Matières solides
Un solide est un état d'agrégation dans lequel les molécules ou les atomes sont disposés en un réseau solide ou une association amorphe. Dans le contexte technique - notamment lors du traitement des poudres - les solides sont toutefois rarement homogènes. Ils se présentent le plus souvent sous la forme de systèmes multiphasiques.
Les solides en poudre forment ce que l'on appelle des amas dispersés, c'est-à-dire des accumulations de particules de forme irrégulière et de tailles différentes. Entre ces particules, il existe nécessairement des espaces vides qui sont typiquement remplis d'air ambiant. De telles dispersions sont donc biphasiques (solide + gaz). Si un liquide est également présent, par exemple en raison de l'adsorption d'eau ou des propriétés hygroscopiques des particules, on est même en présence d'un système triphasique (solide + liquide + gaz).
La disposition géométrique et la densité de ces amas sont décrites par ce que l'on appelle la densité de tassement, qui peut varier considérablement en fonction de la forme, de la taille et de la répartition des particules. La porosité d'une poudre peut être décrite mathématiquement et est déterminante pour de nombreux paramètres de procédés - par ex. pour le comportement d'écoulement, la miscibilité, le séchage ou la solubilité.
ϕ : densité de tassement
VSolid :volume du solide
Vtotal : volume du mélange de poudres
ε : Porosité
Certaines applications industrielles utilisent de manière ciblée la phase gazeuse dans les solides en poudre :
Par exemple, lors de la fabrication d'aliments pour bébés stables à long terme ou de poudres probiotiques, l'air ambiant est évacué de l'emballage et remplacé par un mélange de gaz protecteur - généralement de l'azote et du dioxyde de carbone. Ce mélange de gaz réduit les réactions d'oxydation et protège l'emballage en cas de variations de température. Le coefficient de dilatation thermique est alors similaire à celui de l'air ambiant.
Les concentrés solides en poudre présentent de nombreux avantages par rapport aux liquides :
- une plus grande concentration de substances actives par volume
- volume d'emballage réduit
- stabilité de stockage nettement améliorée
Parallèlement, le traitement des matières solides impose des exigences élevées à la technologie des procédés. Le mélange de poudres est beaucoup plus complexe que le mélange de liquides, car il faut notamment tenir compte des aspects suivants
- Abrasion
- Fluidité
- Risque de formation de grumeaux
- Tendances à la ségrégation en cas de différences de densité
- Problèmes d'hygiène dus à la formation de poussière
Remarque
Lors du développement de concentrés de poudre, l'accent est mis sur la facilité de mouillage et de dissolution.
Certains concentrés de poudre présentent un comportement de mouillage et de dispersion difficile. De fines bulles de gaz peuvent être introduites. Cela peut entraîner une formation de mousse indésirable. En particulier dans le cas de liquides visqueux ou de surfaces de poudre hydrophobes, les bulles ont tendance à rester stables dans le système, même lorsque le vide est appliqué. Pour compenser ces effets, différents systèmes de stator à rotor à haut cisaillement sont utilisés dans la pratique.
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