Het belang van mengprocessen en mengmechanismen 

De uiteindelijke eigenschappen van veel producten worden vaak voor een groot deel bepaald door mengprocessen. Het mengproces is in veel gevallen bepalend op welke wijze de diverse componenten in het mengsel verspreid worden. Bij het produceren van veel samengestelde producten vindt het mengen plaats voordat de samengestelde producten gevormd worden. Het ontstaan van een acceptabele mengkwaliteit en een voldoende homogeen gemengd mengsel wordt bepaald gedurende de mengfase. Zo moet men er bijvoorbeeld bij medicijnen voor zorgen dat elke pil een gelijkwaardige samenstelling heeft en dat de werkzame stoffen uniform verdeeld zijn.

Er is meestal praktische kennis aanwezig over de wijze waarop mengprocessen optimaal ingesteld moeten worden en voor welke menger er het beste gekozen kan worden. Toch blijven relatief eenvoudige operationele vragen onbeantwoord. Een reden hiervoor is dat er veel tijdrovende experimenten nodig zijn om de optimale oplossing te vinden.

In het algemeen wordt het mengen van poeders ten onrechte beschouwd als een van de meest eenvoudige stappen in het productieproces. Wetenschappelijke kennis met betrekking tot het gedrag van poedermengsels ontbreekt. Industrieel te mengen poedermengsels bestaan meestal uit meerdere componenten die soms ook weer uit meerdere componenten bestaan. Flowschema’s laten in de praktijk slechts de flow van de verschillende componenten zien. Vragen als “Wat moet er veranderen aan het mengproces als de verhoudingen van de componenten in het poedermengsel veranderen?”, “Wat gebeurt er met de kwaliteit als de snelheid van de menger verhoogd wordt?”, "Waar kunnen klein componenten of vloeistoffen het beste toegevoerd worden in de menger" en “Kan de mengtijd worden verlaagd als de rotatiesnelheid verhoogd wordt?” blijven vaak onbeantwoord.

Mengprincipes van poederdeeltjes

Om menging van een poedermengsel te bewerkstelligen is mobiliteit van de poederdeeltjes nodig. De poederdeeltjes hebben extern aangeleverde energie nodig om te kunnen gaan bewegen. Diffusie op de wijze zoals die in vloeistoffen plaatsvindt, vindt in een poedermengsel niet plaats. De energie om de deeltjes in beweging te zetten kan op diverse manieren worden toegevoerd. Soms gebeurt dit door ronddraaiende assen met paddles of een roterende roerder die zich door de te mengen poeders beweegt, soms door zwaartekracht en soms door een combinatie van deze twee technieken. Hoe goed de menging hierdoor verloopt hangt tevens af van een aantal fysische eigenschappen van de deeltjes, zoals wrijving tussen de deeltjes en cohesie. 

Opmerkelijk van poeders en poedermengsels is dat ze zich als vast lichaam kunnen gedragen maar ook als een vloeistof of een gas. In tegenstelling tot vloeistoffen kunnen poeders gelijktijdig op verschillende manieren kracht overdragen, via interne wrijving, Van der Waals krachten, capillaire krachten en elektrostatische krachtwerking. 

Poedermengsels worden ingedeeld in twee categorieën: vrij stromend of door cohesie aangedreven. In de praktijk moet dit gezien worden als een glijdende schaal. Cohesie wordt kwadratisch kleiner met de afmeting van een poederdeeltje. Van der Waals krachten en capillaire werking zijn overheersend voor deeltjes kleiner dan 500 micron en samen nemen ze proportioneel toe met de diameter van de deeltjes. Empirisch is vastgesteld dat voor poederdeeltjes kleiner dan 100 micrometer cohesie vaak de belangrijkste krachtwerking is en dat boven deze grens de poeder meestal als vrij-stromend kan worden beschouwd. Hierbij geldt echter ook dat andere poedereigenschappen een rol spelen in de loopeigenschappen van poeders. 

Op macroscopische schaal kunnen er kleinere deeltjes (kleiner dan 100 micrometer) zijn, waarbij beweging van de deeltjes ’s krachtoverdracht door cohesie de overhand heeft. In dat geval zijn met name grootte en de vorm van de deeltjes bepalend voor het stromingsgedrag. Bij het mengen van poederdeeltjes is het van belang hier rekening mee te houden. 

Het karakteriseren van de verschillende poederdeeltjes in een mengsel niet voldoende is om te voorspellen op welke wijze de deeltjes in het poedermengsel zich gaan bewegen tijdens het mengproces. Anders geformuleerd: Het stromingsgedrag van een mengsel van poederdeeltjes kan heel verschillend zijn ten opzichte het gedrag van één van de componenten van het mengsel. Normaal gesproken is het overheersende ingrediënt in een poedermengsel bepalend voor het stromingsgedrag maar dit geldt niet voor alle soorten mengsels. 

Tot slot is het van belang om te beseffen dat tijdens het mengproces poederdeeltjes van vorm kunnen veranderen of kunnen gaan samenklonteren. Hierdoor kan het stromingsgedrag weer veranderen.