Connaitre les 7 propriétés clés des poudres

Une usine sur deux dans le monde manipule des poudres. Chaque poudre possède des caractéristiques qui lui sont propres et qui vont conditionner sa qualité finale. Elles peuvent être d’ordre biologiques, chimiques ou physiques. En plus de ses propriétés intrinsèques (composition, granulométrie, masse volumique, morphologie, etc), le comportement d’une poudre résulte aussi des interactions que cette dernière entretient avec son environnement, et ce, notamment avec l’air (humidité, température, taux d’aération). Enfin, la façon dont la poudre est manipulée aura un impact sur son attitude et sa coulabilité (propriétés de l’emballage, charge électrostatique, morphologie de la surface…).

Quel que soit votre secteur industriel (agroalimentaire, chimie, chimie fine, BTP, traitement des eaux, énergie), une analyse minutieuse, au préalable, de votre poudre constitue donc une étape primordiale pour l’obtention de résultats parfaits.

Palamatic Process vous détaille en 7 points les principales propriétés des poudres dans leur ensemble, afin de vous donner les clés nécessaires à leur qualification.

La taille des particules d’une poudre englobe à la fois sa forme mais aussi sa distribution granulométrique. La science qui porte sur la mesure de la taille d’une poudre est la granulométrie. Il s’agit d’une caractéristique majeure car elle a des conséquences sur les autres propriétés fonctionnelles de la poudre (masse volumique, facilité d’écoulement, solubilité…).

Il est important de distinguer deux notions de masse/densité :

• La densité apparente, connue aussi sous le nom de « masse volumique en vrac ou apparente » est une mesure de la masse de plusieurs particules d’un granulé ou d’une poudre divisée par le volume total qu’elles occupent
• La masse volumique, appelée aussi densité volumique de masse, correspond au rapport entre la masse d’un volume de matière et ledit volume de matière.

La masse volumique d’une poudre, aussi connue sous le nom de « densité volumique de masse » correspond à la densité des particules de solides en vrac, sous forme pulvérulente, comprenant les espaces entre les solides (lit de particules). Elle s’exprime en kilogramme par mètre cube : kg.m³.

La masse volumique est une donnée essentielle car elle va déterminer la taille nécessaire des équipements et des contenants (trémies, silos, big bags, sacs) d’un procédé industriel. Si elle est élevée, elle réduira le coût de transport calculé en fonction du volume (Pisecky, 1980). Elle impacte également les propriétés fonctionnelles mêmes des poudres et notamment celle d’hydratation.

La capacité d’une poudre à bien s’écouler est un paramètre important à prendre en compte avant toute opération de conditionnement, de vidange, de transfert, de stockage, de dosage ou encore de mélange car si la poudre est difficile à l’écoulement, elle risque de former des mottes pouvant endommager certains équipements.

Il convient donc, au préalable, d’étudier le type d’écoulement de votre poudre. Pour cela, plusieurs méthodes d’évaluation de la coulabilité des poudres existent : la mesure de l’angle de repos, les essais de tassement (indice de Hausner, essais dynamiques par tassement ou par compression), la comparaison des essais de tassement… Par ailleurs, le test de Jenike donne la possibilité de quantifier les propriétés d’écoulement d’une poudre en déterminant des points de rupture définissant eux-mêmes un lieu d’écoulement.

La réalisation de ces tests permet, par la suite, d’aboutir à la définition de diamètres minimums d’écoulement, au degré de pentes des trémies, à l’état de surface nécessaire, à la mise en place de dispositif d’aide à l’écoulement si besoin, etc. En savoir plus sur la qualification de vos poudres.

Une poudre hygroscopique est une poudre qui a tendance à retenir l’humidité de l’air, par absorption ou par adsorption. Une poudre n’est pas considérée comme hygroscopique si son pourcentage d’hygroscopicité est inférieur à 10%. Parmi les poudres hygroscopiques les plus connues, on peut citer le lait en poudre / le lactose, le chlorure de calcium, le sorbitol, la soude, l’oxyde de magnésium…

L’humidité trop élevée d’une poudre peut rendre son écoulement problématique en formant des agglomérats et conduire au blocage potentiel des équipements de transfert présents sur la ligne. Dans ce cas, il conviendra de mettre en place un procédé de déshumidification en amont afin d’éviter toute création de mottes.

La solubilité d’une poudre, qui consiste à dissoudre une poudre dans une autre substance pour former un mélange homogène, va influencer certains process industriels où la poudre est destinée à être incorporée dans une phase aqueuse.

La solubilité d’une poudre est affectée par de nombreux paramètres comme la viscosité, la température de l’air, la taille des particules…

La mouillabilité d’une poudre correspond au temps nécessaire pour que l’intégralité de la poudre traverse l’interface air/eau sans agitation. Autrement dit, la mouillabilité d’une poudre illustre son aptitude à absorber l’eau à sa surface. Le mouillage d’un solide comme la poudre par rapport à un liquide se caractérise souvent par l’angle de contact liquide-solide.

Le mouillage va dépendre de plusieurs facteurs comme la pression, la température, l’hygrométrie pour une combinaison liquide-solide donnée.

Il est possible de jouer sur le degré de mouillabilité d’une poudre via la taille de ses particules, sa masse volumique, la présence d’air, etc.

Il s’agit d’une propriété importante quand la poudre sert d’ingrédient dans un process. C’est notamment le cas dans le domaine des boissons instantanées.

Palamatic Process a imaginé une ligne process dédiée pour le mélange rapide de votre poudre dans un liquide par un forçage d’incorporation.

La dispersibilité représente la facilité à dissoudre une poudre dans de l’eau sous agitation. Plusieurs éléments agissent sur la dispersibilité des poudres : granulométrie, température de l’air de sortie, teneur en protéines…

Des secteurs comme les boissons instantanées ou la nutrition infantile sont à la recherche de poudre à forte dispersibilité pour la fabrication de leurs produits.

Nos experts se tiennent à votre disposition pour qualifier et tester vos poudres dans notre laboratoire des poudres afin d’adapter au mieux la solution process correspondant à vos besoins (définition des diamètres minimums d’écoulement, du degré de pentes des trémies, de l’état de surface, de la granulométrie…). Contactez-nous pour votre projet.

Découvrez toutes les caractéristiques techniques des poudres les plus manipulées par les industriels ainsi que les applications métiers Palamatic Process associées. 

Source : Innovations Agronomiques 13 (2011).