¿Por qué el azúcar en polvo es menos denso que el azúcar granulado?

Question

La densidad del azúcar en polvo es un 20% menos que la del azúcar granulado. Hay una pequeña diferencia de composición entre los dos: aproximadamente un 3% de almidón de maíz y un 0,5% de agua en el azúcar en polvo, pero eso es todo.

Parece que se trata de una cuestión de embalaje entonces. ¿Por qué el azúcar en polvo se empaqueta peor que el azúcar granulado?

Answer 1

He estado jugando con un poco de azúcar granulado y un poco de azúcar glas (creo que "azúcar glas" es lo mismo que "azúcar en polvo") y lo que me llama la atención es que el azúcar glas es menos fluido que el azúcar granulado. Supongo que esta es la razón de la diferencia de densidad.

En un comentario mencionas que la fracción de empaquetamiento de las esferas no depende del tamaño de las mismas. Esto es cierto, pero las esferas sólo se acercarán a la fracción de empaquetamiento teórica si pueden deslizarse libremente unas sobre otras y reorganizarse en un conjunto compacto. Si las esferas se pegan entre sí, se obtiene un flocular que tendrá una fracción de empaque mucho menor.

Así que mi sugerencia es que en el azúcar glas los granos tienen tendencia a pegarse en lugar de fluir libremente unos sobre otros. Supongo que esto se debe al tamaño de las partículas. Suponiendo que la adhesión entre los granos sea un fenómeno de superficie, la fuerza adhesiva no aumentará con el tamaño del grano, por lo que el aumento de la masa y el tamaño de los granos más grandes hace que sean más fáciles de separar mecánicamente. La adhesión podría deberse a las fuerzas de Van der Waals o a una capa de agua adsorbida que hace que la superficie del grano sea ligeramente pegajosa.

Respuesta al comentario:

La relación entre la densidad de los sedimentos y la floculación es bien conocida en el mundo de la ciencia de los coloides (yo fui científico de coloides en una vida anterior) y de hecho se utiliza en los procesos industriales. Por ejemplo, esta patente describe uso de la floculación para estabilizar los lodos de zeolita . Aunque cubre los granos de zeolita en el agua, el principio es exactamente el mismo. Si el lodo no está floculado, todos los granos de zeolita se depositan en un sedimento muy compacto en el fondo de la cisterna y no se pueden sacar. Si haces que los granos de zeolita se peguen entre sí, formarán un sedimento menos denso (al igual que el azúcar glas forma un polvo menos denso).

Al menos en la industria, la mayoría de los científicos de coloides trabajan con suspensiones fluidas, y el azúcar, aunque técnicamente sigue siendo una suspensión, es una suspensión de sólidos en el aire. La forma de comprobar el efecto de la adhesión de las partículas en la densidad del polvo sería controlar la adhesión grano a grano y demostrar que cambia la densidad. Sin embargo, no sé cómo se podría hacer eso para un sistema en el aire. En los fluidos es fácil porque se pueden adsorber tensioactivos y polímeros en las superficies de los granos.

Sería interesante ver qué polvos de densidad se formaron en el vacío. Si una capa de agua adsorbida es la responsable de la pegajosidad, debería reducirse en el vacío, por lo que la densidad del polvo aumentaría. También podrías probar a hacer vibrar el polvo. Si la adhesión de las partículas ha provocado la formación de un agregado menos denso, la vibración del polvo debería aumentar la densidad porque separará los granos adheridos.