Hoe vloeistoffen met een hoge viscositeit mengen?

Het mengen van vloeistoffen met een hoge viscositeit is moeilijker dan het mengen van vloeistoffen met een lage viscositeit, omdat deze sterker bestand zijn tegen stroming en de neiging hebben langzamer te circuleren in een mengvat. Naarmate de viscositeit toeneemt, kan het een grotere uitdaging worden om een ​​uniforme beweging door de vloeistof te bereiken, vooral wanneer het product een niet-Newtons vloeigedrag heeft, vaste stoffen bevat of gevoelig is voor afschuiving en temperatuur. Het doel is niet simpelweg om de vloeistof te laten bewegen, maar om de vereiste mate van uniformiteit te bereiken zonder overmatige schuifkracht, luchtmeevoering of stagnerende gebieden te creëren.

Er is niet één mengmethode die voor elke vloeistof met een hoge viscositeit werkt. De juiste aanpak hangt af van de reologie, viscositeit, afschuifgevoeligheid, samenstelling, temperatuur en het beoogde mengresultaat van het product. Eenvoudig mengen, oplossen, dispergeren en emulgeren kunnen verschillende mengomstandigheden vereisen, dus de mengmethode moet worden gekozen op basis van wat het proces moet bereiken in plaats van alleen op basis van de viscositeit.

Waarom zijn vloeistoffen met een hoge viscositeit moeilijk te mengen?

Vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen stromen, maar bieden een grotere weerstand tegen beweging dan vloeistoffen met een lage viscositeit. Tijdens het mengen maakt deze weerstand het moeilijker om de gehele vloeibare massa door het vat te verplaatsen, de mechanische energie gelijkmatig te verdelen en materiaal nabij de wanden of bodem van het vat te vervangen. Als gevolg hiervan kunnen verschillende menguitdagingen groter worden naarmate de viscositeit toeneemt.

Beperkte bulkcirculatie

Een van de belangrijkste uitdagingen is het bereiken van voldoende bulkcirculatie door de vloeistof. In een vloeistof met een lagere viscositeit kan de door het mengelement gegenereerde beweging zich relatief gemakkelijk door het vat voortplanten. Bij een vloeistof met een hoge viscositeit heeft de beweging de neiging meer plaatselijk te zijn, waardoor de vloeistof verder van het mengelement langzamer kan circuleren.

Dit betekent dat het simpelweg verhogen van de mengsnelheid niet noodzakelijkerwijs een betere algehele menging oplevert. Het mengsysteem moet voldoende beweging genereren om verschillende delen van de vloeistof in circulatie te brengen en een meer uniforme samenstelling door het hele vat te bereiken.

Dode zones en stagnerende gebieden

Vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen ook gevoeliger zijn voor slecht gemengde gebieden, vooral wanneer de mengwerking de vatwanden, de bodem of andere gebieden weg van het hoofdstroompatroon niet voldoende bereikt. Deze gebieden kunnen een beperkte beweging ervaren, zelfs als de vloeistof dichtbij het mengelement actief beweegt.

Dergelijke dode zones kunnen resulteren in een ongelijkmatige samenstelling, onvolledige verwerking van ingrediënten of langere mengtijden. De vorming ervan hangt niet alleen af ​​van de viscositeit, maar ook van de geometrie van het vat, het vloeistofniveau, het mengpatroon en de eigenschappen van het product.

Gelokaliseerde afschuiving

Mechanische energie is niet noodzakelijkerwijs gelijkmatig verdeeld over een vloeistof met een hoge viscositeit. Het gebied dicht bij het mengelement kan relatief veel afschuiving ervaren, terwijl een groot deel van de bulkvloeistof langzamer kan bewegen.

Hierdoor ontstaat een belangrijk onderscheid tussen lokale afschuiving en algehele circulatie. Het verhogen van de snelheid kan de schuifkracht rond het mengelement vergroten zonder de beweging door de rest van de vloeistof proportioneel te verbeteren. Voor afschuifgevoelige producten kan overmatige plaatselijke afschuiving ook de productstructuur beïnvloeden of andere verwerkingsproblemen met zich meebrengen.

Luchtinsluiting

Vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen het verwijderen van lucht bemoeilijken, omdat meegesleepte luchtbellen de neiging hebben op te stijgen en langzamer te ontsnappen door een dikke vloeistof. Dit kan met name relevant zijn voor crèmes, gels, pasta's en andere stroperige formuleringen waarbij luchtbellen langere tijd in het product kunnen blijven zitten.

Er kan ook lucht binnenkomen tijdens het toevoegen van ingrediënten of overmatig roeren. Daarom moeten de mengsnelheid en de manier waarop ingrediënten worden geïntroduceerd samen worden bekeken, in plaats van een hogere roerintensiteit als automatisch beter te beschouwen.

Slechte warmteoverdracht

Warmteoverdracht kan een andere uitdaging worden bij het mengen van vloeistoffen met een hoge viscositeit. Omdat de vloeistof minder gemakkelijk circuleert, kan materiaal nabij een verwarmde of gekoelde vatwand minder snel worden vervangen door materiaal uit de bulk.

Dit kan leiden tot temperatuurverschillen binnen het product en een minder uniforme opwarming of koeling. Het effect wordt vooral belangrijk wanneer de temperatuur de viscositeit verandert, omdat een verandering in de viscositeit op zijn beurt de manier kan veranderen waarop het product tijdens het mengen circuleert.

Met welke eigenschappen moet u rekening houden voordat u een vloeistof met hoge viscositeit mengt?

Viscositeit is een belangrijk uitgangspunt bij het beoordelen van een vloeistof met een hoge viscositeit, maar biedt onvoldoende informatie om te bepalen hoe het product zich tijdens het mengen zal gedragen. Twee vloeistoffen met een vergelijkbare viscositeit kunnen heel verschillend reageren op roeren als ze verschillende reologische eigenschappen, vaste stofgehalte, afschuifgevoeligheid of temperatuurafhankelijkheid hebben.

Voordat u een mengmethode kiest, is het daarom nuttig om zowel de eigenschappen van het product als het resultaat dat het proces moet bereiken te evalueren.

Eigendom	Waarom het ertoe doet
Viscositeit	Geeft de weerstand van de vloeistof tegen stroming aan en beïnvloedt de hoeveelheid kracht die nodig is om het product te verplaatsen.
Reologie	Beschrijft hoe de vloeistof stroomt onder verschillende omstandigheden, zoals veranderingen in afschuifsnelheid of tijd.
Opbrengststress	Geeft aan of een bepaald niveau van uitgeoefende spanning nodig is voordat het materiaal aanzienlijk begint te vloeien.
Afschuifgevoeligheid	Geeft aan hoe het product reageert op mechanische schuifkracht en of overmatige schuifkracht de structuur of kwaliteit ervan kan beïnvloeden.
Vaste stoffen inhoud	Beïnvloedt de bevochtiging, dispersie, suspensie en de neiging van deeltjes om agglomeraten te vormen.
Temperatuurgevoeligheid	Bepaalt hoe veranderingen in temperatuur de viscositeit en dus het menggedrag kunnen beïnvloeden.
Luchtgevoeligheid	Helpt bepalen of het meesleuren van lucht tijdens het mengen een groot probleem kan zijn.
Mengdoel	Bepaalt of het proces eenvoudig mengen, oplossen, dispergeren, emulgeren of een ander type menging vereist.

Reologie begrijpen

Bij vloeistoffen met een hoge viscositeit zegt de viscositeit alleen niet hoe een product zich tijdens het mengen zal gedragen. Sommige vloeistoffen behouden een relatief consistente viscositeit naarmate de toegepaste schuifkracht verandert, terwijl andere dunner of dikker worden naarmate ze worden onderworpen aan verschillende niveaus van schuifkracht.

Een Newtoniaanse vloeistof heeft een relatief consistente viscositeit onder een gegeven temperatuur en druk, terwijl een niet-Newtoniaanse vloeistof de schijnbare viscositeit kan veranderen afhankelijk van omstandigheden zoals afschuifsnelheid of tijd. Een materiaal dat dunner wordt door afschuiving, wordt bijvoorbeeld minder viskeus naarmate de afschuiving toeneemt, waardoor het gemakkelijker kan bewegen tijdens het roeren dan de viscositeit bij lage afschuiving aanvankelijk zou doen vermoeden.

Sommige materialen met een hoge viscositeit vertonen ook vloeispanning, wat betekent dat het materiaal een bepaalde hoeveelheid uitgeoefende spanning kan vereisen voordat er sprake is van significante vloei. Dit is belangrijk bij het beoordelen of de mengactie het gehele product in beweging kan brengen, in plaats van alleen beweging dichtbij het mengelement te creëren.

Een viscositeitswaarde is nuttig, maar mag niet worden opgevat als een volledige beschrijving van hoe een vloeistof met een hoge viscositeit zich tijdens het mengen zal gedragen.

Hoe kiest u een mengmethode voor vloeistoffen met een hoge viscositeit?

De juiste mengmethode hangt in de eerste plaats af van wat het proces moet bereiken. Het kan zijn dat een vloeistof met een hoge viscositeit alleen maar hoeft te worden gemengd met een andere vloeistof, of dat er een vast ingrediënt moet worden opgelost, deeltjes moeten worden verspreid of dat er een emulsie moet worden gevormd. Deze doelstellingen vereisen verschillende soorten beweging en mechanische energie, dus viscositeit alleen mag niet bepalend zijn voor de mengaanpak.

Voor eenvoudig mengen

Wanneer twee of meer vloeibare componenten moeten worden gecombineerd tot een uniform mengsel zonder een afzonderlijke gedispergeerde fase te creëren, is het primaire doel de algehele circulatie en uniformiteit van de samenstelling.

Voor vloeistoffen met een hoge viscositeit moet de mengmethode voldoende bulkmateriaal door het vat verplaatsen in plaats van de beweging rond het mengelement te concentreren.

Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

• Bulkcirculatie

• Vloeibare omzet

• Het vermijden van stagnerende regio's

• Uniforme samenstelling door het hele vat

Typisch systeem:

Vloeistof + vloeistof → uniform vloeistofmengsel

Voor het oplossen van poeders of vaste stoffen

Als een vast ingrediënt volledig in een vloeistof moet oplossen, omvat het proces meer dan alleen het laten circuleren van de vloeistof. De vaste stof moet voldoende worden bevochtigd en verdeeld, zodat deze kan oplossen in de omringende vloeistof.

Hoge viscositeit kan dit proces vertragen omdat de vloeistof minder gemakkelijk rond de deeltjes beweegt, terwijl opgelost materiaal ook langzamer van het deeltjesoppervlak kan worden getransporteerd.

Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

• Bevochtiging

• Poeder toevoegingssnelheid

• Deeltjesgrootte

• Voorkomen van agglomeratie

• Zorg voor voldoende circulatie

• Ontbindingstijd

Typisch systeem:

Oplosbare vaste stof + vloeistof → opgeloste oplossing

Het is belangrijk om ontbinding en verspreiding te onderscheiden. Als de vaste stof als deeltjes achterblijft in plaats van op te lossen in de vloeistof, kan het proces beter worden omschreven als dispersie.

Voor verspreiding

Dispersie is iets anders dan ontbinding. In een dispersie worden vaste deeltjes door de vloeistof verdeeld, maar lossen ze niet noodzakelijkerwijs op.

Voor producten met een hoge viscositeit kan de uitdaging liggen in het bevochtigen van de deeltjes, het opbreken van agglomeraten en het handhaven van een uniforme deeltjesverdeling door de vloeistof.

Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

• Deeltjesbevochtiging

• Het uiteenvallen van het agglomeraat

• Deeltjesverdeling

• Afschuifintensiteit

• Het handhaven van de schorsing

Typisch systeem:

Onoplosbare deeltjes + vloeistof → uniforme deeltjesdispersie

Het vereiste afschuifniveau hangt af van de deeltjeskarakteristieken, de agglomeratiegraad, de productreologie en de gewenste dispersiekwaliteit. Een aanpak met hoge afschuiving is daarom niet automatisch vereist voor elke hoogviskeuze dispersie.

Voor emulgering

Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen moeten worden gecombineerd tot een stabiel systeem, is het doel anders dan eenvoudig mengen.

Bijvoorbeeld:

Olie + water → emulsie

Het proces moet druppels van de ene vloeibare fase in de andere creëren en distribueren. De benodigde mechanische energie hangt dus af van de gewenste druppelgrootte en de eigenschappen van de uiteindelijke emulsie.

Belangrijke overwegingen zijn onder meer:

• Druppelvorming

• Afschuifintensiteit

• Fase-eigenschappen

• Stabiliteit van de emulsie

• Temperatuur

Eenvoudig mengen en emulgeren mogen daarom niet als hetzelfde proces worden behandeld. Bij het mengen wordt gestreefd naar een uniforme samenstelling, terwijl bij emulgeren een gedispergeerde vloeibare fase ontstaat.

Het afstemmen van de mengdoelstelling op het proces

Mengdoel	Typisch systeem	Belangrijkste uitdaging
Eenvoudig mengen	Vloeistof + vloeistof	Bulkcirculatie en uniformiteit
Oplossen	Oplosbare vaste stof + vloeistof	Bevochtiging en oplossing
Dispersie	Onoplosbare deeltjes + vloeistof	Bevochtiging, uiteenvallen van agglomeraten en deeltjesverdeling
Emulgering	Onmengbare vloeistof + vloeistof	Druppelvorming en stabiliteit

Dit onderscheid is belangrijk omdat een hoge viscositeit alleen niet bepalend is voor de juiste mengmethode. Hetzelfde viscositeitsbereik kan zeer verschillende mengvereisten met zich meebrengen, afhankelijk van of het doel mengen, oplossen, dispergeren of emulgeren is.

Welke soorten mengers worden gebruikt voor vloeistoffen met een hoge viscositeit?

Voor vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen verschillende soorten mengers worden gebruikt, maar geen enkele menger is geschikt voor elk product of proces. De juiste keuze hangt af van de reologie, viscositeit, afschuifgevoeligheid, mengdoelstelling van de vloeistof en de vereiste mate van circulatie of dispersie. Voor vloeistoffen met een hoge viscositeit die vloeibaar blijven, zijn sommige mengers voornamelijk ontworpen om de bulkcirculatie te bevorderen, terwijl andere zorgen voor een intensievere afschuiving voor dispersie of emulgering.

Mixertype	Typische kracht	Mogelijke beperking
Frame-ankermixer	Goede bulkcirculatie, wandvegen en warmteoverdracht	Beperkt vermogen bij hoge afschuiving
Spiraalvormige lintmixer	Sterke circulatie en beweging in zeer stroperige vloeistoffen	Complexer ontwerp en reiniging
Peddelmixer	Relatief voorzichtig bulkmengen	Kan minder effectief zijn naarmate de viscositeit toeneemt
High-Shear-mixer	Effectief voor verspreiding en afbraak van agglomeraten	Mogelijk niet geschikt voor afschuifgevoelige producten

Deze mengers dienen verschillende doeleinden en vertegenwoordigen niet een eenvoudige schaal van lager naar hoger mengvermogen. Een frame-ankermenger kan geschikt zijn wanneer bulkcirculatie en beweging nabij de vatwanden belangrijk zijn, terwijl een spiraalvormige lint- of peddelmenger kan worden overwogen voor verschillende stromings- en viscositeitsomstandigheden. Een menger met hoge afschuiving is geschikter wanneer het proces deeltjesdispersie, het uiteenvallen van agglomeraten of emulgering vereist in plaats van eenvoudig bulkmengen.

De geschikte menger hangt daarom af van de eigenschappen van de vloeistof en het beoogde mengresultaat, en niet alleen van de viscositeit. Voor een vloeistof met een hoge viscositeit die alleen gelijkmatig gemengd hoeft te worden, is mogelijk een andere menger nodig dan voor een menger die vaste dispersie of emulgering nodig heeft.

Verbetert een hogere mengsnelheid het mengen met hoge viscositeit?

Het verhogen van de mengsnelheid kan de afschuiving die wordt uitgeoefend op een vloeistof met een hoge viscositeit vergroten en kan bij sommige processen de circulatie verbeteren. Een hogere snelheid resulteert echter niet automatisch in een betere algehele menging. Het effect hangt af van de reologie van het product, het ontwerp van de mixer, het mengdoel en hoe mechanische energie door de vloeistof wordt verdeeld.

Naarmate de mengsnelheid toeneemt, moeten verschillende effecten in overweging worden genomen:

• Hogere schuifkracht: Er wordt meer mechanische energie op de vloeistof toegepast, wat kan helpen bij het verspreiden of opbreken van agglomeraten wanneer een hogere schuifkracht vereist is.

• Hogere stroomvraag: Het verhogen van de snelheid kan het vermogen dat nodig is om een ​​stroperig product te verplaatsen aanzienlijk vergroten.

• Gelokaliseerde verwarming: Mechanische energie kan worden omgezet in warmte, wat temperatuurgevoelige producten kan beïnvloeden of de viscositeit tijdens de verwerking kan veranderen.

• Luchtmeevoering: Overmatige beweging kan lucht in het product zuigen, vooral wanneer het vloeistofoppervlak sterk verstoord raakt.

• Productschade: Afschuifgevoelige producten kunnen worden aangetast door overmatige mechanische belasting.

• Motorbelasting: Een hogere weerstand van een stroperig product kan de belasting van het aandrijfsysteem verhogen naarmate de mengsnelheid toeneemt.

• Beperkte bulkcirculatie: Zelfs bij hogere lokale afschuiving kunnen delen van het vat nog steeds onvoldoende beweging ervaren als het mengpatroon niet de gehele vloeibare massa voldoende circuleert.

Om deze reden mag een hogere snelheid niet worden beschouwd als een universele oplossing voor mengen met hoge viscositeit. Het doel is om voldoende circulatie, dispersie of emulgering te bereiken met een passend niveau van mechanische energie in plaats van simpelweg het toerental te maximaliseren.

Een hogere mengsnelheid betekent niet automatisch een betere bulkmenging.

Dit onderscheid is vooral belangrijk voor vloeistoffen met een hoge viscositeit, omdat de lokale mengintensiteit en de algehele circulatie niet noodzakelijkerwijs hetzelfde zijn. Een proces kan een sterke beweging hebben dichtbij het mengelement, terwijl materiaal verder weg slecht circuleert.

Kan verwarming ervoor zorgen dat vloeistoffen met een hoge viscositeit gemakkelijker te mengen zijn?

Door verwarming kunnen sommige vloeistoffen met een hoge viscositeit gemakkelijker te mengen zijn, omdat hun viscositeit kan afnemen naarmate de temperatuur stijgt. Een lagere viscositeit kan ervoor zorgen dat de vloeistof gemakkelijker door het vat beweegt, de bulkcirculatie verbetert en de mechanische kracht die nodig is voor het mengen vermindert. Het effect hangt echter af van hoe de betreffende vloeistof op temperatuur reageert.

Verwarming moet daarom worden behandeld als een procesvariabele en niet als een universele oplossing. Sommige producten kunnen gevoelig zijn voor temperatuurveranderingen, terwijl overmatige verhitting de stabiliteit van het product kan beïnvloeden, ongewenste veranderingen in de textuur of samenstelling kan veroorzaken of temperatuurverschillen in het vat kan veroorzaken als de warmte niet gelijkmatig wordt verdeeld.

Ook is de relatie tussen temperatuur en viscositeit niet voor elk product hetzelfde. Sommige vloeistoffen met een hoge viscositeit worden bij verhitting aanzienlijk minder stroperig, terwijl andere een kleinere verandering kunnen vertonen. Om deze reden moet het bruikbare temperatuurbereik worden bepaald op basis van de eigenschappen van het product en de procesvereisten, in plaats van aan te nemen dat een hogere temperatuur altijd het mengen zal verbeteren.

Wanneer verwarming wordt gebruikt om het mengen van hoge viscositeit te bevorderen, moeten verschillende factoren in overweging worden genomen:

• Viscositeitsverlaging: Een gematigde temperatuurstijging kan ervoor zorgen dat de vloeistof gemakkelijker te verplaatsen en te mengen is.

• Temperatuurgevoeligheid van het product: Hittegevoelige ingrediënten kunnen worden beïnvloed door te hoge temperaturen of langdurige verhitting.

• Productstabiliteit: Temperatuurveranderingen kunnen de fysieke eigenschappen of stabiliteit van sommige formuleringen veranderen.

• Warmteoverdracht: Dikke vloeistoffen kunnen langzaam circuleren, waardoor een uniforme verwarming moeilijker wordt.

• Temperatuuruniformiteit: Lokale verwarming kan binnen dezelfde batch viscositeitsverschillen veroorzaken, wat het menggedrag kan beïnvloeden.

Daarom kan verwarming ervoor zorgen dat sommige vloeistoffen met een hoge viscositeit gemakkelijker te mengen zijn, maar dit vervangt geen geschikte mengmethode. De temperatuur, mengomstandigheden en producteigenschappen moeten samen in overweging worden genomen.

Hoe kunt u dode zones voorkomen tijdens het mengen met hoge viscositeit?

Dode zones zijn gebieden binnen een mengvat waar de vloeistof zeer langzaam beweegt of onvoldoende mengwerking krijgt. Ze kunnen bijzonder moeilijk te elimineren zijn bij het werken met vloeistoffen met een hoge viscositeit, omdat het product niet zo gemakkelijk circuleert als een vloeistof met een lage viscositeit. Een mixer kan een sterke beweging veroorzaken in één deel van het vat, terwijl andere delen relatief stilstaan.

Voor het voorkomen van dode zones is dus meer nodig dan alleen het verhogen van de mengsnelheid. Het mengsysteem moet als één geheel worden beschouwd, inclusief de mengerconfiguratie, de geometrie van het vat, het vloeistofniveau en de locatie van interne componenten.

Zorg voor voldoende mixerdekking

Het mengelement moet voldoende beweging door het hele werkvolume genereren in plaats van de stroom in één gelokaliseerd gebied te concentreren. Voor vloeistoffen met een hoge viscositeit betekent dit dat u moet overwegen hoe effectief de mixer de bovenste, onderste en buitenste delen van het vat bereikt.

Een sterk stromingspatroon dichtbij de mixer betekent niet noodzakelijkerwijs dat de hele batch effectief circuleert.

Denk eens aan de scheepsgeometrie

De diameter van het vat, de hoogte, de vorm van de bodem en de verhouding tussen de afmetingen van het vat kunnen allemaal van invloed zijn op het resulterende stromingspatroon. Een mengconfiguratie die goed werkt in de geometrie van één vat kan slecht gemengde gebieden opleveren wanneer deze wordt geïnstalleerd in een vat met verschillende verhoudingen.

Zorg voor voldoende ruimte tussen de muren en de bodem

De afstand tussen het mengelement en de vatwand of bodem heeft invloed op de manier waarop materiaal door deze gebieden beweegt. Door een te grote speling kunnen gebieden met onvoldoende beweging achterblijven, terwijl onvoldoende speling het stromingspatroon en de mechanische werking kan beïnvloeden.

De juiste speling is afhankelijk van de mengerconfiguratie, de vatgeometrie en de producteigenschappen.

Denk aan het mengpatroon

Mengen met hoge viscositeit vereist vaak voldoende beweging door de bulkvloeistof in plaats van eenvoudigweg hoge lokale afschuiving. De richting en het bereik van de stroom die door de mixer wordt gegenereerd, moeten daarom in aanmerking worden genomen bij het evalueren van potentiële stagnerende gebieden.

Handhaaf een passend productniveau

Het niveau van de werkvloeistof kan ook van invloed zijn op hoe effectief de mixer het product circuleert. Een mengconfiguratie die is ontworpen voor een bepaald werkvolume produceert mogelijk niet hetzelfde stromingspatroon wanneer het vloeistofniveau aanzienlijk verandert.

Houd rekening met interne componenten

Schotten, verwarmings- of koeloppervlakken, sondes, leidingen en andere componenten in het vat kunnen het stromingspad veranderen. Deze componenten kunnen noodzakelijk zijn voor het proces, maar hun positie en opstelling moeten in overweging worden genomen bij het evalueren van potentiële stagnerende gebieden.

Uiteindelijk is het voorkomen van dode zones een probleem van stroomverdeling en niet alleen maar een snelheidsprobleem. Het verhogen van het toerental kan de beweging in de buurt van de mixer vergroten zonder slecht circulerende gebieden elders in het vat te elimineren. Het samen evalueren van de mixerdekking, vatgeometrie, spelingen, vloeistofniveau en interne componenten biedt een betrouwbaardere manier om stagnerende gebieden te identificeren en te verminderen.

Hoe kunt u luchtinsluiting tijdens het mixen verminderen?

Lucht kan vast komen te zitten in vloeistoffen met een hoge viscositeit, omdat bellen door een dikke vloeistof langzamer naar boven bewegen dan door een vloeistof met een lage viscositeit. Er kan ook lucht worden geïntroduceerd tijdens het toevoegen van ingrediënten, het roeren van het oppervlak of een overmatige mengintensiteit. Als de belletjes eenmaal zijn meegevoerd, kan het langer duren voordat ze ontsnappen en kunnen ze door het product verspreid blijven.

Verschillende factoren kunnen onnodige luchtinsluiting tijdens het mengen helpen verminderen:

• Vermijd overmatig vortexen: Sterke oppervlakteturbulentie kan lucht van het vloeistofoppervlak in het product zuigen. De mengomstandigheden moeten zorgen voor voldoende circulatie zonder het oppervlak onnodig te verstoren.

• Controleer de toevoegingsmethode: Poeders en vloeibare ingrediënten moeten op een manier worden toegevoegd die de opname van lucht minimaliseert. Het snel toevoegen of laten vallen van materialen op een zeer geagiteerd oppervlak kan extra lucht introduceren.

• Vermijd onnodig roeren op hoge snelheid: Een hogere snelheid kan de oppervlakteturbulentie en het meesleuren van lucht vergroten zonder noodzakelijkerwijs het bulkmengen te verbeteren.

• Overweeg of ontluchting nodig is: Sommige producten kunnen een kleine hoeveelheid meegevoerde lucht verdragen, terwijl andere een lager luchtgehalte vereisen omdat luchtbellen het uiterlijk, de textuur, de vulling of de consistentie van het product kunnen beïnvloeden.

• Zorg voor voldoende verwerkingstijd: meegesleepte belletjes kunnen geleidelijk opstijgen en ontsnappen als het product voldoende tijd krijgt onder geschikte mengomstandigheden. De benodigde tijd is afhankelijk van de viscositeit, de belgrootte, de temperatuur en de producteigenschappen.

Vacuümverwerking kan nuttig zijn wanneer luchtverwijdering een belangrijk procesdoel is, maar dit mag niet als een vereiste worden beschouwd voor elke vloeistof met een hoge viscositeit. Of ontluchten noodzakelijk is, hangt af van het product en het gewenste eindresultaat.

De sleutel is daarom niet simpelweg om alle lucht tijdens het mengen te verwijderen, maar om te controleren hoeveel lucht er wordt geïntroduceerd en om te bepalen of de resterende lucht het product of het stroomafwaartse proces beïnvloedt.

Hoe weet u of een vloeistof met hoge viscositeit goed is gemengd?

Om te bepalen of een vloeistof met een hoge viscositeit goed gemengd is, is meer nodig dan alleen controleren hoe lang de mixer draait. Een product kan aan het oppervlak uniform lijken, terwijl verschillen in samenstelling, temperatuur of deeltjesverdeling elders in het vat blijven bestaan. Het juiste eindpunt is daarom afhankelijk van de producteigenschappen en het beoogde mengresultaat.

Er kunnen verschillende indicatoren worden gebruikt om de menguniformiteit te evalueren:

Uniform uiterlijk: Het product heeft een consistente kleur, textuur en visuele uitstraling gedurende de hele batch.

• Consistente viscositeit: Viscositeitsmetingen van representatieve monsters zijn voldoende consistent voor het proces.

• Uniforme verdeling van ingrediënten: Toegevoegde ingrediënten worden door het hele product verdeeld in plaats van geconcentreerd in specifieke gebieden.

• Consistente deeltjesdispersie: Bij producten die onoplosbare deeltjes bevatten, blijven de deeltjes adequaat verdeeld zonder duidelijke agglomeratie of bezinking.

• Temperatuuruniformiteit: Temperatuurverschillen tussen verschillende delen van de batch liggen binnen het gewenste procesbereik.

• Geen zichtbare, onvermengde gebieden: Er zijn geen duidelijke gebieden nabij de vaatwand, bodem of oppervlak die er anders uitzien dan de rest van het product.

• Bemonstering op verschillende locaties: Monsters genomen op representatieve locaties kunnen een betrouwbaardere indicatie geven van de batchuniformiteit dan het observeren van één enkel punt.

Voor sommige processen kan visuele inspectie voldoende zijn als eerste controle, terwijl andere mogelijk viscositeitsmetingen, temperatuurmetingen, samenstellingstesten of evaluatie van de deeltjesgrootte vereisen. De juiste werkwijze hangt af van wat 'goed gemengd' betekent voor het specifieke product.

De mengtijd moet daarom worden bepaald door het eigenlijke product en proces, en niet door een vaste tijd die voor elke vloeistof met hoge viscositeit geldt. Viscositeit, batchgrootte, mixerconfiguratie, toevoegingsvolgorde van ingrediënten, temperatuur en mengdoelstelling kunnen allemaal van invloed zijn op hoe lang het duurt om uniformiteit te bereiken.

Veel voorkomende fouten bij het mengen van vloeistoffen met een hoge viscositeit

Mengproblemen met hoge viscositeit zijn niet altijd het gevolg van het gebruik van de verkeerde menger. In veel gevallen ontstaan ​​er problemen bij het selecteren van mengomstandigheden zonder rekening te houden met het stromingsgedrag van het product, het mengdoel of de procesomstandigheden. Het vermijden van een aantal veelvoorkomende fouten kan het gemakkelijker maken om consistent te mengen zonder onnodige mechanische energie toe te passen.

Gebruik dezelfde mixer voor elk product

Vloeistoffen met een hoge viscositeit kunnen zeer verschillende reologische eigenschappen en mengvereisten hebben. Een vloeistof die alleen uniform gemengd hoeft te worden, kan een andere mengaanpak vereisen dan een vloeistof die vaste deeltjes bevat of emulgering vereist.

Bij het selecteren van een menger alleen op basis van de viscositeit kan daarom belangrijke factoren over het hoofd worden gezien, zoals schuifgevoeligheid, vaste stofgehalte, zwichtspanning en het gewenste mengresultaat.

Snelheid verhogen zonder rekening te houden met schuifkracht

Het verhogen van de mengsnelheid kan de schuifkracht vergroten en bepaalde processen verbeteren, maar het is niet altijd een effectieve manier om de algehele menging te verbeteren. Een te hoge snelheid kan de vraag naar energie, het meesleuren van lucht, plaatselijke verwarming en mechanische spanning op afschuifgevoelige producten vergroten.

Er moet daarom een ​​hogere snelheid worden gebruikt als dit een specifiek procesvoordeel oplevert, en niet alleen omdat het product zeer viskeus is.

Productreologie negeren

Twee vloeistoffen met een vergelijkbare viscositeit kunnen zich tijdens het mengen verschillend gedragen als hun reologische eigenschappen verschillend zijn. Een afschuifverdunnende vloeistof kan bijvoorbeeld minder stroperig worden naarmate de mengintensiteit toeneemt, terwijl een materiaal met vloeispanning voldoende kracht kan vereisen voordat er significante bulkbeweging optreedt.

Door rekening te houden met de reologie krijgt u een beter inzicht in hoe het product zich daadwerkelijk zal gedragen onder mengomstandigheden.

Met uitzicht op dode zones

Sterke bewegingen in de buurt van de mixer betekenen niet noodzakelijkerwijs dat de hele batch effectief circuleert. In gebieden nabij de vaatwand, bodem of andere interne componenten kan sprake zijn van beperkte beweging.

Het negeren van deze gebieden kan resulteren in een onvolledige menging, zelfs als de mixer normaal lijkt te werken. Mengerdekking, vatgeometrie, spelingen, vloeistofniveau en interne componenten moeten daarom samen worden beschouwd.

Te snel poeder toevoegen

Het te snel toevoegen van poeders kan verschillende problemen veroorzaken in een vloeistof met een hoge viscositeit, waaronder slechte bevochtiging, agglomeratie en plaatselijke concentratie van vaste stoffen. Als zich eenmaal grote agglomeraten vormen, kunnen deze moeilijk af te breken zijn, omdat de omringende vloeistof een grotere weerstand tegen beweging biedt.

De toevoegingssnelheid, deeltjeskarakteristieken, locatie van toevoeging en beschikbare circulatie moeten daarom in aanmerking worden genomen als onderdeel van het mengproces.

Temperatuureffecten negeren

Temperatuur kan de viscositeit van sommige vloeistoffen aanzienlijk beïnvloeden. Door verwarming kan een product gemakkelijker circuleren, terwijl door koeling de weerstand tegen stroming kan worden vergroot.

Het negeren van deze relatie kan leiden tot verschillend menggedrag in verschillende productiestadia. De temperatuur moet daarom samen met de viscositeit en de mengomstandigheden in aanmerking worden genomen, vooral als het product temperatuurgevoelig is.

Het mengen alleen beoordelen op basis van de mengtijd

Een vaste mengtijd betekent niet noodzakelijkerwijs dat een vloeistof met een hoge viscositeit goed is gemengd. Verschillende producten, batchgroottes, mixerconfiguraties, temperaturen en toevoegingssequenties van ingrediënten kunnen verschillende verwerkingstijden vereisen.

In plaats van alleen op tijd te vertrouwen, moet het mengeindpunt worden geëvalueerd met behulp van geschikte indicatoren zoals uniformiteit van de samenstelling, viscositeit, deeltjesverdeling, temperatuur, uiterlijk of monsters van verschillende locaties binnen de batch.

Conclusie

Het mengen van vloeistoffen met een hoge viscositeit is niet simpelweg een kwestie van het verhogen van de mengsnelheid of het selecteren van een krachtigere mixer. Productreologie, schuifgevoeligheid, vastestofgehalte, temperatuur, gewenst mengresultaat en het risico op dode zones of luchtinsluiting zijn allemaal van invloed op de juiste mengaanpak.

Door deze factoren te evalueren voordat een mengmethode wordt geselecteerd, kunnen fabrikanten bepalen of conventioneel roeren voldoende is of dat er een meer gespecialiseerd mengsysteem nodig is voor het specifieke product en proces.