Empedramento é a formação permanente de aglomerados devido a adesão das partículas e eventualmente pode resultar na perda da funcionalidade e diminuição da qualidade. O empedramento pode reduzir a recuperação do produto durante a secagem, longo tempo de processamento por causa de obstrução dos funis e tubulação e reduzir a vida de prateleira do produto.
Há inúmeros métodos propostos para verificar as propriedades de fluidez, desde um simples teste que consiste em girar um propelente em um tubo com pós até um teste de fluidez complexo com um aparato conectado a um analisador de textura.
Empedramento é dependente da atividade de água, tempo e temperatura e está relacionado ao fenômeno de colapso do pó sob ação da força da gravidade. Os estágios do empedramento envolvem formação de pontes, aglomeração, compactação e liquefação.
Fatores conhecidos por afetar a cinética do empedramento podem ser divididos em propriedades intrínsecas do próprio pó (tamanho e distribuição de partícula, higroscopia, carga da partícula, estado do material, presença de impurezas, e temperatura de transição vítrea) e fatores externos como a temperatura, umidade relativa e estresse mecânico aplicado na substância. Se o pó é um vidro amorfo, a transição do estado vítreo para emborrachado torna o pó suscetível ao empedramento devido ao aumento da mobilidade molecular no estado emborrachado.A transição vítrea pode ser induzida ou pela temperatura ou umidade e proteger os pós contra a transição vítrea através da embalagem e condições de armazenamento ajudará a manter a estabilidade.
A temperatura na qual a transição vítrea ocorre a uma dada atividade de água tem sido identificada como a temperatura de transição vítrea (Tg). A atividade de água onde ocorre a transição vítrea a uma dada temperatura tem sido identificada como atividade de água crítica (awc) ou umidade relativa crítica (RHc).
A plasticização da superfície da partícula e a redução drástica na viscosidade da superfície que ocorre na transição vítrea é a razão de ser o principal contribuidor para resultar no aumento da velocidade de empedramento. Especificamente, a taxa de empedramento tem sido relatada como a diferença entre a temperatura de armazenamento (T) e Tg (T-Tg), que pode ser modelado usando a relação Williams, Landel and Ferry (WLF).
A taxa de empedramento de pós alimentícios é também relacionada a umidade de sorção e mudanças na atividade de água. Se a umidade durante o armazenamento aumenta, a taxa nas mudanças na força de aglomeração e o índice de empedramento aumentam significantemente.
Similar ao efeito de aumento da T-Tg no empedramento, o aumento da taxa de aglomeração relacionado a atividade de água mais alta, provavelmente é o resultado de se deslocar para cima a atividade de água crítica para a transição vítrea.
Tradicionalmente, esse valor de RHc era determinado executando análises de Tg em múltiplos níveis de atividade de água. No entanto, recentemente foi desenvolvido o método de isotermas dinâmico por ponto de orvalho (DDI) que tornou possível determinar diretamente a RHc para transição vítrea em pós amorfos de baixo peso molecular em uma dada temperatura.
