De verschillen tussen amorfe en kristallijne structuren

Amorfe of een kristallijne structuur, zijn structuren die poeders kunnen hebben. Een mix van beide is ook mogelijk. De structuur is niet alleen afhankelijk van het poeder, maar ook van het toegepaste proces. Poeders kunnen namelijk naar wens in deze verschillende vormen geproduceerd worden. Een amorfe vorm wordt verkregen door het product van een vloeibare aggregatietoestand heel snel af te koelen. Een voorbeeld dat iedereen kent is de suikerspin. Hier wordt vloeibare suiker in een dunne straal weggespoten waardoor het snel afkoelt door de omringende lucht en er een amorfe structuur ontstaat. Het verschil tussen amorfe en kristallijne poeders zit in de moleculaire structuur. Hierdoor worden ook de verschillende eigenschappen bepaald. Heeft het poeder niet de gewenste stabiliteit of functionaliteit? Dan kan het aanpassen van de moleculaire structuur effect hebben op deze poeder eigenschappen. 

De verschillende molecuulstructuren 

Veelvoorkomende poeders met een kristallijne structuur zijn zouten, suikers en organische zuren. Deze zijn non-hygroscopic, wat wil zeggen dat ze weinig of zelfs helemaal geen neiging hebben om water te absorberen. Daarnaast zijn poeders met een kristallijne structuur stabiel en hebben ze goede stromingseigenschappen. Ze worden gekarakteriseerd door een geordende moleculaire opstelling. De moleculen zijn namelijk periodiek gerangschikt. Om die reden kunnen alleen de moleculen van de kristallen op de interface reageren met materiaal van buitenaf, zoals water. Vanuit thermodynamisch oogpunt bekeken, bevindt de kristallijne structuur zich in het laagste energieniveau, ofwel in een stabiele evenwichtstoestand. De amorfe structuur is terug te vinden in poeders zoals koolhydraten en proteïnen. Ook veel voedingsproducten zoals melkpoeders,, meel en eiwitpoeders hebben normaal gesproken een amorfe structuur. Moleculen in de amorfe structuur zijn, in tegenstelling tot de moleculen in de kristallijn structuur ongeordend, open en poreus. Hierdoor heeft één molecuul meer verschillende kanten om externe verbindingen aan te gaan waardoor ze eenvoudig vluchtige organische stoffen, zoals water, kunnen absorberen. 

De segregatie van poeders

Waar bij mengen stoffen worden samengevoegd, worden stoffen bij segregatie van elkaar gescheiden. Soms is segregatie wenselijk tijdens de verwerking van poeder, maar meestal is het absoluut ongewenst. Over het algemeen moet het poeder als eindproduct namelijk een homogeen mengsel zijn. 

Hoewel segregatie dus eigenlijk het tegenovergestelde is als mengen, omvatten ze beide dezelfde drie processen:

• Convectie
• Shear
• Diffusie

Segregatie ontstaat –gewenst of ongewenst- door de verschillen in fysieke eigenschappen van de deeltjes. Een mengsel gemaakt van verschillende poederdeeltjes heeft de neiging om te gaan scheiden. Doordat deze poederdeeltjes met verschillende eigenschappen ook nog eens verschillend ten opzichte van elkaar bewegen ontstaat segregatie. De poederdeeltjes van hetzelfde formaat zoeken elkaar op en groeperen in hun ‘eigen’ gebied. Wanneer de segregatie helemaal door kan zetten, hebben poederdeeltjes met dezelfde eigenschappen een compleet ‘eigen’ gebied binnen het poeder. De grootte van de poederdeeltjes is hierbij de belangrijkste factor. 

Uiteindelijk beïnvloedt segregatie de kwaliteit van het eindproduct door de oneffenheden die het oplevert in de samenstelling én uitstraling van het poeder. Daarmee heeft het ook invloed op de verwerkbaarheid van het poeder en het behalen van de juiste samenstelling voor optimaal gebruik. Deze invloed van segregatie tijdens het transport, verpakken of verwerken, is een grote zorg binnen veel industriële processen. Er zijn echter wel mogelijkheden om de segregatie tegen te gaan. Het voorkomen van trillingen, plaatsen van verticale scheidingswanden in opslagbakken en kortere valafstand uit de trechter kunnen de scheiding van stoffen minimaliseren of zelfs helemaal voorkomen.