Feststoffmischen

Feststoffmischen versus Flüssigstoffmischen

Das Mischen von Feststoffen und Flüssigkeiten unterscheidet sich grundlegend. Die Unterschiede betreffen die physikalischen Eigenschaften, die Messtechnik, die Prozessführung, die Fördertechnik und die Mischtechnik.

Flüssigkeiten lassen sich leichter charakterisieren. Wenige Parameter wie Viskosität, Dichte und das rheologische Verhalten reichen oft aus. Im Scherviskosimeter erkennt man z. B., ob das Fließverhalten newtonsch, strukturviskos oder dilatant ist. Dilatante Eigenschaften treten meist bei hochkonzentrierten Pasten auf.

Diese Informationen reichen aus, um den Mischprozess zu simulieren und passende Mischwerkzeuge auszulegen.

Das Verströmen von Flüssigkeiten ist deutlich einfacher als das Verströmen von Feststoffen. Mit kleinen Mischwerkzeugen lassen sich große Flüssigkeitsmengen homogenisieren. Flüssigkeiten verhalten sich als Kontinuum. Druckkräfte lassen sich direkt in Bewegung umwandeln.

Ein rotationssymmetrisches Mischgefäß vermeidet Totzonen. Besonders effektiv ist es, wenn die Rotationsachse außermittig und geneigt angeordnet ist. Dadurch entstehen Wirbel, die das Mischergebnis verbessern. Je nach Viskosität, Drehfrequenz und Werkzeuggeometrie kann man gezielt laminare oder turbulente Strömungen erzeugen.

Das Feststoffmischen ist deutlich komplexer. Pulver und Granulate bestehen aus vielen Einzelpartikeln. Diese unterscheiden sich in Form, Größe, Dichte, Oberflächenrauigkeit, Feuchte, Kohäsion und weiteren Eigenschaften. Ihr Verhalten ist schwer vorherzusagen.

Für Schüttgüter gibt es keine einfache Beschreibung des Fließverhaltens. Klassische Parameter wie Viskosität existieren nicht. Daher braucht man spezielle Methoden, um Schüttgüter und deren Fließfähigkeit zu simulieren.

Feststoffe werden gemischt, indem alle Partikel in zufällige Relativbewegung versetzt werden – etwa durch Schwerkraft, Aufwärtsförderung, Auflockerung oder Verwirbelung. Das erfordert besonderes Know-how. Besonders bei scherempfindlichen Produkten. Oder bei großen Volumina mit schlecht fließenden oder feuchten Pulvern.

Zusammengefasst: Flüssigstoffmischen ist oft berechenbar, effizient und gut skalierbar. Flüssigkeiten verhalten sich als Kontinuum.

Das Mischen von Feststoffen ist aufwändiger. Die Beschreibung eines Pulvers erfordert oft über 20 Messgrößen. Ein Beispiel ist die Bestimmung der Fließorte mit dem Jenike-Schergerät. "Je höher der Pulverfüllstand im Silo, desto schlechter das Fließverhalten am Auslass".

Simulationen können Flüssigprozesse meist gut abbilden. Bei Feststoffen ist das anders. Die Vielzahl an Partikel-Wechselwirkungen ist kaum berechenbar. Simulationen sind deswegen teuer und oft ungenau.

Deshalb betreibt amixon® weltweit (Deutschland, USA, Indien, China, Thailand, Korea und Japan) Technika. Dort werden Mischprozesse vorgeführt. In der Regel werden dabei auf Anhieb sehr gute Resultate erzielt. Hochrechnungen können dann Vorort erfolgen.