Pharmacologie Des médicaments Neuroleptiques

M´ecanismes et dynamique du m´elange des

poudres et caract´erisation de

l’homog´en´eit´e de m´elanges de poudres

Jean-Fran¸cois Demeyre

Avril 2004

´Ecole des Mines d’Albi

Centre Poudres et Proc´ed´es

81013 ALBI Cedex 09

Table des mati`eres

Table des mati`eres i

Table des figures ii

Introduction 1

1 Le m´elange et les m´elangeurs 2

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2 M´ecanismes de m´elange et de s´egr´egation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.1 M´ecanismes de m´elange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.2 M´ecanismes de s´egr´egation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.3 Comment ´eviter la s´egr´egation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Propri´et´es des poudres influen¸cant leur ´ecoulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Les diff´erents types de m´elangeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.4.1 Les m´elangeurs convectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.4.2 Les cuves tournantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.4.3 Les m´elangeurs `a impacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.4.4 Les m´elangeurs `a haut cisaillement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.5 Les m´elangeurs statiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.6 Les combinaisons de m´elangeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2 L’´etat de m´elange 14

2.1 Un concept `a plusieurs ´echelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2 ´Echantillonnage : estimation de la qualit´e du m´elange . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.1 Estimation et statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.2 M´ethodes d’´echantillonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3 Les m´ethodes de mesures en ligne de l’homog´en´eit´e de m´elange 19

3.1 Les m´ethodes capacitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2 Les m´ethodes proche infrarouge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3 Les m´ethodes par analyse d’images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Bibliographie 23

i

Table des figures

1.1 Simulation du m´elange par convection et/ou diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Sch´emas des diff´erents m´ecanismes de s´egr´egation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Mise en ´evidence des ´etapes s´egr´egantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Couche d’humidit´e adsorb´ee entre deux particules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5 Relation entre la tension superficielle et la taille des particules . . . . . . . . . . . . 9

1.6 Quelques exemples de m´elangeurs convectifs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.7 Quelques exemples de m´elangeurs `a cuves tournante en V. . . . . . . . . . . . . . . 10

1.8 Broyeur `a galets-meules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.9 Silo-m´elangeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1 M´elanges `a mˆeme homog´en´eit´e ayant des structures diff´erentes . . . . . . . . . . . 15

2.2 Allure typique d’un autocorr´elogramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3 Notion d’´echelle et d’intensit´e de s´egr´egation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.4 ´Evolution des valeurs des bornes d’un intervalle de confiance . . . . . . . . . . . . 17

2.5 Diff´erentes ´etapes d’un pr´el`evement dans un m´elange . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.1 Sch´ema du principe de mesure de la capacit´e ´electrique. . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2 Sch´ema du m´elangeur Nauta muni de l’interface NIR . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3 Sch´ema du montage exp´erimental de frake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

ii

Introduction

Le m´elange des solides divis´es (poudres, milieux granulaires) est une op´eration cl´e pour de nombreux

domaines industriels (pharmacie, agro-alimentaire, ciments, mati`eres plastiques. . .). R´eglant

l’homog´en´eit´e de composition `a l’´echelle requise, qui est souvent celle du conditionnement, elle est

en effet la premi`ere responsable de l’atteinte des sp´ecifications

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