Dit artikel gaat in op de verschillende soorten poeder eigenschappen en welke rol ze spelen binnen het verwerkingsproces. 

Belangrijk om op te merken is dat als in dit artikel over poeders gesproken wordt, dat dit begrip ruim is opgevat. Het gaat dus niet alleen om poeder maar ook over stof, korrels en granulaten. Onderwerpen die aan bod komen zijn: 

  • Het belang van poeders in talloze industrieën
  • De verschillende poedereigenschappen
  • Mengeigenschappen van poeders
  • Het meten van poedereigenschappen

de experts van Dinnissen process technology stAan klaar voor al uw vragen:

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555


Poeders in verschillende industrieën

In veel industrieën worden poeders toegepast. Denk hierbij aan farmacie waar een belangrijk deel van de medicijnen bestaat of gemaakt is uit poeders. Ook in de chemie worden talloze poeders geproduceerd en toegepast. Daarnaast worden in diervoeders zowel voor huisdieren als veeteelt veel poeders toegepast. Hierbij moet niet alleen gedacht worden aan additieven zoals vitaminen en mineralen die toegevoegd worden maar ook aan producten zoals granen en soja die de basis vormen voor veevoer. 

Producten waar veel mensen over de hele wereld dagelijks mee in aanraking komen zijn producten die in de supermarkt liggen. Een groot deel van de producten ligt daar in poedervorm. Denk aan koffie, thee, soepen, sauzen, melkpoeder en kruidenmixen. Daarnaast zijn er veel producten waar poeders gebruikt worden als basis, zoals meel voor brood maar ook cacao en suiker voor chocoladerepen. Veel poeders worden daarnaast als hulpstof toegepast in andere producten, zoals mais- of aardappelzetmeel in soepen en sauzen. Maar ook geur-, kleur- en smaakstoffen, conserveermiddelen en toegevoegde vitaminen zijn voorbeelden van poeders die toegepast worden in talloze producten.

Er gaat geen dag voorbij zonder dat men direct of indirect met poeders te maken heeft. Er zijn drie redenen waarom producten worden omgezet naar poeders:

  • Poeder heeft een groot gebruiksgemak,
  • Het is eenvoudig te verwerken,
  • De kwaliteit van het product wordt in poedervorm behouden.

Over de hele wereld groeit de poeder industrie dankzij de innovatie van nieuwe poeder mixen en de groei van wereldbevolking en welvaart. Maar wat is poeder eigenlijk? Poeder is wetenschappelijk gezien een vaste stof die bestaat uit verschillende deeltjes met afmetingen variërend van nanometer tot millimeter. Één gram poeder met een gemiddelde deeltjesgrootte bestaat uit wel 100.000.000 deeltjes. 

In de praktijk van poederverwerking geldt de beperking van 1 mm niet. Ook korrels en granulaten worden in grote hoeveelheden verwerkt.

De verschillende eigenschappen van poeders

Verschillende soorten poeders leveren allemaal verschillende eigenschappen op. De eerste verdeling die we binnen de poedereigenschappen kunnen maken, zijn de bulk poedereigenschappen ten opzichte van de deeltjes eigenschappen. In grote hoeveelheden zijn andere eigenschappen relevant, in tegenstelling tot wanneer een deeltje op zichzelf wordt bekeken. Men kan het zo zien: bulk poedereigenschappen zijn het gecombineerde effect van deeltjes eigenschappen. 

  • Deeltjes Eigenschappen: verdeling, vorm, deeltjesdichtheid, abrasiviteit, corrosiviteit, samenstelling en interne structuur,
  • Bulk Poedereigenschappen: stroomeigenschappen, bulkdichtheid, mengkwaliteit, neiging tot segregatie, stofvorming.

Een tweede verdeling die gemaakt kan worden binnen poedereigenschappen is op basis van drie hoofdklassen: 

  • Fundamentele eigenschappen: vochtgehalte, vorm, oppervlakte samenstelling, oppervlakte vorm, grootte en verdeling, molecuul – en microstructuur, bulkdichtheid, en smeltpunt,
  • Functionele eigenschappen: stroom eigenschap en compressibiliteit,
  • Ongewenste eigenschappen: stofvorming, kleverigheid, aankoeken en vlekken.

Fundamentele eigenschappen hangen af van zowel eigen stofkenmerken tijdens én na de verwerking, als van de eigenschappen van het nog onbewerkte materiaal. Daarmee variëren deze eigenschappen dus enorm, maar het blijven wel parameters voor de functionele eigenschappen van het poeder. 

Een voorbeeld dat iedereen kent is het verschil tussen suiker en poedersuiker.

Kristalsuiker kan tot poeder vermalen worden. Poedersuiker heeft duidelijk een andere structuur dan kristalsuiker en wordt toegepast in onder andere chocolade, snoep en roomijs. Doordat poedersuiker sneller smelt in de mond wordt zoetheid intenser ervaren. Maar ook de eigenschappen tijdens de verwerking veranderen. Zo heeft kristalsuiker andere stroomeigenschappen, andere bulkdichtheid, en neiging tot stofvorming als poedersuiker. 

Om kleine deeltjes te produceren uit de vloeibare of vaste bulkstoffen, kan men de stoffen drogen, malen, breken, sedimenteren, afslijten, verpulveren of kristalliseren. De twee meest gebruikte methodes om poeder uit vloeistof te maken zijn drogen en kristallisatie. Wanneer het poeder is verkregen uit de bulkstof, zijn er verschillende termen voor verschillende groottes zoals stof, poeder, korrels en granulaten. Stof is het fijnste poeder, zo fijn dat het rondzweeft tijdens het proces en niet verwerkt kan worden. Daarop volgt poeder, zoals melkpoeder of kleurstoffen. Vervolgens komen de korrels en granulaten. Denk aan oploskoffie maar ook katten en hondenbrokken. 

powders

Poeders in verschillende industrieën

Er gaat geen dag voorbij zonder dat men direct of indirect met poeders te maken heeft

Mengeigenschappen van poeders

Er worden steeds meer producten gemengd door de ontwikkelingen van nieuwe productformules. Het mengen van poeder betekent het homogeen mengen van twee of meer verschillende poeders. In tegenstelling tot vloeistoffen is het bij poedermengsels niet mogelijk om een compleet homogene verdeling te creëren. In veel gevallen gaat het echter niet alleen over de homogeniteit maar vooral over het creëren van gewenste producteigenschappen bij het gemengde product. Hoe goed de poederdeeltjes van de verschillende ingrediënten zich laten vermengen, hangt af van de grootte, vorm en dichtheid van de poederdeeltjes.  Ook eigenschappen zoals stroomeigenschappen en neiging om agglomeraten te vormen van de verschillende te mengen poederdeeltjes bepalen mede de kwaliteit van het poedermengsel. Daarnaast kunnen er ook poederdeeltjes in het mengsel zitten die kwetsbaar zijn en beschadigen als ze te lang gemengd worden. 

Bij mengen is altijd een externe kracht nodig, omdat deeltjes uit zichzelf niet goed verspreiden. In zijn algemeenheid kan gesteld worden dat er een complexe relatie is tussen meng parameters en producteigenschappen.

Er zijn drie mengmechanismen:

  • Convectie-mengen: hierbij komt het mengen op gang door de draaiende beweging van de menger of door de beweging van paddels of soms door gasstroming.
  • Shear-mengen: schuifmenging die wordt veroorzaakt door de interferentie van de poederdeeltjes die met verschillende snelheden bewegen.
  • Diffusie-mengen: dit ontstaat door de willekeurige beweging van poederdeeltjes.

Al deze mechanismen werken op een bepaalde manier samen, maar de efficiëntie is het hoogst wanneer de standaarddeviaties van afzonderlijke ingrediënten heel laag zijn. Voor een goede menging met acceptabele productkwaliteit, moet de menging voldoen aan de juiste zintuigelijke eigenschappen, functionaliteit, homogeniteit en integratie van deeltjes.                                                                 

Goede procedures met betrekking tot reiniging van de menger en kwaliteitsborging van verontreinigingen in ingrediënten, zijn essentieel om microbiologische veiligheid van voedingsmiddelen na het mengen te borgen. Bij het mengen van poeders is een gesloten proces optimaal. Hierbij hebben externe invloeden geen impact op het mengproces. Op deze manier wordt voorkomen dat kleine verontreinigingen zich verspreiden in het mengsel. 

Het meten van poedereigenschappen

Wat gebeurt er als de techniek opeens niet meer werkt zoals ze hoort te werken? Metingen van poedereigenschappen kunnen laten zien waarom er problemen voorkomen in het proces en wat de bron van deze problemen is. Bovendien kan door metingen van poedereigenschappen bepaald worden of het proces stabiel blijft en of de geproduceerde producten binnen de gestelde grenzen blijven. Daarnaast kunnen metingen van de poedereigenschappen helpen om de industriële processen vanaf het begin beter te beheersen en te ontwerpen. 

Metingen van poedereigenschappen leveren nog meer op:

  • Metingen maken inzichtelijk wat er binnen het verwerkingsproces gebeurt,
  • Het geeft inzicht op welke manier procesvariabelen de stofeigenschappen beïnvloeden,
  • Metingen zijn noodzakelijk voor een goed ontwerp van de installatie,
  • Poedereigenschappen zijn een maatstaf voor de kwaliteit van het product.

Het meten van poedereigenschappen valt of staat met een representatief monster. Er moet op verschillende momenten een monster genomen worden. Slechts één monster nemen van de totale massa geeft een vertekend beeld. Vanuit de totale massa kan er een representatieve meting gedaan worden door een aantal kleine monsters van elk deel van de totale massa te nemen. Daarbij dient met twee aspecten rekening te worden gehouden. Het monster moet namelijk op verschillende momenten én vanuit een bewegende stroom genomen worden. 

Als er iets gezegd moet worden over een totale batch ongeacht of dit de totale productie van een fabriek voor één dag is, één geproduceerde batch of één gevulde big bag dan zijn er twee manieren om een monster te nemen om de poedereigenschappen te bepalen.

Bij de eerste manier worden de monsters bij elkaar gevoegd en gemengd tot een homogene poeder.                    

Juul Jenneskens

Naam: Juul Jenneskens
Adviseur

Neem gerust contact op als u vragen heeft over dit onderwerp. Samen met mijn collega's sta ik klaar om u te helpen!

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555 [email protected]

Liever direct een adviesgesprek aanvragen?

Bij de tweede manier wordt van elk monster een beetje poeder genomen en van elk beetje poeder worden de poedereigenschappen gemeten. Vervolgens wordt een gemiddelde van elk monster berekend. Deze methode heeft een groot voordeel vergeleken met de eerste methode. Het levert namelijk ook veel kennis over de verdeling in van poedereigenschappen binnen de batch op. Nadeel van deze methode is dat er meer analyses uitgevoerd moeten worden. De keuze voor de eerste of de tweede methode van bemonsteren is dan ook procesafhankelijk.