Analisi della qualità mista

La qualità della miscelazione descrive l'uniformità con cui più componenti sono distribuiti in una miscela. Nella miscelazione delle polveri, essa comprende sia la distribuzione spaziale delle particelle solide sia l'omogeneità degli additivi liquidi aggiunti a un prodotto sfuso. In pratica, la qualità della miscelazione viene solitamente valutata sulla base di campioni prelevati da un lotto o da un flusso continuo di prodotto. Spesso l'analisi si concentra su un componente minore che funge da tracciante e viene valutato come rappresentativo dell'omogeneità dell'intera miscela.

La base di ogni analisi quantitativa della qualità della miscela è l'identificazione affidabile di questi componenti minori nel campione. Ciò è particolarmente difficile quando le particelle sono molto fini o la loro percentuale in massa è minima, ad esempio in rapporti di 1:10.000 o 1:100.000.

Spesso vengono utilizzati metodi ottici che funzionano con contrasti cromatici, fluorescenza o firme spettrali caratteristiche. A tal fine, il campione viene spesso disperso in un mezzo per determinare fotometricamente il componente sensibile alla miscelazione. La valutazione si basa quindi sulla legge di Lambert-Beer, che collega l'estinzione alla concentrazione.

Un altro approccio consiste nel contare direttamente le singole particelle del componente minore. Ciò può avvenire mediante analisi microscopica delle immagini, elaborazione delle immagini di sezioni polite o riconoscimento automatico delle particelle. I metodi granulometrici basati, ad esempio, sulla diffrazione laser o sull'analisi delle immagini possono fornire ulteriori informazioni sulle dimensioni e sulla distribuzione. A seconda delle esigenze, possono essere utilizzati anche metodi selettivi per i materiali, come la fluorescenza a raggi X, la spettroscopia Raman e infrarossa, l'analisi termica o metodi di misurazione magnetici ed elettrici. La tecnica più adatta dipende dalle proprietà del componente tracciante, dalla matrice della miscela e dal limite di rilevabilità richiesto.

Nonostante questa varietà di metodi, nei processi industriali che coinvolgono materiali solidi è spesso difficile stabilire protocolli di analisi affidabili e trasferibili. Particolarmente problematici sono i materiali finemente dispersi, adesivi o tensioattivi, presenti in concentrazioni molto basse e che tendono all'agglomerazione o all'adesione. In questi casi, nella pratica la qualità della miscelazione viene spesso valutata solo indirettamente, ad esempio sulla base dell'uniformità chimica, della cinetica di reazione, dello sviluppo della granulometria, della durezza delle compresse, del comportamento di dissoluzione, della distribuzione del colore o della lucentezza e di altre proprietà funzionali del prodotto. Per le applicazioni ad alte prestazioni nei settori della chimica, della metallurgia, della ceramica e dei materiali per batterie, l'analisi della qualità della miscelazione rimane quindi un elemento centrale, ma metodologicamente impegnativo, dello sviluppo dei processi e dei prodotti.