Mastersizer 3000

Recursos e benefícios

Líder de mercado, o analisador de tamanho de partículas Mastersizer 3000 é um instrumento versátil e compacto que atende aos requisitos analíticos, às restrições de recursos e aos rigorosos fluxos de trabalho dos laboratórios atuais. Combinando engenharia especializada e o conhecimento acerca de aplicativos, ele fornece:

• Desempenho de dimensionamento de partículas líder da categoria que gera os dados robustos e confiáveis de que você precisa, enquanto utiliza da melhor forma possível o valioso espaço do laboratório
• Software intuitivo com conhecimento integrado que facilita sua carga de trabalho analítica, permitindo que você desenvolva e execute uma variedade de métodos com eficiência e eficácia
• Recursos flexíveis de geração de relatórios para possibilitar a exibição de seus dados exatamente como você deseja, personalizando-os diretamente de acordo com suas necessidades 
• Recursos rápidos e eficazes de preparação de amostras para suspensões, emulsões e pós, adaptados para diferentes requisitos de amostra, a fim de fornecer a compreensão necessária para otimizar seus métodos e garantir o controle contínuo

O conhecimento prático e exclusivo em análise de tamanho de partículas por difração a laser da Malvern Panalytical permite que o Mastersizer produza resultados confiáveis, com análise de qualidade de dados, para capacitar tanto especialistas quanto novatos em dimensionamento de partículas a fornecerem informações e resultados em que você possa confiar.

Como funciona

O Mastersizer 3000 utiliza a técnica de difração a laser para medir o tamanho da partícula e a distribuição do tamanho das partículas dos materiais. Para isso, ele mede a intensidade da luz espalhada à medida que um feixe de laser interage com as partículas dispersas da amostra. Esses dados são analisados para que se calcule o tamanho das partículas que criaram o padrão de dispersão. Três elementos principais permitem que o sistema forneça, de forma consistente e confiável, os dados precisos e robustos de dimensionamento de partículas que são essenciais para a operação eficaz de tantos processos industriais. 

• Bancada óptica - O Mastersizer 3000 oferece medições de 10 nm a 3,5 mm usando um único trajeto óptico de medição, o que o torna adequado a uma variedade extremamente ampla de aplicações. A amostra dispersa atravessa a área de medição da bancada óptica, onde um feixe de laser incide sobre as partículas. Uma série de detectores medem precisamente a intensidade da luz difundida pelas partículas na amostra, em relação aos comprimentos de onda de luz vermelha e de luz azul, e em uma ampla gama de ângulos. 
  
• Unidades de dispersão de amostras – o Mastersizer 3000 oferece seis opções de acessórios de dispersão úmida para tratar uma ampla variedade de volumes de amostras e de dispersantes. Um sistema de dispersão a seco de última geração permite a dispersão do pó com rapidez e reprodutibilidade, mesmo para os materiais mais frágeis. As unidades de dispersão de amostras garantem que as partículas sejam entregues à área de medição da bancada óptica na concentração correta e em um estado de dispersão estável adequado para garantir medições com reprodutibilidade e precisão 
  
• Software Mastersizer – O software Mastersizer 3000 atende à crescente demanda por instrumentos fáceis de usar que oferecem excelentes resultados, sem a necessidade de inserções constantes por parte dos especialistas. O software controla o sistema durante o processo de medição, analisando dados de dispersão para calcular uma distribuição de tamanho das partículas. Sua interface intuitiva orienta os usuários em cada estágio do processo, desde a seleção de um método robusto até a medição de rotina e a geração de relatórios de resultados. Orientações integradas e especializadas quanto ao desempenho do método e à qualidade dos resultados reduzem os requisitos de treinamento e tornam a análise do tamanho das partículas mais simples e mais rápida.

Principais aplicações

A capacidade de fluxo do pó é importante para manter a eficiência de fabricação em muitos processos. A inconsistência no fluxo do pó pode afetar diretamente as variáveis de qualidade do produto, como a uniformidade do teor das formas de dosagem farmacêuticas ou pode levar à variabilidade do processo, pois as inconsistências de alimentação do pó alteram a eficácia dos processos de redução do tamanho das partículas. O fluxo do pó é uma questão crítica na fabricação de produtos sinterizados por meio de técnicas de manufatura aditiva ou de impressão 3D. Aqui, um fluxo fraco durante a deposição do leito de pó pode levar a variações na densidade do leito de pó, resultando em defeitos que reduzem a resistência da peça acabada.

A análise do tamanho das partículas e da distribuição do tamanho das partículas é essencial para a compreensão das propriedades de fluxo de um pó, pois essas características ajudam a prever a forma como as partículas dentro do pó se acondicionarão e se travarão entre si. Os pós que têm partícula de tamanho grande com uma distribuição de tamanho estreito tendem a apresentar boa capacidade de fluxo. Os pós com tamanho de partícula pequeno, ou com uma ampla distribuição de tamanho de partícula, tendem a apresentar uma baixa capacidade de fluxo, devido à maior área de superfície de contato que existe entre as partículas e a capacidade que as partículas finas presentes têm de preencher os espaços vazios. 

A densidade de acondicionamento das partículas influencia o sucesso de muitos processos, incluindo o processo de preenchimento de moldes na produção de componentes cerâmicos e metálicos, o de revestimento em pó e o de carregamento sólido de suspensões. A forma como as partículas se acondicionam entre si é uma função tanto do tamanho quanto da distribuição de tamanho. Partículas maiores se acondicionam de forma menos eficiente do que as menores, criando maiores espaços vazios. A ampliação da distribuição do tamanho das partículas melhora a eficiência de acondicionamento, permitindo que partículas menores se acumulem entre os espaços maiores. Minimizar os espaços vazios é crucial para produzir componentes sinterizados sem falhas. No revestimento em pó, o acondicionamento em proximidade possibilita derretimento eficiente a temperaturas mais baixas, proporcionando mais tempo para reações de ligação cruzada entre as partículas de polímero, para um acabamento melhor.

O acondicionamento das partículas também influencia a reologia de suspensões, principalmente sua viscosidade. Uma mistura de partículas grandes e pequenas causa o menor impacto na viscosidade do sistema devido à sua maior eficiência de acondicionamento, um fenômeno que pode ser explorado para aumentar o carregamento de sólidos de suspensões, como tintas e cerâmicas.  

A estabilidade das suspensões e das emulsões usadas e produzidas em setores como os de produtos farmacêuticos e de alimentos é importante para garantir a eficácia, a aceitabilidade e o sucesso do produto.  A separação gravitacional e a estabilidade da dispersão são elementos cruciais.

Estabilidade da dispersão: para se alcançar uma dispersão estável, é necessário controlar as forças de adesão e de coesão existentes entre as partículas dentro de um meio. Essas forças podem levar à floculação de emulsões ou à criação de aglomerados dentro de suspensões e pós. O risco de fraca estabilidade de dispersão aumenta com a redução do tamanho das partículas, podendo afetar significativamente o processamento. Isso pode levar a problemas de transporte do pó dentro dos processos de fabricação ou a problemas com o desempenho do produto final, como a formação de aglomerados que causam imperfeições em revestimentos e tintas. A análise do tamanho das partículas e da distribuição do tamanho das partículas é usada no gerenciamento do risco de estabilidade da dispersão e para identificar o impacto dos problemas de estabilidade no desempenho e na aceitação do produto.

Separação gravitacional: melhorar a estabilidade de uma suspensão ou de uma emulsão para a separação gravitacional depende do equilíbrio entre impulso gravitacional sobre as partículas, uma função do tamanho e da densidade das partículas, e o levantamento do fluido suspenso, o que depende da viscosidade. Em emulsões, a análise do tamanho das partículas é usada para avaliar a probabilidade de formação de espuma, ao que as gotículas maiores são propensas, e para monitorar a estabilidade em relação à floculação e à coalescência ao longo do tempo. Como o tamanho da gotícula e o grau de floculação também podem afetar características, como a sensação na boca causada por um alimento ou a viscosidade de uma bebida, o tamanho das partículas deve ser medido rotineiramente ao otimizar e fabricar formulações de emulsão.

As taxas de dissolução dos materiais são influenciadas pela área de superfície específica das partículas. O aumento da área de superfície específica das partículas por meio da redução do seu tamanho acelera o processo de dissolução. Essa correlação é especialmente importante em produtos farmacêuticos, nos quais a dissolução afeta diretamente a biodisponibilidade de uma substância farmacêutica. Os fabricantes de produtos agroquímicos e detergentes também devem gerenciar o tamanho das partículas para controlar a dissolução e as taxas de liberação dos componentes ativos dentro de uma formulação.

A facilidade de inalação é um critério importante, tanto para evitar a inalação de partículas prejudiciais quanto para otimizar a deposição dos medicamentos no trato respiratório. Para todos os produtos de medicamentos inalados e nasais por via oral (OINDPs), o tamanho das partículas é um parâmetro crítico, com claros intervalos de tamanho especificados para deposição e retenção na cavidade nasal e para penetração em diferentes áreas dos pulmões. Em contraste, os fabricantes de produtos, como materiais de limpeza e sprays de cabelo, devem controlar as partículas finas para evitar inalação, o que torna a análise do tamanho das partículas essencial para os testes de segurança. 

As taxas de reação em sistemas sólidos geralmente são uma função da área de superfície específica das partículas envolvidas. Quanto mais finas as partículas, maior a proporção entre a área de superfície e o volume, o que promove maiores taxas de reação. Isso é importante em setores tão diversificados quanto o de cimento, onde o tamanho das partículas afeta a velocidade do endurecimento dos produtos de cimento e a produção dos catalisadores, em que o tamanho das partículas deve ser adaptado para otimizar as taxas de reação ou garantir a limpeza eficaz de poluentes. 

Propriedades ópticas, como a capacidade de espalhamento de luz das partículas, são exploradas por fabricantes de tintas, revestimentos e pigmentos. A forma como uma partícula espalha a luz depende do seu tamanho, de modo que a manipulação do tamanho das partículas em um revestimento de superfície influencia os parâmetros de desempenho, como intensidade do matiz e da tonalidade, cobertura do produto e brilho.

A percepção que o consumidor tem de produtos, como alimentos, é muitas vezes influenciada pelo tamanho das partículas. Por exemplo, o tamanho da partícula do café e a intensidade de sua moagem afetam tanto o sabor quanto o tempo necessário para sua preparação. Um chocolate com partícula de tamanho fino proporciona uma sensação leve ao paladar, que é frequentemente percebido como superior em relação a uma textura granulada.

Especificação

Geral

Tamanho da partícula	Suspensões, emulsões, pós secos
Princípio	Espalhamento de luz laser
Análise	Espalhamento de Mie e Fraunhofer
Taxa de aquisição de dados	10 kHz
Tempo de medição típico	< 10 s
Dimensões (L, P, A)	690 mm x 300 mm x 450 mm
Peso	30 kg

Óptica

Fonte de luz vermelha	Máx. 4 mW He-Ne, 632,8 nm
Fonte de luz azul	Máx. 10 mW LED, 470 nm
Arranjo de lentes	Fourier inversa (feixe convergente)
Comprimento focal efetivo	300 mm

Detector

Arranjo	Arranjo com espaçamento logarítmico
Intervalo angular	0,015 - 144 graus
Alinhamento	Automático

Tamanho

Tamanho da partícula	0,01 - 3500 µm *
Número de classes de tamanho	100 (ajustável pelo usuário)
Precisão	Melhor que 0,6% **
Precisão/Repetibilidade	Variação melhor que 0,5% *
Reprodutibilidade	Variação melhor que 1% *

Software

21 CFR parte 11	Possibilita o modo de operação em conformidade com a ER/ES

Conformidade do sistema

Segurança a laser	Classe 1, IEC60825-1:2007 e CFR Capítulo I: Subcapítulo J: Parte 1040 (CDRH)
Teste regulamentar	Em conformidade com RoHS e WEEE Em conformidade com CE/FCC Atende aos requisitos da diretiva europeia sobre baixa tensão

Sistema

Potência	100/240 V, 50/60 Hz 50W (sem unidades de dispersão conectadas) 200W máximo (2 unidades de dispersão conectadas)
Umidade	Máximo 80% para temperaturas de até 31 °C, diminuindo linearmente para 50% a 40 °C. Sem condensação.
Temperatura operacional (°C)	+5°C a +40°C
Temperatura de armazenamento do produto	-20°C a +50°C
Classificação de proteção de entrada (IP)	IP41B

Observações

*	Depende da preparação e do tipo de amostra.
**	Precisão definida para a medição de padrões de látex monomodais. Esta especificação é dada de acordo com incerteza do tamanho de partícula do látex do fabricante. Depende da preparação e do tipo de amostra.
Patentes	A bancada óptica do Mastersizer 3000 é protegida por patentes: US6,778,271 e registros relacionados: GB2,340,932; juntamente com as patentes baseadas em aplicações WO2013038161, WO2013038160 e WO2013038159. Hydro MV e LV são protegidos pela EP1167946A2 e registros relacionados.