Verschillende soorten mengers

Als een vervolg op het artikel de mechanismen en methoden van mengen gaat dit artikel in op:

  • De verschillende soorten mengers voor poeders en hun specifieke voor- en nadelen

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

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555

Ontdek de verschillende soorten mengers en hun voor- en nadelen

Tuimelmengers bestaan uit een tank die roteert over één of meer assen. In enkele gevallen zijn schotten geplaatst in de mengkamer. De stroming van de deeltjes varieert met de rotatiesnelheid van de menger. De poederdeeltjes zullen door de zwaartekracht in beweging komen. Bij lage snelheden zullen poederdeeltjes over de bodem schuiven en is er geen sprake van mengen. Bij hoge snelheden zullen er centrifugaal krachten ontstaan en zal het product tegen de wand gedrukt worden waardoor ook hierbij geen sprake is van mengen. Tussen de fase waarin poederdeeltjes over de bodem schuiven en de fase waarin centrifugaal krachten de overhand hebben zijn twee andere fasen te onderscheiden waarin de feitelijke menging plaatsvindt.

De eerste fase waarin gemengd wordt ontstaat als de kritische hellingshoek door de rotatie van de mengkamer overschreden wordt. Als poederdeeltjes op een horizontaal oppervlak worden gegoten zal zich een conische stapel vormen. De interne hoek tussen de horizontale hoek en de conische stapel staat bekend als de kritische hellingshoek. Deze rusthoek is afhankelijk van verschillende poedereigenschappen zoals bulk density, oppervlaktestructuur, vorm en onderlinge cohesie van de deeltjes. Als deze rusthoek wordt overschreden dan valt het poeder in delen naar onder. Menging ontstaat in deze fase door afschuiving in de hoogste materiaal lagen. 

De tweede mengfase ontstaat als de snelheid verder omhoog gaat. Poederdeeltjes vallen in deze fase trapsgewijs. Hierdoor verandert het mengprincipe van afschuiving naar diffusie. Tuimelmengers worden meestal in batchprocessen toegepast maar er zijn mogelijkheden om ze als continue menger te gebruiken.

Door het toepassen van verschillende vormen zoals V vormen, dubbele conussen, schotten en bewegingen over meerdere assen kunnen meer chaotische stromen gecreëerd worden in de mengkamer.

De navolgende typen tuimelmengers zijn beschikbaar in de markt:

  • IBC of containermengers
  • Trommel- of drummengers
  • V-blenders
  • Double cone blenders

De specifieke voor- en nadelen van tuimelmengers zijn:

Voordelen

  • Kunnen verticaal gevuld en geleegd worden,
  • Brengen weinig tot geen shear in het product,
  • Hebben een laag energieverbruik ten opzichte van het te mengen volume,
  • Zijn goed nat te reinigen,
  • Geen contaminatie.

Nadelen

  • Hebben lange mengtijden,
  • Moeilijk droog te reinigen,
  • Er moeten veel voorzieningen getroffen worden om ze te integreren in een procesflow,
  • Homogene mengsels met kleine toevoegingen (< 1 á 2%) is kritisch

De specifieke voor- en nadelen van trommelmengers zijn:

Voordelen

  • Verticaal vullen en ledigen,
  • Korte mengtijden,
  • Weinig shear,
  • Grote variatie in vulgraad mogelijk,
  • Geen warmte inbreng in product.

Nadelen

  • Inwendig inspecteren of droog reinigen is niet optimaal,
  • Lastig hygiënisch en stofdicht in te bouwen in een proceslijn,
  • Afscherming van de menger nodige vanwege draaiende delen,
  • Homogene mengsels met kleine toevoegingen (< 1 á 2%) is kritisch.

Door het toepassen van verschillende vormen kunnen chaotische stromen gecreëerd worden in de mengkamer

Convectiemengers kennen een grote diversiteit aan uitvoeringen. De overeenkomst die ze allemaal hebben is dat ze bestaan uit een mengkamer met een roterende as of assen, eventueel nog uitgevoerd met interne schotten. De as of assen die roteren in de mengkamer zijn uitgevoerd met één of meerdere paddles die met de as mee roteren in de mengkamer en daarmee in het te mengen product. Door de roterende as met paddles die zorgt voor convectie en afschuiving in het product, vindt menging plaats. Net als tuimelmengers kunnen convectie mengers zowel in batch als in continue processen worden toegepast. 

Horizontale convectie mengers worden veel toegepast in een grote diversiteit aan markten zoals farmacie, food, petfood, feed en chemie. De mengers worden met name toegepast voor poeders, korrels en granulaten met een relatief lage cohesie. Aan de roterende horizontale as of assen wordt een spiraalvormige lint, schroef of paddles bevestigd die het te mengen product in beweging brengen. Hierdoor ontstaat de menging door convectie. Dit houdt in dat dynamische gebieden met poederdeeltjes door de menger bewogen worden en hierdoor gemengd worden. Dit betekent niet dat in deze mengers geen diffusie en afschuiving plaats vindt. Als de poederdeeltjes verplaatst of gefluïdiseerd worden zoals bij een Dinnissen pegasus dual paddle menger zullen ze andere deeltjes raken en zal elk deeltje als gevolg van de zwaartekracht weer een andere plek in gaan nemen in het mengsel. Daarnaast zal de roterende as sommige poederdeeltjes meer in beweging brengen dan andere deeltjes waardoor afschuiving optreed in het mengsel. De mate waarin de verschillende mengprincipes voorkomen zal per type menger anders zijn. 

Er zijn drie type horizontale convectie mengers beschikbaar:

  • Dubbelassige paddlemengers
  • Ploegschaarmengers
  • Lintmengers
  • Trommelmengers
  • Enkelassige paddlemengers

De specifieke voor- en nadelen van dubbelassige paddlemengers zijn:

Voordelen

  • Verticaal vullen en ledigen,
  • Zeer korte mengtijden,
  • Lage inbouwhoogte,
  • Eenzijdige lagering mogelijk voor uitrijdbare assen om eenvoudig en goed te kunnen reinigen,
  • Uitvoeringen beschikbaar met volledig te openen klapbodem voor complete lediging van de menger,
  • Uitvoeringen beschikbaar met volledig te openen mengkamer om goed en eenvoudig te kunnen reinigen,
  • Snelle lediging van de menger door middel van klapbodem,
  • Veel verschillende formaten leverbaar,
  • Weinig shear,
  • Toevoegen van zeer kleine componenten mogelijk ( < 0,1%).

Nadelen

  • Slechte lediging van laatste rest poeder indien klapbodems of niet volledig te openen zijn,
  • Pakkingen onder productniveau.

De specifieke voor- en nadelen van horizontale lintmengers zijn:

Voordelen

  • Verticaal vullen en ledigen,
  • Lage inbouwhoogte,
  • Veel verschillende formaten leverbaar,
  • Goedkope uitvoeringen beschikbaar in de markt.

Nadelen

  • Slechte lediging van laatste resten poeder,
  • Lastig te reinigen,
  • Pakkingen onder productniveau,,
  • Lange mengtijden
  • Matige homogeniteit voor cohesieve poeders,
  • Homogene mengsels met kleine toevoegingen (< 1 á 2%) is kritisch.

Verticale convectie mengers zijn onder te verdelen in 3 klassen:

  • Shear mengers
  • Planetaire mengers
  • Verticale lintmengers

De shear mengers zijn over het algemeen batch mengers met een lage capaciteit. De verticale shear mengers worden met name toegepast voor mengsels met een relatief hoge cohesie. Aan de roterende verticale as wordt een rotormes of paddles bevestigd die het te mengen product in beweging brengen. Hierdoor ontstaat menging door convectie. Dit houdt in dat dynamische gebieden met poederdeeltjes door de menger bewogen worden en hierdoor gemengd worden. Eventueel wordt dit aangevuld met een roterend mes in de zijwand van de menger. Doordat in dit type menger niet alle poederdeeltjes in beweging zijn ontstaan dynamische gebieden met poeder in het poedermengsel die langs elkaar bewegen met een verschillende snelheid. Aan het contactoppervlak van deze gebieden vindt afschuiving plaats. Individuele poederdeeltjes zullen onafhankelijk van elkaar overgaan van het ene gebied naar het andere. Het verschil in snelheid veroorzaakt tussen de verschillende dynamische gebieden een oppervlaktespanning op de raakvlakken. Als gevolg van deze oppervlaktespanning kunnen de dynamische gebieden van poeder in stukken uit elkaar vallen. Hiermee wordt shear gecreëerd in de menger.

Planetaire mengers hebben een conische vorm. In de meeste gevallen is de as aan de onderkant van de menger door middel van een lager gefixeerd aan de bodem. De as of assen met schroef draait om zijn eigen as. Deze as of assen zijn bevestigd aan een planetaire as die er voor zorgt dat de schroef ronddraait in de conus. De schroef zal het poeder richting de bovenkant van de menger transporteren waarmee convectie menging gecreëerd wordt. Doordat in dit type menger niet alle poederdeeltjes in beweging zijn ontstaan dynamische gebieden met poeder in het poedermengsel die langs elkaar bewegen met een verschillende snelheid. Aan het contactoppervlak van deze gebieden vindt afschuiving plaats. Individuele poederdeeltjes zullen onafhankelijk van elkaar overgaan van het ene gebied naar het andere. Het verschil in snelheid veroorzaakt tussen de verschillende dynamische gebieden een oppervlaktespanning op de raakvlakken. Als gevolg van deze oppervlaktespanning kunnen de dynamische gebieden van poeder in stukken uit elkaar vallen.                                

Juul Jenneskens

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?

Verticale lintmengers zijn beschikbaar in enkel- en dubbelassige uitvoeringen. Bij de dubbel uitgevoerde typen overlappen de linten van de assen. Door het ronddraaien van de assen wordt het te mengen product in beweging gebracht. Hierdoor ontstaat de menging door convectie. Dit houdt in dat dynamische gebieden met poederdeeltjes door de menger bewogen worden en hierdoor gemengd wordt. Door het principe van deze menger zullen er grote snelheidsverschillen zijn in het te mengen product. In de nabijheid van de bodem en het centrum van de as is de snelheid nagenoeg 0. Bij dubbelassige lintmengers zal er overdracht plaats vinden tussen het product dat in beweging is gebracht door de ene as met product dat in beweging is gebracht met de anders as. In dit type menger vindt weinig afschuiving plaats. Vloeistoffen kunnen opgebracht worden met extra voorzieningen zoals nozzles in combinatie met een mesmotor.