Mengapparatuur speelt een cruciale rol in verschillende industrieën. Of het nu gaat om de chemische, farmaceutische, voedingsmiddelen- of andere sector, efficiënte en betrouwbare mengapparatuur is onmisbaar. Er zijn vele soorten mengapparatuur, elk met zijn eigen unieke werkingsprincipe en toepassingsgebied.
In deze blog worden de veel voorkomende soorten mengapparatuur diepgaand onderzocht, inclusief hun werkingsprincipes, toepassingsgebieden, voor- en nadelen, en worden enkele praktische suggesties gegeven voor het selecteren van mengapparatuur om lezers te helpen mengapparatuur beter te begrijpen en toe te passen om de productie-efficiëntie en productkwaliteit te verbeteren.
Definitie van mengapparatuur
Een mengapparatuur is een apparaat dat mechanische actie of andere externe krachten gebruikt om twee of meer materialen gelijkmatig verdeeld te maken op moleculair, deeltjes- of macroscopisch niveau. Vanuit technisch perspectief omvat het mengproces gewoonlijk de volgende sleutelmechanismen:
Convectief mengen: de totale materiaalstroom
Afschuifmenging: het snelheidsverschil tussen aangrenzende lagen
Dispersief mengen: het uiteenvallen van agglomeraten
Moleculaire diffusie: spontane beweging op moleculaire schaal
Classificatie van mengapparatuur
Classificatie door mengmethode
Volgens de mengmethode kan mengapparatuur hoofdzakelijk in drie categorieën worden verdeeld: mechanisch mengen, zwaartekracht-flipping en statische menger. Tot de mechanische mengapparatuur behoren onder meer een paddlemixer, lintmixer, planetaire mixer en ankermixer; apparatuur voor het omdraaien van de zwaartekracht omvat hoofdzakelijk V-type mixer, dubbele kegelmixer en hellende trommelmixer; statische mixer omvat pijpleiding- en plaattypen.
Om deze classificaties duidelijker weer te geven, kunt u de volgende tabel raadplegen:
| Mengmethode |
Type apparatuur |
| Mechanisch mengen |
Peddelmenger, lintmenger, planeetmenger, ankermenger |
| Zwaartekracht omdraaien |
V-type mixer, dubbele kegelmixer, schuine trommelmixer |
| Statische menger |
Statische pijpleidingmixer, statische plaatmixer |
Classificatie naar toepassingsgebieden van mengapparatuur
Naast classificatie op basis van roermethode is het toepassingsgebied een andere classificatiestandaard voor mengers. Volgens de classificatie van het toepassingsgebied kan mengapparatuur worden onderverdeeld in drie categorieën: vloeistofmengapparatuur, poedermengapparatuur en emulgeerapparatuur. Tot de vloeistofmengapparatuur behoren onder meer roerders met lage snelheid, dispergeerinrichtingen met hoge afschuiving en homogenisatoren; poedermengapparatuur omvat voornamelijk lintmixers, kegelmixers en spiraalmixers; emulgeerapparatuur omvat hogedrukhomogenisatoren, emulgatoren en dispergeermiddelen.
| Toepassingsgebied |
Type uitrusting |
| Apparatuur voor het mengen van vloeistoffen |
Roerwerk met lage snelheid, dispergeerinrichting met hoge afschuiving, homogenisator |
| Apparatuur voor het mengen van poeders |
Lintmixer, kegelmixer, spiraalmixer |
| Emulgatie-apparatuur |
Hogedrukhomogenisator, emulgator, dispergeermiddel |
Gedetailleerde uitleg van de belangrijkste mengapparatuur
Homogenisator
Een homogenisator is een apparaat dat vloeistoffen uit verschillende fasen (zoals vloeistof-vloeistof of vast-vloeistof) mengt en de deeltjesgrootte verfijnt. Het past hoge druk toe om de vloeistof door een nauwe opening te laten stromen, en gebruikt schuifkracht, turbulentie en cavitatie-effecten om de vloeistoffen van verschillende fasen een uniforme mengtoestand te laten bereiken. De belangrijkste componenten van de homogenisator zijn onder meer hogedrukplunjerpompen, homogenisatiekleppen en koelsystemen.
Homogenisatoren kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: hogedrukhomogenisatoren en ultrahogedrukhomogenisatoren.
De werkdruk van hogedrukhomogenisatoren ligt meestal tussen 10-60 MPa, wat geschikt is voor het homogeniseren van voedingsmiddelen zoals zuivelproducten en sappen. De werkdruk van ultrahogedrukhomogenisatoren kan 100-350 MPa bereiken, wat geschikt is voor homogenisatie en emulgering op nanoniveau, zoals de bereiding van medicijndragers op nanoniveau, cosmetica, enz. De volgende tabel geeft een overzicht van de belangrijkste verschillen tussen hogedrukhomogenisatoren en ultrahogedrukhomogenisatoren:
| Kenmerken |
Hogedrukhomogenisator |
Ultrahogedrukhomogenisator |
| Werkdruk |
10-60 MPa |
100-350 MPa |
| Toepassingsbereik |
Zuivelproducten, sap en ander voedsel |
Geneesmiddelendragers op nanoschaal, cosmetica, enz. |
| Bereik deeltjesgrootte |
Micron |
Nano |
| Energieverbruik |
Hoger |
Hoger |
| Kosten van apparatuur |
Hoog |
Hoger |
Het werkingsprincipe van de homogenisator is als volgt:
Het materiaal wordt door een hogedrukpomp in de homogenisatieklep geperst.
Het materiaal wordt versneld in de nauwe opening van de homogenisatieklep om een hogesnelheidsstraal te vormen.
De hogesnelheidsstraal raakt de klepzitting en genereert een sterke schuifkracht en turbulentie, waardoor het materiaal wordt verfijnd en gelijkmatig wordt gemengd.
Nadat het materiaal door de homogenisatieklep is gegaan, daalt de druk scherp, waardoor een cavitatie-effect ontstaat, wat de verfijning en homogenisering van het materiaal verder bevordert.
Het gehomogeniseerde materiaal wordt gekoeld door het koelsysteem om te voorkomen dat het materiaal bederft.
Het toepassingsgebied van de homogenisator is zeer breed, waaronder:
Voedingsindustrie: zoals homogenisering van zuivelproducten, dranken, specerijen, enz.
Chemische industrie: zoals dispersie en homogenisatie van pigmenten, coatings, inkten, enz.
Farmaceutische industrie: zoals homogenisatie en emulgering van medicijnpreparaten, vaccins, enz.
Cosmetica-industrie: zoals bereiding en homogenisatie van emulsies, crèmes, enz.
De technische kenmerken van de homogenisator omvatten:
Goed homogenisatie-effect: het kan de vloeistoffen van verschillende fasen verfijnen tot op micron- of zelfs nanometerniveau, waardoor de uniformiteit en stabiliteit van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd.
Hoog energieverbruik: Omdat het homogenisatieproces hoge druk vereist, is het energieverbruik hoog, maar het energieverbruik kan worden verminderd door de ontwerp- en bedrijfsparameters te optimaliseren.
Schoon en hygiënisch: de homogenisator heeft een volledig gesloten ontwerp, dat een schone productie kan realiseren en kan voldoen aan de hygiëne-eisen van de voedingsmiddelen-, farmaceutische en andere industrieën.
Continue productie: de homogenisator kan continu aan- en afvoeren, wat geschikt is voor grootschalige industriële productie.
Om het homogeniseringseffect en de efficiëntie verder te verbeteren, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
Optimaliseer het ontwerp van de homogenisatieklep, zoals het gebruik van meertrapshomogenisatiekleppen, speciale materialen en oppervlaktebehandeling, enz., om de schuifkracht en turbulentie-intensiteit te vergroten.
Gebruik meertrapshomogenisatie, dat wil zeggen dat het materiaal achter elkaar door meerdere homogenisatiekleppen gaat, geleidelijk verfijnt en homogeniseert en het homogenisatie-effect verbetert.
Combineer andere technologieën, zoals ultrasone geassisteerde homogenisatie, membraanhomogenisatie, enz., om de homogenisatie-efficiëntie en uniformiteit verder te verbeteren.
Optimaliseer procesparameters, zoals druk, temperatuur, stroming, enz., afhankelijk van de materiaaleigenschappen en productvereisten, om het homogenisatie-effect en de efficiëntie te verbeteren.
Emulgator
Een emulgator is een apparaat dat twee of meer niet-mengbare vloeistoffen mengt en een stabiele emulsie bereidt. Het emulgeerproces verfijnt de druppels in de gedispergeerde fase en verspreidt ze in de continue fase door mechanische acties (zoals afschuiving, turbulentie, enz.), En vermindert tegelijkertijd de grensvlakspanning door emulgatoren zoals oppervlakteactieve stoffen toe te voegen om te voorkomen dat de druppels samenvloeien, en vormt uiteindelijk een stabiele emulsie. De belangrijkste componenten van de emulgator zijn onder meer het emulgatievat, het roerwerk, de homogenisatiepomp en het koelapparaat.
Veel voorkomende soorten emulgatoren zijn:
High-shear-emulgator: Het maakt gebruik van een snel roterende schaarkop om sterke schuifkracht en turbulentie in de vloeistof te genereren, zodat de druppels worden verfijnd en verspreid. Het is geschikt voor vloeistof-vloeistofsystemen met een lage tot gemiddelde viscositeit. De schuifkop van de emulgator met hoge afschuiving heeft gewoonlijk een gekartelde of poreuze structuur om de schuifkracht en turbulentie-intensiteit te vergroten.
Ultrasone emulgator: het maakt gebruik van het ultrasone cavitatie-effect om kleine belletjes in de vloeistof te genereren. Wanneer de bellen barsten, genereren ze een sterke impactkracht en turbulentie, waardoor de druppels worden verfijnd en verspreid. Het is geschikt voor emulgering met hoge viscositeit en nanoniveau. Ultrasone emulgatoren zijn meestal uitgerust met krachtige ultrasone generatoren en sondes om een zeer efficiënte en uniforme emulgering te bereiken.
Membraan-emulgator: Het maakt gebruik van een microporeus membraan om de gedispergeerde fase in kleine druppeltjes te extruderen en af te schuiven. Het is geschikt voor de bereiding van monodisperse en op grootte gecontroleerde emulsies. De membraanemulgator kan de deeltjesgrootte en verdeling van de emulsie nauwkeurig regelen door parameters zoals de membraanporiegrootte, transmembraandruk en afschuifsnelheid aan te passen.
Hogedruk-homogenisatie-emulgator: De pre-emulsie wordt met behulp van een hogedrukpomp in de homogenisatieklep gepompt en de druppels worden afgeschoren, verfijnd en onder hoge druk verspreid. Het is geschikt voor systemen met hoge viscositeit en moeilijk te emulgeren. Hogedrukhomogenisatie-emulgatoren zijn meestal uitgerust met meertrapshomogenisatiekleppen en koelsystemen om een hoog rendement en een hoge uniformiteit van de emulgering te bereiken.
Vacuüm-emulgerende mixer : Homogenisatie-emulgering onder vacuümomstandigheden kan bellen in het systeem effectief verwijderen en de stabiliteit en uniformiteit van de emulsie verbeteren. De vacuüm-emulgerende mixer is meestal uitgerust met componenten zoals vacuümpompen, homogenisatiepompen en homogenisatiekleppen, die meerdere functies kunnen vervullen, zoals ontgassen, homogeniseren en emulgeren van de emulsie.
Kenmerken en toepassingen van verschillende soorten emulgatoren:
| Type emulgator |
Kenmerken |
Toepassing |
| Emulgator met hoge afschuiving |
Sterke schuifkracht, hoge turbulentie-intensiteit |
Vloeistof-vloeistofsysteem met lage tot gemiddelde viscositeit |
| Ultrasone emulgator |
Cavitatie-effect, sterke slagkracht |
Hoge viscositeit en emulgering op nanoschaal |
| Membraan-emulgator |
Monodisperse, regelbare deeltjesgrootte |
Bereiding van monodisperse emulsies met regelbare deeltjesgrootte |
| Hogedrukhomogenisatie-emulgator |
Hogedrukafschuiving, goed homogenisatie-effect |
Hoge viscositeit en moeilijk te emulgeren systeem |
| Vacuüm emulgerende mixer |
Ontgassen, goede stabiliteit |
Verwijder luchtbellen en verbeter de stabiliteit |
Het toepassingsbereik van emulgatoren is zeer breed, zoals voedingsmiddelen, cosmetica, medicijnen, pesticiden, coatings en andere industrieën, die worden gebruikt om verschillende emulsieproducten te bereiden, zoals melk, room, saladedressing, huidverzorgingsproducten, medicinale emulsies, suspensies van pesticiden, enz.
Wanneer u een emulgator gebruikt, moet u op de volgende werkingspunten letten:
Selecteer de juiste emulgerende apparatuur en procesparameters, zoals snelheid, temperatuur, tijd, enz., en optimaliseer deze op basis van de eigenschappen van de grondstoffen en productvereisten.
Controleer de verhouding van de grondstoffen en de volgorde van toevoegen, zoals het eerst toevoegen van de continue fase en vervolgens de gedispergeerde fase, wat de efficiëntie en stabiliteit van de emulgering zal helpen verbeteren.
Indien nodig kunnen emulgatoren, stabilisatoren en andere additieven worden toegevoegd om de vorming en stabiliteit van de emulsie te verbeteren. Veelgebruikte emulgatoren omvatten eigeellecithine, Tween, vetzuurglyceride, enz., en veelgebruikte stabilisatoren omvatten xanthaangom, carrageen, carboxymethylcellulose, enz.
Besteed aandacht aan temperatuurcontrole tijdens het emulgeren om te voorkomen dat een te hoge temperatuur verslechtering van de emulsie of demulgering veroorzaakt. Over het algemeen mag de emulgatietemperatuur niet hoger zijn dan 60°C, en warmtegevoelige materialen vereisen lagere temperaturen.
Na het emulgeren kunnen nabehandelingen zoals homogenisatie en sterilisatie worden uitgevoerd om de kwaliteit en stabiliteit van de emulsie verder te verbeteren. De homogenisatiedruk is over het algemeen 10-60 MPa, de sterilisatietemperatuur is over het algemeen 110-130°C en de tijd is 2-10 seconden.
Om het emulgeereffect en de efficiëntie verder te verbeteren, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
Optimaliseer het ontwerp van emulgeerapparatuur, zoals het gebruik van speciaal gevormde roerpeddels, meertraps emulgering, hogedrukhomogenisatie, enz., om de schuifkracht en turbulentie-intensiteit te vergroten.
Optimaliseer het emulgeringsproces, zoals tweestaps-emulgering, microkanaal-emulgering, membraanemulgering, enz., om de efficiëntie en uniformiteit van de emulgering te verbeteren.
Selecteer rationeel emulgatoren en stabilisatoren, zoals het selecteren van emulgatoren op basis van de hydrofiele-lipofiele balanswaarde (HLB-waarde), en het selecteren van stabilisatoren op basis van het emulsietype en de pH-waarde om de vorming en stabiliteit van de emulsie te verbeteren.
Gebruik online monitoring- en automatische controletechnologieën, zoals online deeltjesgrootteanalyse, online viscositeitsmeting, automatische batching en temperatuurcontrole, om real-time optimalisatie en kwaliteitscontrole van het emulgatieproces te bereiken.
Menger
Een mixer is een apparaat dat twee of meer materialen mengt en een uniforme dispersie bereikt. Het wordt veel gebruikt in meerfasige mengprocessen zoals vast-vast, vloeistof-vloeistof en gas-vloeistof. De structurele kenmerken van de mixer zijn onder meer:
Mengvat: wordt gebruikt om de te mengen materialen vast te houden, en de vorm en grootte worden bepaald op basis van de procesvereisten en productieschaal. Veel voorkomende vormen van mengvaten zijn cilindrisch, conisch, vierkant, enz., en de materialen omvatten roestvrij staal, email, glasvezel, enz.
Roerwerk: geïnstalleerd in het mengvat, de materialen worden gemengd en verspreid door middel van roterende beweging. Veel voorkomende typen zijn onder meer het peddeltype, het ankertype, het spiraalvormige linttype, enz. De geometrische vorm, grootte en indeling van het roerwerk hebben een belangrijke invloed op het mengeffect.
Aandrijfapparaat: levert het vermogen dat nodig is voor het roerwerk, zoals motor, reductiemiddel, enz. Het vermogen, de snelheid en de transmissiemodus van het aandrijfapparaat moeten worden geselecteerd op basis van de schaal- en procesvereisten van de mixer.
Inlaat- en uitlaatapparaat: gebruikt voor het toevoegen en afvoeren van materialen, zoals mangaten, kleppen, pompen, enz. De positie, grootte en type van het inlaat- en uitlaatapparaat moeten worden ontworpen in overeenstemming met de aard van het materiaal en de productievereisten.
Het werkingsprincipe van de mixer is het genereren van schuifkracht, turbulentie en convectie in het materiaal door de roterende beweging van het roerwerk, zodat het materiaal continu wordt verspreid en gemengd en uiteindelijk een uniforme verdelingstoestand bereikt. Het type en de structuur van het roerwerk hebben een belangrijke invloed op het mengeffect en moeten worden geselecteerd en geoptimaliseerd op basis van de materiaaleigenschappen en procesvereisten. Veelgebruikte roerdertypen en -kenmerken worden weergegeven in de volgende tabel:
| Roerdertype |
Kenmerken |
Toepasbare materialen |
| Peddel type |
Matige schuifkracht, hoge turbulentie-intensiteit |
Vloeistoffen met een lage tot gemiddelde viscositeit, suspensies |
| Ankertype |
Lage schuifkracht, hoge convectie-intensiteit |
Vloeistoffen met hoge viscositeit, pasta's |
| Linttype |
Hoge schuifkracht, sterk axiaal mengvermogen |
Materialen met een hoge viscositeit en een hoog vastestofgehalte |
| Turbinetype |
Hoge schuifkracht, sterk radiaal mengvermogen |
Vloeistoffen met een lage tot gemiddelde viscositeit |
| Frametype |
Matige schuifkracht, sterk radiaal en axiaal mengvermogen |
Vloeistoffen met gemiddelde viscositeit, suspensies |
Mengers zijn geschikt voor een breed scala aan materialen, waaronder:
Poedervormige en korrelvormige vaste materialen, zoals poeders, korrels, vezels, enz. Veelgebruikte vast-vaste stofmengers zijn onder meer V-type mengers, dubbele kegelmengers, lintmengers, enz.
Vloeibare materialen, zoals oplossingen, suspensies, emulsies, enz. Veelgebruikte vloeistof-vloeistofmengers zijn onder meer schoepenroerders, statische mengers, emulgatoren, enz.
Gasvormige materialen, zoals lucht, stoom, enz., worden gebruikt om gas-vloeistofmenging te bewerkstelligen. Veelgebruikte gas-vloeistofmengers zijn onder meer borrelende roerwerken, buisvormige statische mengers, straalmengers, enz.
De efficiëntie van de mixer hangt voornamelijk af van de volgende factoren:
Mengmechanisme: Verschillende mengmechanismen (zoals convectiemengen, schuifmengen, diffusiemengen, enz.) komen overeen met verschillende mengefficiënties. Convectiemenging is voornamelijk afhankelijk van de macroscopische materiaalstroom om menging te bereiken, schuifmenging is voornamelijk afhankelijk van schuifkracht om materiaalagglomeratie te vernietigen om menging te bereiken, en diffusiemenging is voornamelijk afhankelijk van de microscopische beweging van materialen om menging te bereiken.
Roerdertype: Het kiezen van het juiste roerdertype (zoals peddeltype, ankertype, linttype, enz.) kan de mengefficiëntie aanzienlijk verbeteren. De geometrie, grootte en indeling van het roerwerk zijn van invloed op het mengeffect.
Roersnelheid: Hoe hoger de roersnelheid, hoe hoger de mengefficiëntie, maar een te hoge snelheid kan ervoor zorgen dat het materiaal breekt of bederft. De roersnelheid moet worden geoptimaliseerd op basis van de materiaaleigenschappen en mengvereisten. Over het algemeen is een dimensieloos getal (zoals donder
Conclusie
Kortom, er zijn vele soorten mengapparatuur, elk met zijn eigen unieke werkingsprincipe en toepassingsgebied. Het begrijpen van de kenmerken en voordelen van verschillende mengapparatuur, het selecteren van geschikte apparatuur en het optimaliseren van procesparameters zijn essentieel voor het verbeteren van de mengefficiëntie en productkwaliteit.
De emulgerende mixer van Wejing maakt gebruik van geavanceerde ontwerp- en productietechnologie, heeft uitstekende prestaties, wordt veel gebruikt in de voedingsmiddelen-, cosmetica-, geneeskunde- en andere industrieën en wordt diep vertrouwd door klanten. Als u hulp nodig heeft bij de selectie en toepassing, neem dan contact op met Wejing, wij zullen u van harte professionele technische ondersteuning en diensten bieden.
