Análise de massa

Definição e objetivo

Os ensaios de análise a granel avaliam as propriedades mecânicas dos materiais particulados como um todo coletivo, em vez de analisarem partículas individuais. Isto inclui pós, grânulos, pellets e materiais semelhantes. O objetivo é determinar como uma amostra se comporta a granel, em condições que reproduzem ambientes reais de utilização ou processamento.

Os resultados ajudam a verificar as caraterísticas de fluxo, a compressibilidade e a resistência global. Os ensaios a granel apoiam o desenvolvimento de materiais que mantêm a sua integridade sob tensão, dispensam corretamente e cumprem os perfis de textura desejados.

Tipos de materiais comuns

Os materiais normalmente avaliados através da análise a granel incluem grãos de arroz, pós e excipientes farmacêuticos, granulados de catalisador, produtos liofilizados e pós cosméticos. Cada um destes materiais apresenta desafios únicos relacionados com a textura, fluxo e estabilidade. Os ensaios a granel permitem aos engenheiros e investigadores quantificar estes comportamentos e otimizar o desempenho.

Principais parâmetros medidos

Os ensaios a granel avaliam várias caraterísticas mecânicas:

• A firmeza refere-se à resistência de um material à deformação sob força aplicada.
• Aadesividade mede a força com que o material se agarra às superfícies ou a si próprio.
• A resistência ao cisalhamento avalia a capacidade de o material suportar forças que causam deslizamento interno.
• A compressibilidade descreve a facilidade com que uma amostra se compacta sob pressão, e a densidade aparente capta a massa por unidade de volume, incluindo quaisquer espaços vazios dentro da amostra.

Ensaios de compressão

Oensaio de compressão é utilizado para avaliar a reação dos materiais quando compactados. É particularmente adequado para amostras rígidas ou semi-rígidas, tais como comprimidos, tampões de pó ou granulados de catalisador. Este método ajuda a determinar a resistência à deformação, a resistência à fratura e a forma como o volume se altera sob pressão.

Os aparelhos de teste de força motorizados, como as séries OmniTest e MultiTest-dV da Mecmesin, proporcionam testes de compressão fiáveis e repetíveis. Estes sistemas aplicam forças controladas e recolhem dados pormenorizados sobre o comportamento do material ao longo do ciclo de ensaio.

Ensaio de cisalhamento com célula de cisalhamento Kramer

Para amostras mais macias ou coesas, como arroz cozido, alimentos para animais de estimação ou snacks formulados, o ensaio de cisalhamento com célula de cisalhamento Kramer é um método eficaz. Uma série de lâminas paralelas cisalham o material, simulando o stress mecânico que o produto pode sofrer durante a utilização.

Este teste mede a força necessária para cisalhar a amostra, a extensão e a natureza da sua fragmentação e a quantidade de material que adere às lâminas ou à célula de teste. Na investigação e desenvolvimento alimentar, onde a textura afecta diretamente a perceção do consumidor, estes resultados são especialmente valiosos.

Indústrias e produtos

Os ensaios a granel são relevantes para uma vasta gama de indústrias. Na indústria alimentar e de bebidas, é utilizado para testar arroz cozinhado, cereais, misturas de bebidas em pó e alimentos para animais de estimação. Na indústria farmacêutica, ajuda a otimizar as misturas de pós e a apoiar a formação de comprimidos. As indústrias química e de adesivos avaliam granulados de catalisadores, resinas e reagentes em pó. Os fabricantes de cosméticos utilizam a análise a granel para garantir o desempenho de pós soltos e formulações compactadas. Na agricultura, é relevante para testar revestimentos de sementes, alimentos para animais e fertilizantes.

Estudo de caso - teste de esmagamento de granulado de catalisador

Os granulados de catalisador têm de manter a sua forma e resistência em processos químicos exigentes. Se se fracturarem, podem produzir poeiras e entupir os sistemas de reactores, reduzindo a eficiência global do processo. Os ensaios de compressão de amostras a granel verificam a robustez mecânica, ajudando os fabricantes a produzir produtos consistentes e duradouros para utilização em sistemas catalíticos.

Estudo de caso - análise de textura de arroz cozido

A textura do arroz cozido é um fator crítico tanto na atração como na aplicação do produto. Utilizando o teste de célula de cisalhamento Kramer, os engenheiros podem medir as principais propriedades, como firmeza e adesividade. Estas informações apoiam melhorias na formulação e processos de garantia de qualidade que mantêm a consistência da textura em todos os lotes de produção.

Normas e protocolos aplicáveis

Para garantir a consistência e a conformidade regulamentar, os ensaios a granel são frequentemente efectuados de acordo com normas estabelecidas. Estas incluem:

• ISO 13299 - que fornece orientações sobre a análise do perfil de textura em aplicações alimentares e farmacêuticas.
• ASTM D6128 - que especifica os procedimentos para medir a densidade a granel de pós utilizando um Volúmetro Scott.
• ISO 11607, que descreve os requisitos de embalagem para dispositivos médicos esterilizados terminalmente, incluindo materiais que contêm enchimentos de partículas.

Estas normas ajudam os laboratórios e os fabricantes a produzir resultados de testes válidos e repetíveis.

Melhores práticas para a conformidade

Testes exactos requerem mais do que o equipamento certo. As principais práticas incluem a calibração regular com pesos certificados ou referências de força, a preparação consistente de amostras em condições de temperatura e humidade controladas e a manutenção de um registo de dados documentado para auditorias de qualidade. A integração de software como o VectorPro suporta a análise automatizada, a tomada de decisões de aprovação/reprovação e a geração de relatórios prontos para auditoria.

Engenharia e equipamento especializados

Os sistemas Mecmesin foram concebidos para garantir precisão e fiabilidade em aplicações de ensaio a granel. O OmniTest oferece testes de textura e compressão totalmente automatizados com opções de análise abrangentes. O MultiTest-dV é um equipamento de ensaio flexível e motorizado, ideal para a compressão de partículas. A Célula de Cisalhamento Kramer foi concebida especificamente para testar amostras a granel macias ou coesas, tais como produtos alimentares.

Cada sistema permite rotinas de teste consistentes e fornece dados que os engenheiros podem utilizar para tomar decisões informadas rapidamente.

Dispositivos e gabaritos adaptáveis

As amostras a granel variam muito em forma, fragilidade e volume. A Mecmesin fornece uma extensa seleção de acessórios, garras e gabaritos de teste, muitos dos quais podem ser personalizados para se adequarem a materiais de teste específicos. Quer se trate de analisar pastilhas de catalisador de forma irregular ou pós liofilizados delicados, os acessórios podem ser configurados para proteger a amostra e fornecer resultados precisos.

Serviços globais de apoio e calibração

A Mecmesin apoia os seus sistemas de teste com programas internacionais de assistência, calibração e formação. Os engenheiros têm acesso a serviços de manutenção, actualizações de software e suporte de aplicações, ajudando a garantir que os testes permaneçam em conformidade e alinhados com os objectivos operacionais. Isso é particularmente importante em setores regulamentados, como produtos farmacêuticos, saúde e produção de alimentos.

Precisa de ajuda para selecionar o método ou equipamento de ensaio adequado para o seu material? Os especialistas da Mecmesin estão disponíveis para o aconselhar na criação de rotinas eficazes de análise a granel. Quer esteja a aperfeiçoar um processo existente ou a desenvolver uma nova linha de produtos, podemos ajudar a garantir que os seus testes sejam precisos, repetíveis e alinhados com os requisitos da indústria.