Industriële mengers voor poeders (batch, convectief)
Overzicht van veelvoorkomende ontwerpen
Vraag of opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net
| Sectiesamenvatting |
|---|
| 1. Inleiding: mengers voor poedermenging |
| 2. Mengprincipe van vaste stoffen en poedermengers |
| 3. Ontwerp van vaste-stofmengers - Menggereedschappen |
| 4. Ontwerp van vaste-stofmengers - Poederinlaat |
| 5. Ontwerp van vaste-stofmengers - Poederuitlaat |
| 6. Dimensionering van vaste-stofmengers |
1. Inleiding: mengers voor poedermenging
Er bestaan verschillende mengerontwerpen die kunnen worden gebruikt voor droge menging van vaste stoffen om het mengsel homogeen te maken. Deze verschillende ontwerpen zijn in eerste instantie gebaseerd op het mengprincipe. Het mengen kan namelijk het resultaat zijn van diffusie, convectie en afschuiving.
Convectieve mengers worden in de industrie zeer vaak toegepast, aangezien zij doorgaans kortere mengtijden mogelijk maken in vergelijking met eenvoudigere, maar minder efficiënte diffusiemengers. Het doel van deze pagina is dan ook gericht op convectieve mengers.
Alleen batchmengers worden op deze pagina besproken. Dergelijke mengers komen in diverse industrieën voor en kunnen alle soorten droge producten verwerken:
- Landbouw / huisdiervoeding: veevoer, voedingsstoffen, granen (lintmenger, peddelmixer)
- Voedselverwerking / bakkerij: bloem / ingrediëntenmenging (lintmenger, peddelmixer, ploegschaarmengers)
- Zuivelindustrie en babyvoeding: mengen van basispoeder met bijkomende ingrediënten (peddelmixer, ook bakmenger)
- Farmaceutica (peddelmixer , ook trommelmengers)
- Bouwmaterialen: cement (lintmenger, peddelmixer, lintmenger)
- Kunststoffen: polymere korrels (trommelmengers)
- Verven: pigmentmenging (lintmenger, peddelmixer, trommelmengers)
Top 5 Meest Populair
1. Ontwerpgids voor pneumatisch transport
2. Lintmengers
3. Poedermenging
4. Ontwerpgids voor trechters
5. Mate van mengen meten
------------
Top 5 Nieuw
1. Continue droge menging
2. Mengsnelheid
3. Optimalisatie van mengcyclusduur
4. Batch-/continue menging: vergelijking
5. Energiebesparing
2. Mengprincipe van vaste stoffen en poedermengers
Convectieve mengers zijn uitgerust met een menggereedschap dat het poeder in beweging brengt en de verplaatsing ervan afdwingt.
Dergelijke vaste-stofmengers kunnen op verschillende regimes werken, gekenmerkt door een dimensieloos getal, het Froude-getal, dat de krachten van de roerkop vergelijkt met de zwaartekracht. Wanneer het Froude-getal kleiner is dan 1, wordt het wervelbed van deeltjes geagiteerd terwijl het relatief dicht blijft, terwijl bij een waarde groter dan 1 het wervelbed van deeltjes gefluidiseerd zal worden; deze fluidisatie neemt toe met het Froude-getal.
Tabel 1: Verschillende typen convectieve poedermengers
| Mengergroep | Froude |
|---|---|
| Lintmengers | Fr < 1 |
| Spiraalmengers (type Nauta) | Fr < 1 |
| Verticale mengers (type Amixon) | Fr < 1 |
| Dubbele-as peddelmengers | Fr = 1 tot 1,1 |
| Pneumatisch gegenereerde wervelbedden | Fr > 1 |
| Ploegschaarmengers | Fr = 3 tot 9 |
3. Ontwerp van vaste-stofmengers - Menggereedschappen
Het ontwerp van het menggereedschap is bijzonder belangrijk in convectieve mengers, aangezien dit de drijvende kracht levert voor de beweging van de deeltjes, wat uiteindelijk leidt tot de gewenste homogeniteit.
De wijze waarop de roerkop is ontworpen, en hiermee samenhangend de snelheid waarmee deze wordt bediend , heeft invloed op de mengtijd, de uiteindelijke homogeniteit en mogelijke beschadiging van het product tijdens het mengproces.
Gebruikelijke ontwerpen, invloed op het product, maar ook ontwerpoverewegingen worden gegeven in de volgende tabel.
Tabel 2: Ontwerp van menggereedschappen
| Mengertype | Lintmenger |
| Ontwerp menggereedschap | Lint (bovenaanzicht weergegeven hieronder) |
| Invloed op product | Het lint duwt het product, waardoor lange mengtijden aanzienlijke invloed kunnen hebben op de deeltjes. De invloed is groter als de menger overvuld is: het product kan niet vrij bewegen en het lint veroorzaakt ernstige afslijting bij verlengde mengtijden. |
| Mengertype | Spiraalmenger / verticale menger (type Nauta) |
| Ontwerp menggereedschap | Spiraal (zijaanzicht) |
| Invloed op product | Redelijk zacht. De spiraal draait langzaam rond in de menger. |
| Mengertype | Verticale menger (type Amixon) |
| Ontwerp menggereedschap | Roerwerk |
| Invloed op product | Dit type menger presteert beter bij slecht vloeiende vaste stoffen in vergelijking met vrije-valmengers of andere duwmengers zoals lintmengers en centrale spiraalmengers. |
| Mengertype | Dubbele-as peddelmenger |
| Ontwerp menggereedschap | 2 assen met peddels, waarbij de peddels van de ene as een hoek van 45 graden vormen met de overeenkomstige peddel van de andere as. |
| Invloed op product | Zeer zacht als de menger binnen het juiste vul- en mengsnelheidsbereik wordt bediend. De peddels sturen het poeder eigenlijk naar een gefluidiseerde zone in het midden van de menger, waar het mengen plaatsvindt. |
| Ontwerpoverewegingen | De afstand tussen de peddel en de mengerbehuizing moet altijd groter zijn dan 4-5 mm om lichte verplaatsing van het menggereedschap als gevolg van mechanische belasting op te vangen, zonder risico dat de peddel de wand raakt. Klassieke ontwerpen hebben 2 lagers per as, terwijl modernere ontwerpen gebruikmaken van vrijdragende assen. Dit ontwerp maakt, indien vereist door procesbehoeften (bijv. reiniging), uittrekbare assen mogelijk. |
| Mengertype | Pneumatisch gegenereerde wervelbedden |
| Ontwerp menggereedschap | Dergelijke mengers hebben het voordeel dat ze geen bewegende onderdelen bevatten, waardoor ze eenvoudig te fabriceren zijn en betere reinigingsmogelijkheden bieden (geen complex roerwerk om te reinigen). |
| Invloed op product | Zacht mengen |
| Ontwerpoverewegingen | Hoewel de mechanische uitvoering van het mengvat eenvoudiger is, vereisen deze mengers veel kleppen en spuitmonden om de perslucht in de menger te regelen, te kanaliseren en in te spuiten. Tijdens het mengproces wordt perslucht verbruikt, waardoor financiële berekeningen moeten worden gemaakt om ervoor te zorgen dat de bediening van de menger op lange termijn rendabel is. Aandacht moet worden besteed aan de risico's van segregatie als gevolg van fijnstof dat "drijft" aan de bovenkant van de menger. |
| Mengertype | Ploegschaarmengers |
| Ontwerp menggereedschap | Enkele as met geprofielde peddels (ploegscharen) + optionele extra snijmessen indien vereist. |
| Invloed op product | Zeer sterke afslijting, waardoor deagglomeratie van het poeder mogelijk is. |
| Ontwerpoverewegingen | Het is mogelijk om extra kleine roerwerken (snijmessen) toe te voegen die op zeer hoge snelheid draaien om klonten te breken die tijdens het mengproces kunnen ontstaan (met name bij toevoeging van vloeistof of wanneer vetten betrokken zijn bij het mengproces). |
4. Ontwerp van vaste-stofmengers - Poederinlaat
Het poeder wordt bovenaan de menger ingevoerd. Er kan één inlaat zijn als de ingrediënten vooraf in dezelfde trechter zijn afgewogen of handmatig in de menger worden gestort, of meerdere als het proces stroomopwaarts het individueel doseren van de ingrediënten naar de menger toelaat.
Tijdens het ontwerp moeten enkele overwegingen worden gemaakt voor de volgende vereisten: de inlaat moet groot genoeg zijn om een snelle belading van de menger mogelijk te maken (winst in cyclusduur), elke inlaat moet worden afgesloten met een klep om ongecontroleerde toegang van materiaal tot de menger te voorkomen, en de inlaat voor het minste ingrediënt moet in het midden van de menger (of in het fluidisatiegebied van de menger, indien aanwezig) worden gepositioneerd.
Het vastleggen van de positie van de inlaat aan het begin van een project is vaak verplicht, aangezien veel mengers gelaste bovenkanten hebben die de juiste openingen vereisen voor ontwerp en fabricage. Het is verstandig om 1 of 2 reserve-inlaten te behouden voor toekomstige procesaanpassingen.
Bovenaan de menger moet ook een filter worden geplaatst, noodzakelijk om lucht af te voeren bij het beladen van de menger of om lucht toe te laten bij het lossen van de menger.
5. Ontwerp van vaste-stofmengers - Poederuitlaat
Zodra het mengproces is voltooid, moet het mengsel uit de menger worden gelost. De lossing moet over het algemeen snel gebeuren om de cyclusduur van het mengproces niet te veel te beïnvloeden.
Er zijn verschillende ontwerpen beschikbaar. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze ontwerpen is dat de klep die de menger afsluit, geen dode zones in de mengkamer mag toelaten waar product zich kan ophopen en niet goed gemengd wordt, wat kwaliteitsproblemen kan veroorzaken wanneer het product verder wordt gebruikt of verkocht.
Gangbare ontwerpen zijn onder andere bomdeuren, vierkante kleppen en ronde hygiënische kleppen.
Bomdeuren worden zo genoemd omdat ze meestal de gehele onderkant van de menger bedekken. Zodra ze geopend zijn, valt het mengsel onmiddellijk omdat er geen oppervlak meer is dat het in de menger houdt. Bomdeuren maken daarom een zeer snelle en complete lossing mogelijk; slechts enkele honderden grammen product blijven in de menger achter. Aan de andere kant vereisen ze grote mechanische en pneumatische systemen om ze te bedienen en af te dichten tijdens het mengen. Een trechter moet direct onder de menger worden aangesloten.
Vierkante kleppen zijn zeer gebruikelijk. Ze kunnen eenvoudig worden ontworpen, geïmplementeerd en gefabriceerd. Vergeleken met bomdeuren is het lossingsgebied veel kleiner, waardoor de lossingstijd langer duurt. Afhankelijk van de zorg die de leverancier heeft besteed aan de fabricage en het ontwerp van de vorm van de klep, kan dit ontwerp niet erg hygiënisch zijn.
Ronde hygiënische ontwerpen worden slechts door enkele fabrikanten aangeboden. Ze bieden het hoogste hygiënische niveau, wanneer deze eigenschap belangrijk is voor de fabrieksoperator. Aan de andere kant zijn dit meestal kleine kleppen die een lange lossingstijd vereisen. Om de lossing te versnellen, kan het nodig zijn om 2 kleppen te installeren. Enkele kilo's product kunnen in de menger achterblijven na de lossing.
Opmerking: de menger moet tijdens het lossen op lage snelheid draaien. Dit is nodig om zoveel mogelijk product uit te duwen en een hoge lossingssnelheid te garanderen.
6. Dimensionering van vaste-stofmengers
De menger mag niet de bottleneck zijn van de menginstallatie, wat betekent dat deze niet vertraagd mag worden door de processecties stroomopwaarts of stroomafwaarts. De capaciteit van de installatie moet gegeven zijn en een batchgrootte moet hierop worden afgestemd, rekening houdend met een geschat aantal batches per uur.
Batchgrootte (kg) = Capaciteit (kg/u) / Aantal batches per uur (/u)
Aangezien het mengproces volumetrisch is, is het noodzakelijk om de onaangestampte (losse) dichtheid van het mengsel te kennen om de menger correct te dimensioneren.
Batchgrootte (l) = Batchgrootte (kg) / Losse dichtheid mengsel (kg/l)
Daarnaast is het cruciaal om te overwegen dat het systeem nooit voor 100% van zijn capaciteit gevuld mag worden, om ruimte te bieden voor deeltjesbeweging.
Totale mengergrootte (l) = Batchgrootte (l) / 0,7
Mengers hebben meestal een maximale vulcoëfficiënt tussen 0,65 en 0,8.
7. Aankoop van een menger voor poedermenging: fabrikanten van mengers
Om offertes en prijzen te verkrijgen voor mengers bestemd voor het mengen van poeders/ korrels, kan de lezer zich wenden tot de volgende bedrijven die verschillende typen bulkvaste-stofmengers leveren:
- Lessine: https://www.lessine.com/en/solutions/mixing/paddle-mixer
- Stolz: http://www.stolz.fr/en/equipment/mixing
- Palamatic: https://www.palamaticprocess.fr/machines-industrielles/melangeur-industriel
- Sofraden : https://www.sofraden.com/
- Parimix : http://www.parimix.com/