Análisis de calidad mixta

La calidad de la mezcla describe la uniformidad con la que se distribuyen varios componentes en una mezcla. En la mezcla de polvos, incluye tanto la distribución espacial de las partículas sólidas como la homogeneidad de los aditivos líquidos que se añaden a un material a granel. En la práctica, la calidad de la mezcla se evalúa normalmente a partir de muestras tomadas de un lote o de un flujo continuo de producto. A menudo, el análisis se centra en un componente menor que sirve como trazador y se evalúa como representativo de la homogeneidad de toda la mezcla.

La base de cualquier análisis cuantitativo de la calidad de la mezcla es la identificación fiable de estos componentes menores en la muestra. Esto resulta especialmente complicado cuando las partículas están muy finamente dispersas o su proporción en masa es muy pequeña, por ejemplo, en proporciones de 1:10 000 o 1:100 000.

A menudo se utilizan métodos ópticos que funcionan con contrastes de color, fluorescencia o firmas espectrales características. Para ello, la muestra se dispersa frecuentemente en un medio para determinar fotométricamente el componente sensible a la mezcla. La evaluación se basa entonces en la ley de Lambert-Beer, que relaciona la extinción con la concentración.

Otro enfoque consiste en contar directamente las partículas individuales del componente menor. Esto puede realizarse mediante análisis microscópico de imágenes, procesamiento de imágenes de secciones pulidas o detección automatizada de partículas. Los métodos granulométricos basados, por ejemplo, en la difracción láser o el análisis de imágenes pueden proporcionar además información sobre el tamaño y la distribución. Dependiendo de los requisitos, también se pueden utilizar métodos selectivos de materiales, como la fluorescencia de rayos X, la espectroscopia Raman e infrarroja, el análisis térmico o métodos de medición magnéticos y eléctricos. La técnica adecuada depende de las propiedades del componente trazador, de la matriz de la mezcla y del límite de detección requerido.

A pesar de esta diversidad de métodos, a menudo resulta difícil establecer protocolos de análisis robustos y transferibles en los procesos industriales de sólidos. Son especialmente problemáticas las sustancias finamente dispersas, adhesivas o tensioactivas, que se encuentran en concentraciones muy bajas y tienden a la aglomeración o adhesión. En tales casos, la calidad de la mezcla solo se evalúa de forma indirecta en la práctica, por ejemplo, basándose en la uniformidad química, la cinética de reacción, el desarrollo del tamaño de grano, la dureza de las tabletas, el comportamiento de disolución, la distribución del color o el brillo, así como otras propiedades funcionales del producto. Para aplicaciones de alto rendimiento en los campos de la química, la metalurgia, la cerámica y los materiales para baterías, el análisis de la calidad de la mezcla sigue siendo un elemento central, pero metodológicamente exigente, del desarrollo de procesos y productos.