Siebprozesse der Siebanalyse

Eine wichtige Grundlage für die Charakterisierung von Schüttgütern unterschiedlicher Form und Größe stellt die Kenntnis ihrer Korngrößenverteilungen dar. Hierdurch werden ihre Produkteigenschaften, wie das Lösungsverhalten, das Fließverhalten und die Reaktionsfähigkeit maßgeblich beeinflusst.

Siebanalyse

In vielen Anwendungsbereichen, wie der Nahrungsmittel-, Pharma- und Chemieindustrie, hat sich die klassische Siebanalyse für Produktions- und Qualitätskontrollen von pulver- und granulatförmigen Schüttgütern etabliert. Zu den Vorteilen der Siebanalyse gehören eine einfache Handhabung, geringe Investitionskosten, schnelle Bereitstellung präziser und reproduzierbarer Ergebnisse sowie die Möglichkeit zur Gewinnung einzelner Korngrößenfraktionen. Dadurch kann diese Methode durchaus mit modernen Analysenmethoden wie der Laserlichtstreuung oder bildverarbeitenden Verfahren konkurrieren.

Um allerdings eine hohe Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten zu können, müssen an Siebmaschine und Zubehör hohe Anforderungen gestellt werden, die nationalen und internationalen Standards genügen. Das bedeutet, dass Analysensiebe und Siebmaschinen sowie alle weiteren Messeinrichtungen (z. B. die Waage), die zur Charakterisierung der Kornverteilung benötigt werden, kalibrierbar sein müssen und der Prüfmittelüberwachung im Rahmen von Qualitätsmanagementsystemen unterzogen werden. Darüber hinaus ist es unerlässlich, auch der Probenvorbereitung genügend Sorgfalt zu widmen, da nur so ein Siebergebnis erzielt werden kann, welches die verlässliche Charakterisierung eines Produktes ermöglicht.

Siebprozesse der Siebanalyse

Bei dem Siebprozess wird das Probengut in vertikale (Wurfsiebung) oder horizontale (Plansiebung) Bewegung versetzt. Bei Klopfsiebmaschinen überlagern sich beide Mechanismen. Durch die Bewegung werden die Partikel mit den Siebmaschen jedes einzelnen Siebes verglichen. Die Durchgangswahrscheinlichkeit eines jeden Partikels hängt von seiner Größe im Verhältnis zur Sieböffnung, von seiner Orientierung sowie von der Anzahl der Vergleiche zwischen Partikel und Siebmasche ab.

Die Auswahl des einzusetzenden Siebverfahrens hängt vor allem vom Feinheitsgrad des Probengutes ab. Klassische Trockensiebungen werden im Korngrößenbereich von 40 µm bis 125 mm durchgeführt. Die untere Messgrenze wird allerdings auch durch die Eigenschaften des Probengutes, wie Agglomeratbildung, Dichte und elektrostatische Aufladung, beeinflusst.

Plansiebung

Bei einer Plansiebung handelt es sich um eine horizontale, kreisende Bewegung in einer Ebene. Plansiebmaschinen werden vorzugsweise für Partikel eingesetzt, die erheblich von einer sphärischen Geometrie abweichen, wie z. B. für nadel-, plättchenförmige, längliche oder faserige Siebgüter. Die planare Siebbewegung sorgt dafür, dass die Partikel größtenteils ihre Orientierung auf dem Sieb beibehalten. </p>

Luftstrahlsiebung

Das Luftstrahlsiebgerät ist eine Siebmaschine mit Einzelsiebung. Das heißt, es wird pro Siebvorgang nur jeweils ein einziges Sieb verwendet. Bei dieser Siebmaschine wird das Sieb selbst nicht bewegt. Die Siebgutbewegung wird durch einen rotierenden Luftstrahl erzielt: Ein angeschlossener Industriestaubsauger erzeugt einen Unterdruck in der Siebkammer und saugt Umgebungsluft durch eine rotierende Schlitzdüse an. Der so erzeugte Luftstrom tritt mit hoher Geschwindigkeit aus der rotierenden Schlitzdüse aus und dispergiert von unten durch das Siebgewebe das aufliegende Siebgut. Oberhalb des Gewebes verteilt sich der Luftstrahl über die gesamte Sieboberfläche und wird mit niedriger Geschwindigkeit durch das Siebgewebe abgezogen. Das Feingut wird dabei durch die Maschen transportiert und mit einem Staubsauger abgesaugt. Optional kann das Feingut in einem Zyklon aufgefangen werden.

SIEBANALYSE ZUR QUALITÄTKONTROLLE

Der Begriff „Qualität“ wird im alltäglichen Sprachgebrauch in der Regel mit der Hochwertigkeit eines Produktes in Verbindung gebracht. Eine genauere Definition dieses Ausdrucks liefert nachfolgender Satz: „Unter Qualität versteht man die Übereinstimmung von bestimmten Forderungen an ein Produkt mit den durch Kontrolle festgestellten Eigenschaften des Produktes.

Das bedeutet, dass es sich um ein qualitativ hochwertiges Produkt handelt, wenn die gewünschten Produkteigenschaften bei einer nachfolgenden Kontrollmessung innerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen. Weichen die Messergebnisse des Produktes jedoch von den geforderten Werten ab, dann ist seine Qualität nicht einwandfrei. Eine große Anzahl der in Natur und Technik vorkommenden Materialien liegen in disperser Form vor (Materie, die kein einheitliches Ganzes bildet, sondern in Elemente zerteilt ist, die voneinander abgrenzbar sind, z. B. ein Haufwerk aus Sand). Die Partikelgrößenverteilung innerhalb einer Materialmenge, also die Mengenanteile von Partikeln unterschiedlicher Größe, haben dabei einen maßgeblichen Einfluss auf wichtige physikalische und chemische Eigenschaften

So werden beispielsweise folgende Produkteigenschaften von der Partikelgröße bzw. der Partikelgrößenverteilung beeinflusst:

• die Festigkeit von Beton
• der Geschmack von Schokolade
• das Lösungsverhalten von Tabletten
• die Rieselfähigkeit und das Lösungsverhalten von Waschpulvern
• die Oberflächenaktivität bei Filtermaterialien

Obige Beispiele machen deutlich, wie wichtig die Kenntnis der Kornverteilung im Rahmen der Qualitätssicherung von Schüttgütern in der Produktion ist. Verändert sich während des Produktionsprozesses die Kornverteilung, so verändert sich auch die Qualität des Produktes.