Artikel: Segregatie in het poedermengsel
Segregatie is een groot probleem in de poeder verwerkende industrie.
Op deze pagina lees je het volgende over dit onderwerp:
- Een definitie van het begrip segregatie van een poedermengsel
- De interne en externe factoren die segregatie beïnvloeden
- De belangrijkste segregatiemechanismen
- De methoden om segregatie te voorkomen
DE EXPERTS VAN DINNISSEN PROCESS TECHNOLOGY STAAN KLAAR VOOR AL UW VRAGEN:
Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555
Definitie van segregatie
Segregatie, ook wel ontmenging genoemd, is het mechanisme dat de korrels van het mengsel zich afscheiden van de andere componenten in het mengsel. Het is een groot probleem voor de poeder verwerkende industrie.
Interne factoren die segregatie beïnvloeden
De oorzaken van segregatie kunnen heel verschillend zijn maar het ontstaat met name als er voor verschillende poederdeeltjes in een mengsel een uiteenlopende mobiliteit geldt. Verschillen in beweeglijkheid ontstaan door fysische eigenschappen van de deeltjes. Allereerst is de grootte van de poederdeeltjes bepalend maar ook de vorm, de dichtheid en de oppervlaktestructuur van de poederdeeltjes hebben invloed op de mobiliteit van de poederdeeltjes.
Externe factoren die segregatie beinvloeden
Er zijn ook verschillende externe factoren die segregatie beïnvloeden. Denk hierbij aan zwaartekracht, trillingen of schuifspanningen. Dit treedt op in de machines en processen die poeders produceren, bewerken en opslaan. Al deze externe invloeden kunnen segregatie in gang zetten. Bij het ontwerp van een installatie moet hier rekening mee worden gehouden.
Vaak is het zo dat niet het mengen, maar juist de bewerkingsfases ná de menging de meeste segregatie-problemen veroorzaken. Pneumatisch transport of transport per vrachtauto, het legen en vullen van de batches vanaf de menger naar opslag of verdere bewerking zijn voorbeelden van processtappen die segregatie in gang kunnen zetten. Hierdoor kan een niet homogeen poeder mengsel ontstaan.
Segregatie in droge poeder- en korrelachtige mengsels kan ook optreden na de bewerkingen in de fabriek. Denk hierbij aan de opslag in het magazijn waarbij transportbewegingen zijn, het transport naar de klant, de afhandeling en verdere verwerking bij de klant of tot slot bij de consumptie en/of het gebruik van het product.
Kortom, bij de ontwikkeling van nieuwe droge poedermengsels moet rekening worden gehouden met al deze mogelijkheden.
Een doordacht ontwerp van een installatie kan segregatie voorkomen
Methoden om segregatie te voorkomen
Om segregatie te voorkomen of te verminderen zijn een aantal maatregelen mogelijk:
- Het veranderen van eigenschappen van product deeltjes,
- De inrichting van processen of procesvolgorde,
- Het ontwerp van de installatie.
Bij het veranderen van eigenschappen van product deeltjes is de eerste vraag of deze eigenschappen wel veranderd mogen worden of dat ze juist essentieel zijn voor de gewenste producteigenschappen. Mochten wijzigingen toegestaan zijn dan kan de cohesie tussen deeltjes vergroot worden door ze te verkleinen of te bevochtigen. Ook het verkleinen van de verschillen tussen de deeltjes kan segregatie verminderen. Denk hierbij aan het veranderen van de receptuur of het verkleinen of agglomereren van fracties die toegepast worden in het mengsel.
De inrichting van processen of procesvolgorde kan segregatie voorkomen.Door kritisch naar het proces te kijken zijn er wellicht mogelijkheden om zo laat mogelijk in het proces te mengen. Daarnaast is het ook mogelijk om door middel van een tussenstap het product te homogeniseren voordat het verder verwerkt wordt. Daarnaast is het zaak om tussenopslag en transport na het mengen te minimaliseren en zo mogelijk meer batchgewijs werken
Tot slot kan het ontwerp van de installatie segregatie verminderen. Er zijn een aantal plekken binnen een installatie waar de kans op segregatie groot is. Kritische plekken zijn onder andere:
- Daar waar vrije val van het product optreedt. Bijvoorbeeld bij het vullen van een bunker,
- Beluchting of begassing van het product. Bijvoorbeeld in een koeler,
- Beweging in het product door transportmiddelen. Dit kan bijvoorbeeld een kettingtransporteur of pneumatisch transport zijn. Maar ook trillingen veroorzaakt tijdens transport in magazijnen of transport naar de eindklant kan segregatie veroorzaken.
Een doordacht ontwerp van een installatie kan problemen rondom segregatie voorkomen. Door vooraf producttesten te doen met een powder flow kan een beter ontwerp gemaakt worden van bunkers. Hierdoor ontstaat massastroming waardoor segregatie in opslag vermeden wordt. Daarnaast moet bewegingsruimte vermeden worden door snelheden bij overstorten zo laag mogelijk te houden. Trillingen in de installatie moeten vermeden worden, want hierdoor zakken kleinere deeltjes weg in de grove bestanddelen.
Segregatie kan een belangrijke reden zijn waardoor de kwaliteit van een geproduceerd poedermengsel verloren gaat
De drie segregatiemechanismen
De segregatie van een poedermengsel houdt in dat de verschillende soorten poederdeeltjes in het mengsel zich volledig van elkaar scheiden en per soort bij elkaar gegroepeerd worden. Het lijkt enigszins tegenstrijdig maar net zoals voor het mengen van poederdeeltjes het geval is, is ook voor het ontmengen mobiliteit van de poederdeeltjes noodzakelijk.
Poederdeeltjes in poedermengsels kunnen sterk van elkaar afwijken. Zo kan de afmeting, de vorm en de dichtheid heel verschillend zijn. Dit zorgt er voor dat segregatie in het ene mengsel vaak heel anders verloopt dan in het andere.
Segregatie is in de praktijk vaak gebaseerd op een of meerdere van de volgende basismechanismen:
- Kogelbaan principe
- Elutriatie
- Percolatie
Segregatie via het kogelbaan principe heeft als uitgangspunt dat aan poederdeeltjes een horizontale beginsnelheid wordt meegegeven en dat deze poederdeeltjes vervolgens een vrije val gaan maken. Tijdens de val zal de horizontale snelheid van de deeltjes afnemen en de verticale snelheid zal ten gevolge van de zwaartekracht toenemen. De vorm van de baan is een afgeknotte parabool. Door de verschillen in weerstand die de verschillende soorten deeltjes ondervinden maar ook door verschil in dichtheid, vorm en afmeting van de deeltjes, komen ze op verschillende plekken van het bodemoppervlak terecht. Daarnaast zijn er in een poedermengsel veel deeltjes in beweging. Doordat deeltjes elk hun eigen richting en massa hebben, kunnen ze andere deeltjes beïnvloeden wanneer ze elkaar raken.
Segregatie door elutriatie ontstaat wanneer een vloeistof of een gas door een bed van deeltjes met verschillende afmetingen stroomt. De kleinere deeltjes worden door de stroming opgenomen en verplaatst. Alleen de grotere poederdeeltjes blijven in het bed achter.
Segregatie door percolatie kan optreden als er in een poedermengsel een groot verschil is tussen fijnere deeltjes en grovere bestanddelen. Als een dergelijk poedermengsel aan trillingen wordt blootgesteld, bewegen de kleinere deeltjes zich door de invloed van het trillen in combinatie met de zwaartekracht zich naar beneden. Beneden in het poedermengsel nemen de kleine poederdeeltjes een positie in tussen de grovere bestanddelen. Boven in het poedermengsel bevinden zich enkel nog de grovere bestanddelen.
Afgeleid van deze drie basismechanismen voor segregatie kunnen een aantal gevallen van als voorbeeld genomen worden:
- Segregatie bij pneumatisch transport,
- Segregatie bij koelen of drogen van poedermengsels,
- Segregatie bij storten van poeders.
Als een poedermengsel pneumatisch getransporteerd wordt krijgen de deeltjes bij de start een snelheid mee. Door verschillen in weerstand die de verschillende soorten deeltjes ondervinden, maar ook door verschil in dichtheid, vorm en afmeting van de deeltjes zal elk type deeltje een andere baan afleggen in het pneumatisch transport. Hierdoor kan segregatie ontstaan tijdens een pneumatisch transport. Bij pneumatisch transport zal segregatie dan ook met name afhankelijk zijn van elutriatie en het kogelbaan principe.
Het koelen of drogen van poedermengsel is mogelijk door deze in een laag op te slaan en van onder het mengsel koele of warme lucht toe te voeren. De kleinere deeltjes kunnen door de stroming van de lucht opgenomen en naar de bovenkant van de laag verplaatst worden. De grotere poederdeeltjes worden minder snel meegenomen met deze luchtstroom en blijven onder in de laag van het bed achter. De segregatie is hier gebaseerd op het principe van elutriatie
Indien een poedermengsel van bovenaf in een silo of bunker wordt gestort ontstaat er een poederberg. Als een klopper toegepast wordt op de silo om het poeder beter te kunnen lossen dan zal door het principe van percolatie de kleinere deeltjes naar de bodem van de silo bewegen. De grotere delen zullen aan het oppervlak van de berg terechtkomen.
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 [email protected]
Liever direct een adviesgesprek aanvragen?
Trends & Technologische Ontwikkelingen?
Blijf op de hoogte van de nieuwste trends en ontwikkelingen. Vul je gegevens in en ontvang de nieuwste updates direct in je mailbox.
Ontvang wekelijks of maandelijks:
- Het laatste nieuws
- Inspirerende cases
- Interessante podcasts
- Veel meer interessante content
