Qualitätskontrolle von kohäsiven Schüttgütern mit der Pulverzelle

Spannungs- und Deformationshistorie können das rheologische Verhalten verschiedener Materialien stark beeinflussen. Eine Verfestigungsspannung tritt zum Beispiel auf während des Transports oder der Handhabung von Pulvern. Diese Spannungen sind in der Regel nicht einheitlich und resultieren aus einer ungleichmäßigen Verteilung der Packungsdichte und des Agglomerationsstatus. Weiterhin können sich Luftlöcher im Pulverbett bilden, die das Fließverhalten sehr stark beeinflussen. Daher ist es bei kohäsiven Pulvern besonders wichtig, einen Probenvorbereitungsschritt vor den rheologischen Messungen durchzuführen. Alle Messungen wurden mit einem Anton Paar Rheometer der MCR-Serie durchgeführt, welches mit einer Pulver-Fluidisierungszelle ausgestattet war.

Spannungs- und Deformationshistorie können das rheologische Verhalten verschiedener Materialien stark beeinflussen. Eine Verfestigungsspannung entsteht zum Beispiel während des Transports oder der Handhabung von Pulver. Diese Spannungen sind in der Regel nicht einheitlich und resultieren aus einer ungleichmäßigen Verteilung der Packungsdichte und des Agglomerationsstatus[1]. Weiterhin können sich Luftlöcher im Pulverbett bilden, die das Fließverhalten sehr stark beeinflussen. Daher ist es bei kohäsiven Pulvern besonders wichtig, einen Probenvorbereitungsschritt vor den rheologischen Messungen durchzuführen. Eine Möglichkeit zum Erhalten von homogenem Pulver ist eine Fluidisierung. Diese Vorgehensweise nutzt die Anton Paar Pulver-Fluidisierungszelle für Schüttgüter, die sich fluidisieren lassen. Bei sehr feinen Partikeln können aber die starken interpartikulären Haftkräfte über Volumenkräfte und hydrodynamische Kräfte dominant wirken, so dass die Schüttgüter sehr schwer fluidisierbar sind. Für solche Pulver, die von Geldart als Gruppe C-Pulver klassifiziert wurden, ist eine alternative Homogenisierungsmethode nötig[2]. Modifizierte Stärke ist ein Beispiel für ein Pulver der Geldart-Gruppe C. Es wird als Verdickungsmittel oder Stabilisator in Lebensmitteln verwendet sowie als Arzneimittelträger in pharmazeutischen Produkten, als Additiv in Papierbeschichtungen und als Rohstoff für Fermentationsprozesse. Die Partikelgröße und die Größenverteilung von Stärkepartikeln sind stark von der Getreideart abhängig. Die mittlere Partikelgröße kann zwischen 5 μm (Reisstärke) über 20 μm (Maisstärke) bis zu 50 μm (Kartoffelstärke) variieren[3]. Modifizierte Stärke wurde chemisch modifiziert, um spezifische Eigenschaften zu verbessern (z.B. das Prozessverhalten). Jedoch können diese chemischen Modifikationen auch die rheologischen Eigenschaften beeinträchtigen. Wenn mit modifizierter Stärke gearbeitet wird, können daher sehr unterschiedliche Fließverhalten auftreten. In diesem Bericht wird eine reproduzierbare und robuste Methode zum Homogenisieren von kohäsiven Pulvern als Vorbereitung für rheologische Messungen vorgestellt.

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