Continue droogmenging
Continue poedermenging / Continue poederblending
Vraag of opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net| Sectiesamenvatting |
|---|
| 1. Inleiding |
| 2. Principe van continue droogmenging |
| 3. Mengers voor continue droogmenging |
| 4. Voeding in continue droogmenging |
| 5. Regeling van continue droogmeng systemen |
| 6. Toepassingen van continue droogmenging |
1. Inleiding
Bij het denken aan droogmenging zijn de eerste processen die meestal in gedachten komen batchprocessen met de menging die vaak wordt uitgevoerd met eenvoudige configuraties. Het is echter ook mogelijk om een continu mengproces te ontwerpen. Een dergelijk proces verschilt op veel vlakken van zijn batch-tegenhanger en vereist een zeer zorgvuldig ontwerp , maar het kan beslissende voordelen bieden op het gebied van compactheid, stabiliteit en capaciteit.
2. Principe van continue menging
Wat is continue poedermenging?
Bij continue droogmenging moeten de verschillende vaste componenten van het mengsel continu aan de menger worden toegevoerd en moet een gelijk volume mengsel continu aan de andere kant worden afgevoerd.
Figuur 1: Blokschema van een continu droogmengproces
Top 5 Meest Populair
1. Ontwerpgids voor pneumatisch transport
2. Lintmengers
3. Poedermenging
4. Ontwerpgids voor trechters
5. Meten van de menggraad
-----------
Top 5 Nieuw
1. Continue Droogmenging
2. Mengsnelheid
3. Optimalisatie van mengcyclusduur
4. Batch-/continue menging vergelijking
5. Energiebesparingen
Zoveel componenten als nodig kunnen aan de menger worden toegevoerd via Verlies-in-Gewicht-voeders (LIWF), binnen de ruimtelijke beperkingen van de opstelling. De menger werkt volgens het plug-flow-principe, maar moet echter een zekere mate van terugmenging toelaten om om te gaan met doseeronnauwkeurigheden van de Verlies-in-Gewicht-voeders (LIWF). Er zijn immers twee meng-effecten die gecombineerd moeten worden om een voldoende homogeniteitsgraad te bereiken: radiale menging en axiale menging.
- Radiale menging: de menging vindt radiaal plaats; men kan zich voorstellen dat de menger is opgedeeld in kleine cellen waarin de menging plaatsvindt. Het product wordt van de ene cel naar de andere verplaatst tot aan het uiteinde van de menger.
- Axiale menging: een perfecte plug-flow binnen de continue menger, met alleen radiale menging, is niet aan te raden. In tegenstelling tot een batchmenger is een belangrijke bron van variabiliteit namelijk de lichte veranderingen in debiet van de Verlies-in-Gewicht-voeders. Het kan gebeuren dat een voeder tijdelijk meer of minder stroom levert ten opzichte van het ingestelde punt. Als alleen radiale menging plaatsvindt, kunnen sommige mengcellen aanzienlijk minder of meer van een bepaalde component bevatten, wat leidt tot een zeer hoge variatiecoëfficiënt (CV). Een mate van axiale menging, of terugmenging, maakt het mogelijk om een deel van het mengsel van de ene cel naar de andere te verplaatsen en zo de variabiliteit als gevolg van dosering te verminderen, wat leidt tot een hogere menggraad.
3. Mengers voor continue menging
Welke menger kan worden gebruikt voor continue menging?
De volgende ontwerpen worden in de industrie toegepast voor continue menging:| Mengertype |
|
| Lintmengers (dit zijn meestal verouderde ontwerpen die tegenwoordig minder worden toegepast) | Deze mengers werken bij een Froude-getal Fr < 1. Het lintontwerp kan het materiaal in verschillende richtingen verplaatsen, zodat een meng-effect wordt bereikt. Sommige fabrikanten bieden een menggereedschap met twee helixen die met verschillende snelheden draaien voor een betere menging. |
| Enkel-assige peddelmengers | Werken bij hogere Froude-getallen en stellen een kortere mengtijd mogelijk dan lintmengers. Er wordt fluidisatie bereikt in de menger. Het niveau in de menger kan eenvoudig worden aangepast dankzij een overloopplaat aan het einde van de menger. |
| Dubbel-assige peddelmenger | Werkt bij Fr = 1,1 met een gefluidiseerde zone tussen de 2 mengassen. Het ontwerp lijkt op batch-peddelmengers, maar ze zijn uitgerust met een plaat aan het einde van het menggebied, waarmee het productniveau in de menger en dus de verblijftijd kan worden gedefinieerd. |
| Ploegschaarmenger | Het ontwerp lijkt op dat van batchmengers, maar heeft een specifieke uitlaat voor het continu verwijderen van product. |
Opmerking: De bovenstaande links leiden naar pagina's over de batchversies van de mengers, hoewel het ontwerp en mengprincipe uiteindelijk sterk overeenkomt met de continue versies.
3.1 Verblijftijd
De verblijftijd bij continue menging is doorgaans zeer kort, vanwege de afmetingen van de machine en de mengprincipes die door de menger worden toegepast. Typische verblijftijden liggen in de orde van grootte van 10 s tot 1 min, afhankelijk van de mengtechnologie en het type mengsel.3.2 Capaciteit
Het inhoudsvolume van een continue menger is meestal zeer laag in vergelijking met het equivalente batchsysteem dat nodig is om dezelfde capaciteit in t/u te behalen. De ontwerpcapaciteit kan variëren van enkele liters per uur in de farmacie (10 l/u) tot duizenden liters per uur in de chemische of voedingsindustrie (800.000 l/u).
Het moet echter worden opgemerkt dat continue systemen, eenmaal ontworpen en geïnstalleerd, niet erg flexibel zijn en dicht bij hun ontwerpdoorvoer moeten worden bediend.
3.3 Instellingen
Continue droogmenglijnen kunnen voornamelijk worden bediend met twee procesparameters: de mengersnelheid en de verblijftijd.
| Parameter | Effect |
| Mengsnelheid | De roersnelheid bepaalt de mengintensiteit en heeft invloed op de homogeniteit, maar ook op het product (breuk). |
| Verblijftijd | De verblijftijd wordt in de meeste mengers aangepast met een plaat aan het einde van de menger, die het productniveau in de menger en dus de verblijftijd bepaalt, afhankelijk van de voedingsnelheid. Een korte verblijftijd geeft minder tijd voor menging en leidt tot een hogere variatiecoëfficiënt (CV). Het optimaliseren van de verblijftijd maakt het mogelijk om de hoogste capaciteit te bereiken voor de beste meng-efficiëntie en de minste impact op het product. |
- Figuur 2: Continue menger voor droge poeders en aanpassing van de verblijftijd
-
4. Voeding in continue droogmenging
Hoe poeder continu doseren?
Continue verlies-in-gewicht doseerinrichtingen moeten worden gebruikt voor het doseren van het poeder naar een continue droogmenging. Het ontwerp en de installatie deur deze doseerinrichtingen zijn van kritisch belang voor de stabiliteit van de procesvoering en de kwaliteit van het verkregen mengsel. Inderdaad, de weegcellen van de doseerinrichting mogen niet worden verstoord door omringende apparatuur, de stroming binnen de doseerinrichting moet regelmatig zijn en het bijvullen moet snel gebeuren om de tijd dat het systeem volumetrisch werkt tem minimaliseren.
4.1 LIWF (Verlies-In-Gewicht-Doseerinrichting) installatie
Verlies-in-gewicht-doseerinrichtingen moeten worden geïnstalleerd op een stabiele constructie, d.w.z. een betonnen plaat of een stevige stalen constructie, die generatie van trillingen vanuit andere delen van de fabriek niet doorgeeft. Speciale flexibele verbindingen moeten voor en na de doseerinrichting worden aangebracht om vrije beweging van de doseerinrichting mogelijk te maken en zo een nauwkeurige gewichtsmeting door de weegcellen te garanderen. Alle kabels die op de doseerinrichting zijn aangesloten, moeten zodanig worden geïnstalleerd dat ze voldoende los zitten om geen spanning (trek- of duwkracht) op de doseerinrichting uit te oefenen.
Wanneer meerdere doseerinrichtingen moeten worden gebruikt, kan een trechter boven de menger worden geïnstalleerd om het poeder van de verschillende doseerinrichtingen te verzamelen en naar de inlaat van de menger te leiden. Als slechts 2-4 doseerinrichtingen worden gebruikt, kunnen deze direct in de menger voeden via verschillende inlaatpoorten aan het begin van de menger.
Figuur 3: Typische doseerinrichtingopstelling voor een continue droogmenging – bovenaanzicht
De menger moet zeer goed worden ontlucht om elke tegendruk naar de doseerinrichting te voorkomen. Ook al bestaan er mechanische of elektronische drukcompensatoren, het is altijd de voorkeur om druk-effecten in het systeem tem vermijden.
4.2 Bijvullen van LIWF
Er moet een systeem voor het bijvullen van de doseerinrichting worden ontworpen en geïnstalleerd. Omdat de doseerinrichtingen hun snelheid regelen op basis gewichtsverlies in de tijd, is deze regeling niet meer mogelijk wanneer poeder tot de menger wordt geladen, aangezien het gewicht toeneemt. De doseerinrichting schakelt dan over naar volumetrische doseermodus met vaste snelheid, wat aanzienlijk minder nauwkeurig is dan gravimetrische dosering. Om een goede gemiddelde nauwkeurigheid in de tijd te behouden, is het daarom cruciaal dat de bijvulling zeer snel gebeurt. In de meeste gevallen is 30 seconden voor een bijvulling het maximum, en bijvullingen mogen niet te vaak plaatsvinden, zodat de doseerinrichting 85-90% van de tijd in gravimetrische modus kan doseren.
Om zo'n snelle bijvulling te realiseren, moet een trechter boven de doseerinrichting worden geplaatst, met een korte valbuis en in de meeste gevallen slechts een vlinderklep om de afgifte te starten en stoppen. De trechter moet zo worden ontworpen dat een zeer goede stroming mogelijk is, zodat er geen wachttijd ontstaat tussen de vraag naar bijvulling en de daadwerkelijke productstroom. Indien het niet mogelijk is de trechter zo te ontwerpen dat brugvorming of "ratholing" wordt voorkomen, moeten afvoerhulpapparaten worden geïnstalleerd.
De ontluchting van de doseerinrichting is cruciaal om ervoor te zorgen dat de bijvulling snel verloopt en dat er geen drukopbouw hoeft te worden afgevoerd terwijl de doseerinrichting weer in verlies-in-gewicht-modus werkt, wat de weegcellen zou verstoren en onnauwkeurigheden in de stroming zou oorzaak.
4.3 Regeling van LIWF
Verlies-in-gewicht-doseerinrichtingen regelen de snelheid van de doseerapparatuur (vaak een schroef) door het gewichtsverlies in de tijd te meten en dit te vergelijken met het ingestelde streefpunt. Fabrikanten hebben algoritmen ontwikkeld om mogelijke verstoringen van de weegcellen, die vaak voorkomen in een industriële omgeving, te filteren. Deze filters zijn echter alleen effectief bij kleine verstoringen, dus het blijft belangrijk om de beste praktijken voor het installeren van doseerinrichtingen te volgen. Wanneer een grote variatie wordt gedetecteerd, schakelt de doseerinrichting over naar de volumetrische modus in een poging een redelijke doseernauwkeurigheid te behouden, maar de verstoring moet zeer kort zijn om deze methode effectief te laten zijn.
5. Regeling van het continue droogmengproces
Hoe een droogmengproces regelen?
In tegenstelling tot een batchproces zal een continue menger te maken krijgen met overgangsregimes bij opstart of wanneer een procesparameter wordt gewijzigd. Het regelsysteem moet deze overgangsfases kunnen beheersen en eventueel het mengsel voor nabewerking kunnen afleiden bij opstart, wanneer de menging nog niet optimaal is.
Het is cruciaal om de verlies-in-gewicht-doseerinrichting te bewaken en aanvaardbare limieten te definiëren voor variaties in de doorstroomsnelheid. Als een van de verlies-in-gewicht-doseerinrichtingen het streefpunt niet kan handhaven gedurende een bepaalde tijd, moet het systeem een alarm geven en eventueel de droogmenglijn stopzetten. Deze aanvaardbare niveaus moeten worden berekend op basis van de vereiste samenstelling van het mengsel of worden gedefinieerd op basis van ervaring.
Analogie met extruder
Merk op dat het proces voor continue droogmenging sterk overeenkomt met het gebruik van extruders : het is noodzakelijk om de materialen naar de extruder te doseren en de doorstroming te regelen, de extruder mengt de componenten en heeft meer of minder terugmenging afhankelijk van het profiel dat op de as wordt gebruikt, en het product wordt continu afgevoerd aan het einde van de extruder.
6. Toepassing van continue droogmenging
Continue droogmenging van poeders kent een breed scala aan toepassingen in diverse industrieën. Continue menging voor voedingsmiddelen en farmaceutica houdt al jaren populariteit. In de voedingsmiddelenindustrie wordt continue menging gebruikt voor de productie van snacks, gebak en poeders voor dranken. In de farmaceutische industrie kan continue menging worden gebruikt voor de productie van medicijnen, evenals voor het mengen van werkzame farmaceutische ingrediënten met hulpstoffen. Kleine continue menglijnen voor farmaceutica kunnen voordelen bieden bij de validatie van batches, wat strikt wordt gecontroleerd in de farmacie. Andere industrieën die afhankelijk zijn van continue droogmenging zijn onder meer chemische productie, keramiek en bouwmaterialen.