Wat Is Mengen¶

Samenvatting¶

Mengen is het samenbrengen van twee of meer stoffen om een zo homogeen mogelijk eindproduct te verkrijgen of om een specifiek proces te ondersteunen. Hoewel mengen eenvoudig klinkt, is het in de industriële praktijk een complex vakgebied waarin natuurkunde, werktuigbouwkunde en procestechnologie samenkomen.

Een goed mengproces draait niet alleen om het laten draaien van een roerwerk. De vorm van de tank, het type impeller, de eigenschappen van het product en de gewenste uitkomst bepalen samen hoe een installatie ontworpen moet worden.

Binnen Jongia staat niet de mixer centraal, maar het proces dat de klant wil verbeteren. Het begrijpen van mengtechniek vormt daarom de basis voor vrijwel alle andere onderwerpen in dit handboek.

Theorie¶

Wat betekent mengen?¶

Mengen is het proces waarbij twee of meer stoffen door beweging gelijkmatig worden verdeeld. Het doel is meestal om verschillen in samenstelling, temperatuur of concentratie te verkleinen.

In het dagelijks leven kom je mengen voortdurend tegen:

suiker oplossen in koffie;
verf doorroeren;
pannenkoekenbeslag maken;
shampoo mengen tijdens de productie;
cement aanmaken.

In de industrie gebeurt hetzelfde, maar dan vaak op veel grotere schaal. Tanks kunnen enkele liters bevatten, maar ook duizenden of zelfs honderdduizenden liters.

Wanneer is een product goed gemengd?¶

Een mengproces is geslaagd wanneer het gewenste resultaat is bereikt. Dat betekent niet altijd dat het product volledig homogeen hoeft te zijn.

Afhankelijk van de toepassing kan het doel zijn om:

een vloeistof overal dezelfde samenstelling te geven;
vaste deeltjes zwevend te houden;
warmte gelijkmatig te verdelen;
chemicaliën met elkaar te laten reageren;
lucht of een ander gas in een vloeistof te brengen;
bezinking te voorkomen.

Het gewenste resultaat bepaalt hoe het mengsysteem wordt ontworpen.

Mengen is meer dan alleen roeren¶

Veel mensen denken dat een roerwerk simpelweg de inhoud van een tank ronddraait. In werkelijkheid probeert een engineer juist te voorkomen dat de hele inhoud als één massa meedraait.

Een goed ontworpen mengsysteem creëert gecontroleerde stromingen waardoor product voortdurend wordt verplaatst. Hierdoor ontstaat een gelijkmatige verdeling van stoffen en temperatuur.

De stroming in een tank wordt beïnvloed door:

de vorm van de tank;
de positie van het roerwerk;
het type impeller;
het toerental;
de viscositeit van het product;
eventuele baffles (stromingsplaten).

Al deze factoren werken samen om het gewenste mengresultaat te bereiken.

Verschillende soorten mengprocessen¶

Niet ieder mengproces heeft hetzelfde doel. Hieronder staan enkele veelvoorkomende toepassingen.

Homogeniseren¶

Bij homogeniseren wordt gestreefd naar een zo gelijkmatig mogelijke verdeling van stoffen in het gehele product.

Voorbeelden:

siropen;
verf;
sauzen;
cosmetica.

Suspenderen¶

Bij suspenderen worden vaste deeltjes in beweging gehouden zodat ze niet naar de bodem zakken.

Voorbeelden:

zand in water;
pigmenten in verf;
mineralen in een slurry.

Emulgeren¶

Sommige vloeistoffen mengen van nature niet met elkaar, zoals olie en water.

Door voldoende afschuifkracht (shear) toe te passen kunnen kleine druppeltjes van de ene vloeistof in de andere worden verdeeld, waardoor een emulsie ontstaat.

Voorbeelden:

mayonaise;
lotions;
crèmes.

Dispergeren¶

Bij dispergeren worden vaste deeltjes of druppeltjes zo fijn mogelijk verdeeld in een vloeistof.

Voorbeelden:

pigmenten;
poeders;
kleurstoffen.

Warmteoverdracht¶

Een roerwerk wordt vaak gebruikt om warmte gelijkmatig door een tank te verspreiden.

Zonder menging kunnen warme en koude zones ontstaan, waardoor de productkwaliteit afneemt of chemische reacties ongelijk verlopen.

Gasdispersie¶

Soms moet een gas, zoals lucht of zuurstof, in een vloeistof worden gebracht.

Het roerwerk verdeelt het gas in kleine bellen zodat het contactoppervlak zo groot mogelijk wordt.

Dit wordt bijvoorbeeld toegepast bij:

fermentatie;
biologische processen;
afvalwaterzuivering.

Factoren die het mengproces beïnvloeden¶

Een engineer kijkt bij het ontwerpen van een mengsysteem naar veel meer dan alleen de grootte van de motor.

Belangrijke factoren zijn:

Factor	Invloed op het mengproces
Viscositeit	Hoe stroperiger het product, hoe moeilijker het stroomt.
Dichtheid	Heeft invloed op de benodigde kracht om het product te verplaatsen.
Tankvorm	Bepaalt hoe de vloeistof door de tank stroomt.
Tankinhoud	Heeft invloed op de afmetingen van het roerwerk.
Impeller	Bepaalt het stromingspatroon.
Toerental	Beïnvloedt de mengtijd en de stroming.
Temperatuur	Kan de viscositeit en materiaaleigenschappen veranderen.
Producteigenschappen	Sommige producten zijn gevoelig voor schuimvorming of beschadiging.

Waarom bestaan er zoveel verschillende roerwerken?¶

Er bestaat geen universeel roerwerk dat geschikt is voor iedere toepassing.

Een installatie voor water vraagt om een totaal andere aanpak dan een installatie voor yoghurt, chocolade of een chemisch product.

Daarom worden onder andere aangepast:

het type impeller;
de diameter van de impeller;
het toerental;
de aslengte;
de motor;
de tandwielkast;
de materiaalkeuze;
de afdichting.

Het ontwerpen van een goed mengsysteem is daarom altijd maatwerk.

Mengen is een combinatie van vakgebieden¶

Een succesvolle menginstallatie is het resultaat van verschillende technische disciplines.

Onder andere:

werktuigbouwkunde;
stromingsleer;
materiaalkunde;
procestechnologie;
elektrotechniek;
automatisering.

Juist deze combinatie maakt industriële mengtechniek tot een specialistisch vakgebied.

Praktijk bij Jongia¶

Bij Jongia begint een project vrijwel nooit met de vraag: "Welk roerwerk heeft de klant nodig?"

De eerste vraag is meestal:

"Wat moet er in de tank gebeuren?"

Pas wanneer duidelijk is wat het proces moet bereiken, kan worden bepaald welke oplossing het meest geschikt is.

Daarom zal een engineer eerst informatie verzamelen over het product, de tank, de gewenste mengbewerking en de procesomstandigheden. Op basis daarvan worden keuzes gemaakt voor onder andere de impeller, de aandrijving, de as, de afdichting en de gebruikte materialen.

Dit procesgerichte denken zie je terug in vrijwel alle projecten die Jongia uitvoert.

Veelgemaakte fouten¶

Denken dat mengen hetzelfde is als roeren. Een draaiende impeller betekent niet automatisch dat een product goed wordt gemengd.
Aannemen dat meer vermogen altijd beter is. Een efficiënte impeller en een goed stromingspatroon leveren vaak meer op dan een grotere motor.
Vergeten dat ieder product zich anders gedraagt. Water, olie, yoghurt en chocolade vragen allemaal om een andere aanpak.
Alle aandacht richten op de mixer. Ook de tankvorm, viscositeit, temperatuur en procesdoel bepalen het uiteindelijke mengresultaat.
Verwachten dat één type roerwerk overal geschikt voor is. Iedere toepassing stelt zijn eigen eisen aan het ontwerp van de installatie.