y duraderos para su uso en sistemas catalíticos.

Estudio de caso: análisis de la textura del arroz cocido

La textura del arroz cocido es un factor crítico tanto en el atractivo del producto como en su aplicación. Mediante los ensayos de célula de cizallamiento de Kramer, los ingenieros pueden medir propiedades clave como la firmeza y la adhesividad. Esta información ayuda a mejorar la formulación y los procesos de garantía de calidad que mantienen la consistencia de la textura en todos los lotes de producción.

Normas y protocolos aplicables

Para garantizar la coherencia y el cumplimiento de la normativa, las pruebas a granel suelen realizarse de acuerdo con normas establecidas. Entre ellas se incluyen:

• ISO 13299 - que proporciona orientación sobre el análisis del perfil de textura en aplicaciones alimentarias y farmacéuticas.
• ASTM D6128, que especifica los procedimientos para medir la densidad aparente de los polvos con un volúmetro Scott.
• ISO 11607, que describe los requisitos de envasado de productos sanitarios esterilizados en su fase terminal, incluidos los materiales que contienen rellenos de partículas.

Estas normas ayudan a laboratorios y fabricantes a producir resultados de pruebas válidos y repetibles.

Mejores prácticas para el cumplimiento

Para realizar pruebas precisas no basta con disponer del equipo adecuado. Entre las prácticas clave se incluyen la calibración periódica con pesos certificados o referencias de fuerza, la preparación coherente de las muestras en condiciones de temperatura y humedad controladas, y el mantenimiento de un registro de datos documentado para las auditorías de calidad. La integración de software como VectorPro facilita el análisis automatizado, la toma de decisiones de correcto/incorrecto y la generación de informes listos para la auditoría.

Ingeniería y equipos expertos

Los sistemas Mecmesin están diseñados para ofrecer precisión y fiabilidad en aplicaciones de ensayos a granel. El OmniTest ofrece ensayos de textura y compresión totalmente automatizados con amplias opciones de análisis. El MultiTest-dV es un equipo flexible y motorizado ideal para la compresión de partículas. La célula de cizallamiento Kramer está diseñada específicamente para ensayos de muestras a granel blandas o cohesivas, como productos alimentarios.

Cada sistema permite rutinas de ensayo coherentes y proporciona datos que los ingenieros pueden utilizar para tomar decisiones informadas rápidamente.

Dispositivos y plantillas adaptables

Las muestras a granel varían ampliamente en forma, fragilidad y volumen. Mecmesin ofrece una amplia selección de útiles, mordazas y plantillas de ensayo, muchos de los cuales pueden personalizarse para adaptarse a materiales de ensayo específicos. Tanto si se analizan gránulos de catalizador de forma irregular como polvos liofilizados delicados, los útiles pueden configurarse para proteger la muestra al tiempo que se obtienen resultados precisos.

Soporte global y servicios de calibración

Mecmesin respalda sus sistemas de ensayo con programas internacionales de servicio, calibración y formación. Los ingenieros tienen acceso a servicios de mantenimiento, actualizaciones de software y soporte de aplicaciones, lo que ayuda a garantizar que los ensayos siguen cumpliendo la normativa y están alineados con los objetivos operativos. Esto es particularmente importante en industrias reguladas como la farmacéutica, la sanitaria y la alimentaria.

¿Necesita ayuda para seleccionar el método de ensayo o equipo adecuado para su material? Los especialistas de Mecmesin están a su disposición para asesorarle en el establecimiento de rutinas efectivas de análisis de materiales a granel. Tanto si está perfeccionando un proceso existente como desarrollando una nueva línea de producto, podemos ayudarle a asegurar que sus ensayos son precisos, repetibles y acordes con los requisitos de la industria.