Mixers en mengers

Mixers en mengers zijn er in tal van uitvoeringen en afmetingen. Ze worden veelal ingezet bij de productie van onder andere voedingsmiddelen, chemicaliën, farmaceutica, kunststoffen, metalen en mineralen. Een van de meest belangrijke stappen tijdens een productieproces is het mengen van grondstoffen met elkaar waarbij een halffabricaat of eindproduct ontstaat. Hierin zijn er 2 verschillende mengprocessen te definiëren, namelijk: nat mengen en droog mengen.

Nat mengen houdt in dat er vaste droge stoffen worden gemengd met een vloeistof waarbij een oplossing of een suspensie ontstaat. Bij een oplossing is de vaste droge grondstof niet meer te (onder)scheiden van de vloeistof in tegenstelling tot een suspensie waar microscopisch nog de vaste stoffen waar te nemen zijn. Droog mengen houdt in; meerdere vaste stoffen met elkaar worden gemengd, met eventueel kleine hoeveelheden vloeistof. Voor beide vormen van mengen zijn diverse machines te verkrijgen, elk met hun specifieke voordelen en specifieke nadelen.

Hierdoor is niet direct aan te geven welke menger het meest geschikt is, want dit is afhankelijk van het uiteindelijk gewenste mengsel. Het uitvoeren van tests is daarom cruciaal om te bepalen welke menger voor een specifiek proces de beste resultaten geeft.

Het mixen van vaste stoffen is een van de oudste en meest voorkomende chemische processen. Met de toenemende automatisering van technische processen is sectoren waar transformatie van materiaal centraal staat, is het toepassen van wetenschappelijke principes in deze processen van toenemend belang. Het mixen van vaste stoffen betekent het mengen van ten minste één vast component met ten minste één ander, waarbij het tweede component  in ten minste één kenmerk afwijkt.

Het mengproces kan schematisch worden gezien als een combinatie van dispersie en convectie, de twee belangrijkste mechanismes voor het mengen van vaste stoffen. Beide mechanismes hebben als vereiste dat de vaste deeltjes moeten bewegen.

Dispersie houdt in de onverwachte verandering van individuele deeltje die plaatsvindt in een mengsel. De hoeveelheid verplaatsingen van beide deeltjes is gerelateerd aan het aantal deeltjes van de andere ingrediënten in het mengsel. Anderzijds veroorzaakt convectie een beweging van grote groepen deeltjes ten opzichte van elkaar, dit heet ook wel macro mengen.

Het mixen van poeders is van cruciaal belang voor de kwaliteit en prestatie van een groot aanbod aan producten in veel processen in de papier, rubber, voedingsmiddelen, plastic, en farmaceutische industrie. Het product dat door poedermengers wordt geproduceerd, wordt beschouwd als afgewerkt wanneer het over drie essentiële kenmerken beschikt: homogeniteit, flow, en bemonstering.

De meeste poeders zijn samenhangend; veel komen spontaan samen  bij blootstelling aan vocht of een vochtige atmosfeer. Agitatie van poeders resulteert vaak in de verplaatsing van deeltjes kleine deeltjes naar boven en grote deeltjes naar beneden. Er zijn standaard en niet-standaard mengapparaten; de standaard apparaten omvatten drum trommels, en Turbula mengers terwijl de niet-standaard aparaten geclassificeerd worden als statische mixers. Statische mixers voorkomen segregatie, besparen energie en beïnvloeden de verplaatsing van deeltjes.

In farmaceutische productie van vaste doseerformules (capsules of tabletten), worden kleine hoeveelheden van een actief geneesmiddel voorzichtig gemengd met hulpstoffen zoals cellulose, lactose, zetmeel, suiker, en smeermiddelen.

Veel consumentenproducten zijn het resultaat van aangepaste gemengde batches van voedingsproducten zoals cake mix, ijsthee, en droge smaakmakers. Veel chemische industriële processen omvatten het mixen of mengen van speciale chemicaliën, meststoffen, explosieven, glas of keramiek, wasmiddelen, en kunsthars.

Er zijn drie primaire manieren om te mixen: convectie, shear, en diffusie.

• Convectief mengen omvat grote bewegingen van deeltjes door een mixer door kracht of door zachte draaiende bewegingen door midden van een trommel.
• Shear mixen omvat het grondig opnemen van materialen die glijvlakken in een mixer passeren.
• Diffusie is een langzaam mix- en mengproces gebruikt om het mengproces in trommelmixers te versnellen.

Onderzoek en ontwikkeling drijven de industrie, en vanwege de groeiende vraag vanuit de industrie naar duurzame mengstoffen, moeten fabrikanten deze innovaties stimuleren.

Planetair mengen

Multi-shaft mixers worden het meest gebruikt voor dispergeren van vaste grondstoffen tot vloeibare substanties. Deze mixers bieden een combinatie van shear agitatie die tijdens het batchproces verfijnd kunnen worden.

High-speed poederinjectie

Een gebied van innovatie bij de bereiding van nieuwe formules lager in impact is een methode waarbij ruwe grondstoffen toegevoegd worden. Dit kan worden bereikt door het inzetten van een nieuwe generatie van high-shear mixers met een ingebouwde functie voor poederinjectie.

Doorlopende verbeteringen

Dit zijn slechts enkele voorbeelden van recente innovaties in de meng- en mixindustrie. In de toekomst zullen er nog veel meer innovaties opkomen om meer oplosmiddelvrije, biogebaseerde, hernieuwbare, recyclebare en niet-toxische toevoegingen te creëren. Hoewel er nog steeds moeilijkheden zijn, zoals dure en onbeschikbare grondstoffen, kan het prestatieverschil tussen petrochemische fabrikanten en hun mengtegenhangers de wil om de duurzaamheid te verbeteren vergroten door de huidige mengapparatuur en -procedures continue te blijven innoveren.