Analyse en vrac

Définition et objectif

Les essais d'analyse en vrac évaluent les propriétés mécaniques des matériaux particulaires en tant qu'ensemble collectif, plutôt que d'analyser des particules individuelles. Il s'agit de poudres, de granulés, de pastilles et de matériaux similaires. L'accent est mis sur le comportement d'un échantillon en vrac, dans des conditions qui reproduisent des environnements d'utilisation ou de traitement réels.

Les résultats permettent de vérifier les caractéristiques d'écoulement, la compressibilité et la résistance globale. Les essais en vrac permettent de développer des matériaux qui conservent leur intégrité sous contrainte, qui se distribuent correctement et qui répondent aux profils de texture souhaités.

Types de matériaux courants

Les matériaux couramment évalués par l'analyse en vrac comprennent les grains de riz, les poudres et excipients pharmaceutiques, les granulés de catalyseur, les produits lyophilisés et les poudres cosmétiques. Chacun de ces matériaux présente des défis uniques en matière de texture, d'écoulement et de stabilité. Les essais en vrac permettent aux ingénieurs et aux chercheurs de quantifier ces comportements et d'optimiser les performances.

Principaux paramètres mesurés

Les essais en vrac évaluent plusieurs caractéristiques mécaniques :

• Lafermeté fait référence à la résistance d'un matériau à la déformation sous l'effet d'une force appliquée.
• L'adhésivité mesure la force avec laquelle le matériau adhère aux surfaces ou à lui-même.
• Larésistance au cisaillement évalue la capacité du matériau à résister aux forces qui provoquent un glissement interne.
• Lacompressibilité décrit la facilité avec laquelle un échantillon se compacte sous l'effet de la pression, et la densité apparente indique la masse par unité de volume, y compris les espaces vides à l'intérieur de l'échantillon.

Essais de compression

L'essai de compression est utilisé pour évaluer la réaction des matériaux lorsqu'ils sont compactés. Il est particulièrement adapté aux échantillons rigides ou semi-rigides tels que les comprimés, les bouchons de poudre ou les granulés de catalyseur. Cette méthode permet de déterminer la résistance à la déformation, la résistance à la rupture et les variations de volume sous pression.

Lestesteurs de force motorisés, tels que les séries OmniTest et MultiTest-dV de Mecmesin, permettent de réaliser des essais de compression fiables et répétables. Ces systèmes appliquent des forces contrôlées et recueillent des données détaillées sur le comportement du matériau tout au long du cycle d'essai.

Essais de cisaillement avec la cellule de cisaillement Kramer

Pour les échantillons plus mous ou plus cohésifs tels que le riz cuit, les aliments pour animaux ou les snacks formulés, le test de cisaillement avec cellule de cisaillement Kramer est une méthode efficace. Une série de lames parallèles cisaille le matériau, simulant les contraintes mécaniques que le produit pourrait subir lors de son utilisation.

Ce test mesure la force nécessaire pour cisailler l'échantillon, l'étendue et la nature de sa fragmentation, et la quantité de matière qui adhère aux lames ou à la cellule d'essai. Dans la recherche et le développement de produits alimentaires, où la texture affecte directement la perception du consommateur, ces résultats sont particulièrement précieux.

Industries et produits

Les tests en vrac concernent un large éventail d'industries. Dans le secteur de l'alimentation et des boissons, il est utilisé pour tester le riz cuit, les céréales, les mélanges de boissons en poudre et les aliments pour animaux. Dans le secteur pharmaceutique, il permet d'optimiser les mélanges de poudres et de faciliter la formation des comprimés. Les industries chimiques et des adhésifs évaluent les pastilles de catalyseur, les résines et les réactifs en poudre. Les fabricants de cosmétiques utilisent l'analyse en vrac pour s'assurer de la performance des poudres en vrac et des formulations compactes. Dans l'agriculture, l'analyse en vrac est utile pour tester les enrobages de semences, les aliments pour animaux et les engrais.

Étude de cas - essais d'écrasement de pastilles de catalyseur

Lesgranulés de catalyseur doivent conserver leur forme et leur résistance dans les processus chimiques exigeants. S'ils se fracturent, ils peuvent produire de la poussière et obstruer les systèmes de réacteurs, réduisant ainsi l'efficacité globale du processus. Les essais de compression d'échantillons en vrac permettent de vérifier la robustesse mécanique, aidant ainsi les fabricants à produire des produits cohérents et durables à utiliser dans les systèmes catalytiques.

Étude de cas - analyse de la texture du riz cuit

La texture du riz cuit est un facteur essentiel pour l'attrait et l'application du produit. Grâce aux tests de cisaillement Kramer, les ingénieurs peuvent mesurer des propriétés clés telles que la fermeté et l'adhésivité. Ces informations permettent d'améliorer la formulation et les processus d'assurance qualité qui maintiennent la cohérence de la texture entre les lots de production.

Normes et protocoles applicables

Pour garantir la cohérence et la conformité réglementaire, les essais en vrac sont souvent réalisés conformément à des normes établies. Il s'agit notamment des normes suivantes

• ISO 13299 - qui fournit des conseils sur l'analyse du profil de texture dans les applications alimentaires et pharmaceutiques.
• ASTM D6128, qui spécifie les procédures de mesure de la densité apparente des poudres à l'aide d'un volumètre Scott.
• ISO 11607, qui décrit les exigences en matière d'emballage pour les dispositifs médicaux stérilisés en phase terminale, y compris les matériaux contenant des charges particulaires.

Ces normes aident les laboratoires et les fabricants à produire des résultats d'essais valides et reproductibles.

Meilleures pratiques pour la conformité

Pour réaliser des tests précis, il ne suffit pas d'avoir le bon équipement. Les pratiques clés comprennent un étalonnage régulier par rapport à des poids certifiés ou des références de force, une préparation cohérente des échantillons dans des conditions de température et d'humidité contrôlées, et le maintien d'une piste de données documentée pour les audits de qualité. L'intégration d'un logiciel tel que VectorPro permet l'analyse automatisée, la prise de décision réussite/échec et la génération de rapports prêts pour l'audit.

Une ingénierie et des équipements experts

Les systèmes Mecmesin sont conçus pour offrir précision et fiabilité dans les applications de tests en vrac. L'OmniTest offre des tests de texture et de compression entièrement automatisés avec des options d'analyse complètes. Le MultiTest-dV est un testeur flexible et motorisé idéal pour la compression des particules. La cellule de cisaillement Kramer est conçue spécifiquement pour tester les échantillons en vrac mous ou cohésifs tels que les produits alimentaires.

Chaque système permet des routines d'essai cohérentes et fournit des données que les ingénieurs peuvent utiliser pour prendre rapidement des décisions éclairées.

Fixations et gabarits adaptables

Les échantillons en vrac varient considérablement en termes de forme, de fragilité et de volume. Mecmesin propose une large sélection de montages, de pinces et de gabarits d'essai, dont la plupart peuvent être personnalisés pour s'adapter à des matériaux d'essai spécifiques. Qu'il s'agisse d'analyser des pastilles de catalyseur de forme irrégulière ou des poudres lyophilisées délicates, les montages peuvent être configurés pour protéger l'échantillon tout en fournissant des résultats précis.

Des services d'assistance et d'étalonnage à l'échelle mondiale

Mecmesin soutient ses systèmes de test par des programmes internationaux de service, d'étalonnage et de formation. Les ingénieurs ont accès aux services de maintenance, aux mises à jour logicielles et à l'assistance applicative, ce qui permet de s'assurer que les tests restent conformes et alignés sur les objectifs opérationnels. Ceci est particulièrement important dans les industries réglementées telles que l'industrie pharmaceutique, les soins de santé et la production alimentaire.

Vous avez besoin d'aide pour choisir la méthode d'analyse ou l'équipement adapté à votre matériau ? Les spécialistes Mecmesin sont à votre disposition pour vous conseiller sur la mise en place de routines efficaces d'analyse des produits en vrac. Que vous souhaitiez affiner un processus existant ou développer une nouvelle ligne de produits, nous pouvons vous aider à vous assurer que vos tests sont précis, reproductibles et conformes aux exigences de l'industrie.