Welkom bij

---

V-menger

V-menger - V-mixer

Vraag of opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net

---

Sectie samenvatting
1. Inleiding
2. Toepassingen van V-mengers
3. Werkingsprincipe van V-mengers
4. Mengbedrijfsparameters
5. Gedetailleerde specificaties van V-mengers
6. Speciale ontwerpen van V-mengers
7. Veelvoorkomende problemen met V-mengers
8. Koopgids

---

1. Inleiding

V-mengers zijn wijdverspreid in de procesindustrie omdat ze een eenvoudige en vaak voldoende methode bieden voor het mengen van droge bulkvaste stoffen (poeders, korrels, pellets, etc.) in batch. Ze zijn eenvoudig, betrouwbaar en relatief gemakkelijk te reinigen, waardoor ze een goede keuze vormen voor kleine en middelgrote bedrijven in de voedingsmiddelenindustrie of farmacie. Ze kunnen ook worden gebruikt voor voormenging in elke soort industrie, groot of klein. Deze pagina biedt veel informatie die interessant is voor fabrieksontwerpers, fabriekseigenaren of -operators bij het kiezen van een V-mixer of het optimaliseren van een bestaande eenheid: toepassingen, werkingsprincipe, mengvolume en mengtijd.

2. Toepassingen

V-mengers kunnen worden gebruikt om droge bulkvaste stoffen te mengen. Ze worden met name toegepast in de volgende sectoren:

• Voedingsmiddelenverwerking: voormenging, granen, koffiemengsels, melkpoeders, vitaminesupplementen, soep, specerijen, etc.
• Farmacie: mengen voor granulatie
• Kunststoffen: mengen van masterbatches, mengen van pellets
• Chemie: metaalpoedermengsels, mineralen
• Bouw: staalvoormengsels

3. Werkingsprincipe van V-mengers

V-mengers zijn rotatiemengers, ook wel "tumble blenders" genoemd. De gehele behuizing, die de vorm van een V heeft en bestaat uit 2 cilinders die onder een hoek van 75° tot 90° aan elkaar zijn gelast, roteert om de componenten te mengen dankzij diffusief mengen.

Er zitten geen roerwerken in de V-menger; alle beweging van het poeder wordt veroorzaakt door de rotatie van de behuizing, die een lawine van product creëert. Na een bepaald aantal omwentelingen wordt een optimale menging verkregen. Door het ontbreken van een roerwerk moet worden opgemerkt dat dit type menger goed presteert met vrijstromende vaste stoffen, maar minder met cohesieve stoffen, aangezien cohesieve stoffen niet voldoende kunnen worden gedispergeerd door de roterende beweging.

Deze mengers worden meestal geleverd met 2 openingen bovenaan de "V". De V-vorm helpt bij het eenvoudig leegmaken van de menger aan het einde van het mengproces.

Door de (langzame) tumbling en het ontbreken van een roerwerk is het mengen meestal vrij zacht voor de componenten, waardoor minimale schade aan de ingrediënten kan worden verwacht. Het vereiste gebruik van vrijstromende materialen kan echter ook nadelig zijn in termen van ontmenging, een punt dat gecontroleerd moet worden bij de validatie van een V-menger.

Figuur 1: Tekening van V-menger

4. Mengbedrijfsparameters

Voor V-mengers is de mengtijd doorgaans 10-15 minuten. Veelvoorkomende problemen die leiden tot een lange mengtijd of het niet bereiken van de juiste Cv-homogeniteit zijn overvulling van de menger of het gebruik van materialen die niet vrijstromend genoeg zijn, of vrijstromend maar met grote deeltjes-/dichtheidsverschillen. Ook de wijze van laden van de menger heeft een zeer grote invloed op de mengtijd.

De prestaties van de menger, d.w.z. de tijd om een gewenste homogeniteit te bereiken, is afhankelijk van de volgende bedrijfsparameters:

• Batchgrootte : 40% tot maximaal 70% van het totale volume van de menger. Het is zeer belangrijk om vrije ruimte te laten in een roterende, vrije-valmenger. De vaste stoffen moeten immers ruimte hebben om te rollen, en het niveau van bulkvaste stoffen mag niet te hoog zijn om een goede materiaaldiffusie tussen de twee "benen" van de V-menger mogelijk te maken. Vullen tot 70% kan al te hoog zijn voor sommige mengsels, dus moeten proeven worden georganiseerd om de vulgraad van de menger te optimaliseren. Sommige bronnen melden een sterke toename in de benodigde mengtijd door overvulling van de menger: 3 keer langer bij 60% vs. 40% en 2 keer langer bij 70% vs. 50%.
• Mengsnelheid : men moet de aanbevelingen van de leverancier volgen. Typische mengsnelheden voor middelgrote mengers (500-2000 l) liggen rond 10-25 omw/min, afhankelijk van de grootte van de menger (hoe groter, hoe langzamer), met een Froude-getal < 1. V-mengers hebben een kritische snelheid waarbij de centrifugaalkracht gelijk is aan de zwaartekracht: de optimale mengsnelheid ligt in het bereik van 50% tot 80% van de kritische rotatiesnelheid. Het moet worden opgemerkt dat het toerental niet veel invloed heeft op de mengsnelheid, zolang de mengsnelheid ver verwijderd is van de kritische snelheid. Voor vrijstromende poeders is de belangrijke parameter daarom eerder het totale aantal omwentelingen dat leidt tot een homogeen mengsel: dit maakt het in sommige gevallen mogelijk om benaderend een opschaling te maken waarbij het totale aantal omwentelingen gelijk is voor beide groottes (opmerking: deze benadering moet met voorzichtigheid worden gebruikt, aangezien deze niet altijd geldig is). Voor cohesieve poeders is het toerental juist belangrijk, omdat de afschuifsnelheid het mengen bevordert.
• Het is zeer belangrijk om een dergelijke menger symmetrisch te laden. Bijvoorbeeld, een zeer lange mengtijd is nodig als alle ingrediënten 1 in het eerste "been" zitten, terwijl alle ingrediënten 2 aan de andere kant zitten. Het is beter om laagjesgewijs te werken en, in het geval van kleine ingrediënten, deze in het midden van de hoofdcomponenten te strooien. Als het niveau hoger is dan de verbinding van de twee cilinders, moet men gelijke hoeveelheden poeder in beide cilinders strooien om de cyclusduur te optimaliseren.

Figuur 2: Aanbevolen en maximaal mengvolume voor V-mengers

• V-mengers zijn zeer efficiënt als de kleine ingrediënten minimaal 1% van de mengselgrootte uitmaken. Kleinere hoeveelheden kunnen leiden tot langere mengtijden.

Het benodigde vermogen voor een V-menger is vrij laag, in de orde van 1-3 kW/m³.

5. V-menger - Gedetailleerde specificaties

Totaal volume van de menger, nuttig volume en vermogen

V-mengers zijn eigenlijk vrij gestandaardiseerd onder fabrikanten; hier volgt een typisch bereik van mengers met de volgende capaciteit:

Capaciteitsberekening van V-mengers

De capaciteit van een V-menger, in termen van doorvoer in kg/u, is afhankelijk van de batchgrootte van de menger (zoals hierboven uitgelegd, is de vulgraad maximaal 40-70% van het watervolume van de menger), de mengtijd en de tijd om de menger te laden en te legen. Een totale cyclusduur kan worden berekend als t=L+M+D, waarna de doorvoer kan worden berekend als m=V*r*ρ*60/t

Met:
t = totale cyclusduur in min; L = laadtijd in min; M = mengtijd in min; D = lostijd in min; m = doorvoer in kg/u; V = watervolume in m³; r = vulverhouding (0,4 tot 0,7); ρ = bulkdichtheid van het mengsel in kg/m³

Laden en lossen

Omdat de gehele behuizing roteert, moet de menger tijdens het mengen worden losgekoppeld van de rest van het proces. Dit vereist handmatige bediening voor het laden en lossen van de menger. Laden en lossen kan rechtstreeks door de operator worden uitgevoerd, hoewel dit stofemissies kan veroorzaken. Om dit te voorkomen, kan de menger worden geplaatst bij een kipstation en losbunker met behulp van flexibele slangen, hoewel dit nog steeds enige tussenkomst van de operator vereist.

Loskleppen

De losklep van V-mengers is doorgaans een handbediende vlinderklep.

Instrumentatie

Omdat de menger roteert, is deze niet uitgerust met veel instrumenten, wat overigens ook niet noodzakelijk lijkt. De regeling is meestal beperkt tot mengtijd en rotatiesnelheid. Sommige leveranciers bieden NIR-sensoren aan om het mengproces te volgen en de mengtijd te optimaliseren. Deze sensoren bevinden zich in de as van de menger.

ATEX

Als de menger poeders verwerkt die explosies kunnen veroorzaken, moet deze onderworpen worden aan een ATEX-risicoanalyse. Hierbij moeten de risico’s in de menger, waar een gevaarlijk stofwolk kan ontstaan, maar ook eromheen tijdens het laden, lossen of bij poederlekkage tijdens rotatie in overweging worden genomen.

Veiligheid

De rotatie van de menger kan een veiligheidsrisico vormen als een operator te dichtbij komt. Het is noodzakelijk om een veiligheidskooi rond de menger te plaatsen, hoog genoeg om te voorkomen dat mensen het menggebied betreden. De deur moet worden vergrendeld tijdens het mengen, en de menger mag niet worden gestart als de deur open is.

Als flexibele slangen worden gebruikt voor het laden of lossen van de menger, kan het ook nodig zijn om nabijheidsschakelaars te hebben die de aansluiting detecteren om te voorkomen dat de rotatie start terwijl de slangen nog zijn aangesloten.

6. Speciale ontwerpen van V-mengers

Asymmetrisch ontwerp

Het is mogelijk om twee cilindrische behuizingen van verschillende lengte te overwegen, waardoor de menger asymmetrisch wordt. Een dergelijk ontwerp kan het mengen van de ene behuizing naar de andere bevorderen en zo segregatie verminderen en de mengtijd verkorten. Dit kan ook worden bereikt door schotten in de menger te plaatsen (men moet echter voorzichtig zijn met de nadelen van een dergelijke uitvoering, aangezien dit de toegankelijkheid en reinigbaarheid van de menger kan verminderen). Schotten verbeteren het mengen door de symmetrie te verminderen, maar bieden geen extra afschuifsnelheid.

Intensifierstaaf

Sommige fabrikanten stellen voor om een roerder langs de as van de menger te installeren, die met hoge snelheid draait. Deze intensifier brengt afschuifmenging, waardoor de mengprestaties bij cohesieve poeders of mengsels met de neiging tot agglomeratie kunnen worden verbeterd. Het moet echter worden opgemerkt dat een dergelijke intensifierstaaf waarschijnlijk productbreuk zal veroorzaken; dit moet door de operator van de menger in overweging worden genomen.

7. Veelvoorkomende problemen met V-mengers

V-mengers zijn over het algemeen betrouwbare apparatuur, maar een bepaald aantal problemen kan correcties vereisen:

Tabel 1: veelvoorkomende problemen met lintmengers

Probleem	Oorzaak en actie
Te lange mengtijd	Menger is overgevuld – verklein de batchgrootte Mengsnelheid is te laag – verhoog de mengsnelheid Vulvolgorde is onjuist – zorg ervoor dat kleine ingrediënten tussen de hoofdcomponenten worden geladen en dat het laden laagsgewijs gebeurt (zie grafiek hierboven)
Productbeschadiging, breuk	Optimaliseer de mengtijd Gebruik de intensifierstaaf niet of verlaag de snelheid

8. Koopgids voor V-mengers – Hoe een V-menger selecteren

8.1 V-mengers te koop: Aankoop van een nieuwe V-menger

Bij het aanschaffen van een nieuwe V-menger voor uw fabriek moeten de volgende vragen worden gesteld om de juiste specificaties te kiezen:

• Wat is de verwachte doorvoer van de lijn? Wat is de productdichtheid van het te mengen product? Wat is de verwachte mengtijd en cyclusduur? Dit bepaalt de benodigde grootte van de V-menger. Vergeet niet dat de V-menger niet voor meer dan 40–60% van het totale volume gevuld mag worden, en maximaal 70%
  
• Is het mengsel vrijstromend? Of is een intensifierstaaf nodig om met meer cohesieve mengsels om te gaan? Zijn er proeven gedaan die aangeven of asymmetrische geometrie voordelig zou zijn voor de mengtijd?
  
• Is het mogelijk om de menger laagsgewijs te laden en symmetrische verticale belading te vermijden?
  
• Hoe snel moet de menger worden geleegd? Op welke manier? Dit geeft de benodigde input voor het ontwerp van de afsluiter
• Bevindt deze zich in een ATEX -zone? Zo ja, dan moet de menger gecertificeerd zijn

8.2 Tweedehands V-menger

Er zijn veel gebruikte V-mengers op de markt beschikbaar. Bij de aankoop van een tweedehands menger dient u de volgende controles uit te voeren: De volgende controles moeten worden uitgevoerd:

• Is de V-menger gebruikt voor een vergelijkbare toepassing als uw behoeften?
• Controleer op beschadigingen, krassen aan de binnenzijde van de behuizing, hamertekens op het lichaam
• Draai de menger, luister naar de lagers en meet, indien mogelijk, trillingen
• Kan de menger, indien nodig, worden gereinigd?
• Kunnen de deuropeningen en de afsluiter worden aangepast om aan uw aansluitbehoeften te voldoen
• Test de bedieningselementen die bij de menger worden geleverd: mengtijdklok en mengsnelheidsregelaar
• Is de menger ATEX-conform voor het door u gedefinieerde gebied? Zo niet, kan deze worden aangepast?

---

Bronnen

Ervaring van de auteur
"Scale-Up Factor Determination of V Blender: An Overview", V.S.C. Chopra et al, *Der Pharmacia Lettre*, 2010, 2(2): 408–433
"Scale-Up of Powder-Blending Operations", Muzzio en Alexander, *Pharmaceutical Technology*, 2005