Mengers | Bekijk onze knowledge base voor meer informatie

Bij het mengen van poeders ontstaan poedermengsels met uiteenlopende structuren.

Dit artikel gaat in op:

De ordening van structuren die in poedermengsels kunnen ontstaan
De verschillen in deze ordeningen
Het bemonsteren van een poedermengsel

De experts van Dinnissen Process Technology staan klaar voor al uw vragen:

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555

Karakterisering van het poedermengsel

Het mengen van vaste stoffen, in de vorm van poeders, korrels en granulaten, komt veelvuldig voor. Het is een zeer uitgebreide, wereldwijd verspreide activiteit. Er is een grote diversiteit aan poeders en korrelachtige materialen die gemengd worden. Denk hierbij aan stoffen die dagelijks gebruikt worden door consumenten zoals melkpoeder, wasmiddelen, koffie, thee, cacao, etc. Maar ook in industriële omgevingen worden stoffen gemengd. Denk hierbij aan poeders zoals kunstmest, premixen, medicijnen maar ook producten als make-up of proteïnepoeders.

Om tot een betekenisvolle evaluatie van het poedermengsel te komen is een betrouwbare definitie van het poedermengsel nodig. Dit lijkt voor de hand te liggen. Echter laat de hierop volgende uitleg over mogelijke ordeningen en structuren van poedermengsels zien dat enige voorzichtigheid op zijn plaats is bij de implementatie van poedermengsels.

Perfecte menging

De ordening van poedermengsels

Voor zowel specialisten als voor buitenstaanders is mengen een alledaagse bezigheid waardoor een goede menging vaak als vanzelfsprekend wordt beschouwd. Zelfs van processen waarbij de homogeniteit van het mengsel afhangt van het mengproces, wordt vaak ten onrechte verwacht dat het mengsel een homogene samenstelling heeft.

Dit vooroordeel geldt zeker ook voor poedermengsels die gedeeltelijk bestaan uit zeer kleine deeltjes die met het blote oog niet zichtbaar zijn. Van deze deeltjes wordt verwacht dat ze over een homogene verdeling beschikken.

Om een genuanceerde beschrijving te geven van de verdeling van deeltjes in een poedermengsel kan de volgende indeling behulpzaam zijn:

Perfect
Willekeurig verdeeld
Gedeeltelijke ontmenging (segregatie)

Helaas zal de werkelijke poederverdeling in een mengsel in het algemeen afwijken van de hierboven genoemde perfecte verdeling. In de praktijk zal altijd een bepaalde mate van heterogeniteit optreden, vaak veroorzaakt door een incomplete menging, agglomeraten en segregatie.

Willekeurige menging

Hoe een perfecte verdeling verschilt van een willekeurig verdeling in een mengsel

Een verdeling wordt als perfect en uniform beschouwd indien alle deeltjes zich 100% regelmatig en homogeen tussen de andere deeltjes bevinden en op dezelfde wijze als atomen gepositioneerd zijn binnen een perfect kristal. Elk genomen monster uit een poedermengsel met een perfecte poeder verdeling zal een 100% identiek beeld laten zien van deze verdeling. Helaas is het realiseren van een perfecte poederverdeling enkel mogelijk wanneer deeltjes één voor één in het mengsel worden geplaatst.

In de praktijk kunnen poederdeeltjes deels vrij bewegen maar worden ze tegelijkertijd ook beperkt in bewegingsvrijheid door verschillende fysische eigenschappen. In deze situatie ontstaat er bij menging een willekeurig verdeelde poeder verdeling. Een steekproef uit zo’n poedermengsel zal in dit geval een wisselend aantal deeltjes van één soort naast elkaar laten zien. Dit is binomiaal verdeeld.

Gedeeltelijke ontmenging (segregatie)

In de praktijk zal de werkelijke verdeling in een mengsel altijd afwijken van een perfecte verdeling

Wat zijn de structuren van de verschillende soorten agglomeraten?

Voor poedermengsels waarin cohesie tussen de verschillende poederdeeltjes de overhand heeft, worden er bij menging agglomeraten gevormd.

Indien een agglomeraat ontstaat dat bestaat uit één deeltje van een soort en een vast aantal deeltjes van een andere soort én indien deze agglomeraten in het poedermengsel een willekeurige positie ten opzichte van elkaar hebben, dan is dat een ideale willekeurige geordende poeder verdeling.

Indien de agglomeraten uit één deeltje van een soort bestaat en uit een willekeurig aantal deeltjes van een andere soort, wordt dit een willekeurige geordende poeder verdeling genoemd. Deze verdeling is minder homogeen in vergelijking met de ideale willekeurige geordende poederverdeling.

Hoe ontstaat segregatie

Poedermengsels met complexe structuren evenals mengsels die op de lange termijn textuur en segregatie laten zien, zijn lastig te beschrijven en te karakteriseren. Afhankelijk van de toegepaste mengmethode kunnen gebieden in het mengsel ontstaan met verschillende delen. Ook kunnen dode hoeken in de menger of een verminderde mengsnelheid op bepaalde plekken in de menger zorgen voor gebieden met een hogere segregatie. In tegenstelling tot mengsels waarin de deeltjes vrij kunnen bewegen, kunnen in mengsels waar de cohesie tussen de deeltjes een grotere rol speelt meerdere soorten agglomeraten van deeltjes ontstaan.

Naam: Juul Jenneskens
Adviseur

Neem gerust contact op als u vragen heeft over dit onderwerp. Samen met mijn collega's sta ik klaar om u te helpen!

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555 powtech@dinnissen.nl

Liever direct een adviesgesprek aanvragen?

Het bemonsteren van een poedermengsel

Het meten van poedereigenschappen valt of staat met een representatief monster. Er moet op verschillende momenten een monster genomen worden. Slechts één monster nemen van de totale massa geeft een vertekend beeld. Vanuit de totale massa kan er een representatieve meting gedaan worden door een aantal kleine monsters van elk deel van de totale massa te nemen. Daarbij dient met twee aspecten rekening gehouden te worden. Het monster moet namelijk op verschillende momenten én vanuit een bewegende stroom genomen worden.

Er zijn twee manieren om een monster af te nemen van een totale batch: bij de eerste manier worden de monsters bij elkaar gevoegd en gemengd tot een homogene poeder. Bij de tweede manier wordt van elk monster een beetje poeder genomen, van elk beetje poeder worden de poedereigenschappen gemeten, waarna een gemiddelde van elk monster wordt berekend.

Deze laatste methode heeft een groot voordeel vergeleken met de eerste methode. Het levert namelijk ook veel kennis over de verdeling in van poedereigenschappen binnen de batch op. Nadeel van deze methode is dat er meer analyses uitgevoerd moeten worden. De keuze voor de eerste of de tweede methode van bemonsteren is dan ook procesafhankelijk.