Analisi di massa

Definizione e scopo

Le prove di analisi di massa valutano le proprietà meccaniche dei materiali particellari come un insieme collettivo, piuttosto che analizzare le singole particelle. Si tratta di polveri, granuli, pellet e materiali simili. L'attenzione si concentra sul comportamento di un campione in massa, in condizioni che riproducono gli ambienti di utilizzo o di lavorazione del mondo reale.

I risultati aiutano a verificare le caratteristiche di flusso, la comprimibilità e la resistenza complessiva. I test sul materiale sfuso supportano lo sviluppo di materiali che mantengono la loro integrità sotto sforzo, si distribuiscono correttamente e soddisfano i profili di consistenza desiderati.

Tipi di materiali comuni

I materiali comunemente valutati attraverso l'analisi di massa includono chicchi di riso, polveri ed eccipienti farmaceutici, pellet di catalizzatori, prodotti liofilizzati e polveri cosmetiche. Ognuno di questi materiali presenta sfide uniche in termini di consistenza, flusso e stabilità. Le analisi di massa consentono a ingegneri e ricercatori di quantificare questi comportamenti e di ottimizzare le prestazioni.

Parametri chiave misurati

I test sulla massa valutano diverse caratteristiche meccaniche:

• La compattezza si riferisce alla resistenza del materiale alla deformazione sotto l'effetto di una forza applicata.
• L'adesività misura la forza con cui il materiale aderisce alle superfici o a se stesso.
• Laresistenza al taglio valuta la capacità del materiale di resistere alle forze che causano uno scorrimento interno.
• La comprimibilità descrive la facilità con cui un campione si compatta sotto pressione, mentre la densità di massa indica la massa per unità di volume, compresi gli spazi vuoti all'interno del campione.

Test di compressione

Leprove di compressione sono utilizzate per valutare la risposta dei materiali quando vengono compattati. È particolarmente adatto per campioni rigidi o semirigidi, come compresse, tappi di polvere o pellet di catalizzatore. Questo metodo aiuta a determinare la resistenza alla deformazione, la resistenza alla frattura e la variazione di volume sotto pressione.

I tester di forza motorizzati, come le serie OmniTest e MultiTest-dV di Mecmesin, forniscono prove di compressione affidabili e ripetibili. Questi sistemi applicano forze controllate e raccolgono dati dettagliati sul comportamento del materiale durante l'intero ciclo di prova.

Prove di taglio con cella di taglio Kramer

Per i campioni più morbidi o più coesivi, come il riso cotto, il cibo per animali o gli snack formulati, le prove con cella di taglio Kramer sono un metodo efficace. Una serie di lame parallele taglia il materiale, simulando le sollecitazioni meccaniche che il prodotto potrebbe subire durante l'uso.

Questo test misura la forza necessaria per tagliare il campione, l'entità e la natura della sua frammentazione e la quantità di materiale che aderisce alle lame o alla cella di prova. Nella ricerca e nello sviluppo alimentare, dove la consistenza influisce direttamente sulla percezione del consumatore, questi risultati sono particolarmente preziosi.

Settori e prodotti

I test sulla massa sono rilevanti per un'ampia gamma di settori. Nel settore alimentare e delle bevande, viene utilizzato per testare riso cotto, cereali, miscele di bevande in polvere e alimenti per animali domestici. Nel settore farmaceutico, aiuta a ottimizzare le miscele di polveri e a supportare la formazione delle compresse. Le industrie chimiche e degli adesivi valutano pellet di catalizzatori, resine e reagenti in polvere. I produttori di cosmetici utilizzano l'analisi di massa per garantire le prestazioni delle polveri sciolte e delle formulazioni compattate. Nel settore agricolo, l'analisi è importante per testare i rivestimenti delle sementi, i mangimi e i fertilizzanti.

Caso di studio: test di schiacciamento di pellet di catalizzatore

I pellet di catalizzatore devono mantenere la loro forma e resistenza nei processi chimici più impegnativi. Se si rompono, possono produrre polvere e intasare i reattori, riducendo l'efficienza complessiva del processo. I test di compressione dei campioni sfusi verificano la robustezza meccanica, aiutando i produttori a realizzare prodotti coerenti e durevoli da utilizzare nei sistemi catalitici.

Caso di studio: analisi della consistenza del riso cotto

La consistenza del riso cotto è un fattore critico sia per l'appeal del prodotto che per l'applicazione. Utilizzando le celle di taglio Kramer, gli ingegneri possono misurare proprietà chiave come la compattezza e l'adesività. Queste informazioni supportano i miglioramenti della formulazione e i processi di garanzia della qualità che mantengono la consistenza costante nei lotti di produzione.

Standard e protocolli applicabili

Per garantire la coerenza e la conformità alle normative, i test sulle sostanze sfuse vengono spesso eseguiti in conformità a standard stabiliti. Tra questi vi sono:

• ISO 13299 - che fornisce indicazioni sull'analisi del profilo di consistenza in applicazioni alimentari e farmaceutiche.
• ASTM D6128 - che specifica le procedure per misurare la densità apparente delle polveri utilizzando un volumetro Scott.
• ISO 11607, che definisce i requisiti di imballaggio per i dispositivi medici sterilizzati terminalmente, compresi i materiali che contengono riempimenti particellari.

Questi standard aiutano i laboratori e i produttori a produrre risultati di test validi e ripetibili.

Le migliori pratiche per la conformità

L'accuratezza dei test non si limita alle attrezzature giuste. Le pratiche chiave includono la calibrazione regolare rispetto a pesi o riferimenti di forza certificati, la preparazione coerente dei campioni in condizioni di temperatura e umidità controllate e il mantenimento di una traccia documentata dei dati per gli audit di qualità. L'integrazione di un software come VectorPro supporta l'analisi automatica, il processo decisionale "pass/fail" e la generazione di rapporti pronti per la revisione.

Ingegneria e attrezzature esperte

I sistemi Mecmesin sono progettati per garantire precisione e affidabilità nelle applicazioni di test su materiali sfusi. L'OmniTest offre test di consistenza e compressione completamente automatizzati con opzioni di analisi complete. Il MultiTest-dV è un tester flessibile e motorizzato ideale per la compressione di particelle. La cella di taglio Kramer è progettata specificamente per testare campioni sfusi morbidi o coesivi, come i prodotti alimentari.

Ogni sistema consente routine di prova coerenti e fornisce dati che gli ingegneri possono utilizzare per prendere rapidamente decisioni informate.

Dispositivi e dime adattabili

I campioni sfusi variano notevolmente per forma, fragilità e volume. Mecmesin offre un'ampia scelta di dispositivi di fissaggio, impugnature e maschere di prova, molte delle quali possono essere personalizzate per adattarsi a materiali di prova specifici. Sia che si analizzino pellet di catalizzatore di forma irregolare o delicate polveri liofilizzate, i dispositivi possono essere configurati per proteggere il campione e fornire risultati accurati.

Assistenza globale e servizi di calibrazione

Mecmesin supporta i suoi sistemi di analisi con programmi internazionali di assistenza, calibrazione e formazione. I tecnici hanno accesso a servizi di manutenzione, aggiornamenti software e supporto applicativo, per garantire che i test rimangano conformi e allineati agli obiettivi operativi. Ciò è particolarmente importante in settori regolamentati come quello farmaceutico, sanitario e alimentare.

Avete bisogno di aiuto per scegliere il metodo di analisi o l'apparecchiatura giusta per il vostro materiale? Gli specialisti Mecmesin sono a disposizione per fornire consulenza sull'impostazione di efficaci routine di analisi dei materiali sfusi. Sia che stiate perfezionando un processo esistente o sviluppando una nuova linea di prodotti, possiamo aiutarvi a garantire che i vostri test siano accurati, ripetibili e in linea con i requisiti del settore.