Bekijk
Type: Artikel
Een mayonaise die niet schift, een crème die zijdezacht aanvoelt, een verf zonder klonters: achter dit soort producten schuilt vaak dezelfde technologie. High shear mixers, machines die vloeistoffen en poeders met extreme kracht door elkaar jagen, vormen een onopvallende maar onmisbare schakel in de food-, farma-, cosmetica- en chemiesector. Het basisprincipe is decennia oud en wereldberoemd onder zijn merknaam: de Ultra-Turrax. Maar de weg van laboratoriumtafel naar productievloer loopt via machines die dat principe elk op hun eigen manier vertalen naar de praktijk.
De kern van elke high shear mixer is een rotor-statorkop: twee concentrische cilinders die samen een messcherpe scheiding maken tussen ‘grof’ en ‘fijn’. De rotor, meestal voorzien van sleuven of gaten, draait aan hoge snelheid binnenin een vaste stator die op zijn beurt eveneens sleuven of gaten heeft. Tussen beide zit een spleet van slechts enkele tienden van een millimeter.
Wanneer de rotor op toeren komt, ontstaat een sterke onderdruk die het product axiaal naar het centrum van de kop zuigt. Vervolgens slingert de centrifugaalkracht het product radiaal naar buiten, dwars door die nauwe spleet. Precies daar, in dat piepkleine volume, ontstaan de extreme snelheidsgradiënten en de turbulentie die druppels, deeltjes en agglomeraten letterlijk uiteentrekken. Tip-snelheden van 10 tot 50 meter per seconde zijn geen uitzondering. Het resultaat: emulgeren, dispergeren en homogeniseren in een fractie van de tijd die een klassiek roerwerk nodig zou hebben. Als bijkomend voordeel werkt de kop meteen ook als pomp, dankzij het aanzuig-uitpersprincipe.
Dit rotor-statorprincipe is inmiddels een industriestandaard geworden, ongeacht wie de machine bouwt. De term ‘Turrax’ (voluit Ultra-Turrax, een geregistreerd handelsmerk van IKA-Werke) wordt in de praktijk dan ook vaak gebruikt als algemene aanduiding voor dit type mixkop — vergelijkbaar met hoe ‘wasmachine’ en ‘diesel’ ooit merknamen waren voordat ze soortnamen werden.
Wie een nieuwe formulering ontwikkelt, begint zelden op grote schaal. De Hypromix LR-50SB en zijn grotere broer de LR-150SB zijn daarvoor gebouwd: mobiele, top-entry batchmixers met een elektrische kophefinrichting, bestemd voor kleine volumes van 40 tot 150 liter. Beide machines draaien op hetzelfde rotor-statorprincipe als de Turrax, met een vaste, gesleufde rotor-en-statorset die tot 2.900 toeren per minuut haalt en tip-snelheden tot 15 meter per seconde produceert.
Wat deze machines onderscheidt van een laboratoriumopstelling, is de combinatie van precisie en robuustheid. De as is voorzien van een sealed bearing en een afdichtbus, waardoor de mixer ook onder vacuüm betrouwbaar functioneert — een vereiste in bijvoorbeeld de farma- en cosmetica-industrie. Waterkoeling houdt de machine stabiel tijdens intensief gebruik, en een optionele LCD-besturing in vijf talen maakt instellingen reproduceerbaar: cruciaal wanneer een receptuur straks van de proefbank naar de fabriekshal moet worden opgeschaald. Kortom, de LR-serie is geen speelgoed voor het lab, maar een volwaardige kleinschalige productiemachine die dezelfde fysica hanteert als zijn grote industriële neven.
Waar de LR-serie zich toespitst op kleine batches, speelt de AE ADSB in een heel andere liga. Deze top-entry high shear mixer, ontwikkeld door het Britse Advanced Engineering (AE Mixers), bedient batches van 25 tot 5.000 liter en is daarmee geschikt voor volwaardige industriële productie.
Ook hier draait alles om een rotor die op hoge snelheid in een vaste stator ronddraait, het product de mengkamer intrekt en het er vervolgens met kracht doorheen perst. Het grote verschil zit in de flexibiliteit van de kop. Terwijl de LR-serie met één vaste rotor-statorset werkt, biedt de ADSB een hele bibliotheek aan verwisselbare koppen: van een general purpose head met rijen gaten voor dikke oplossingen en slurries, tot een enkele of dubbele ‘castle head’ voor emulsies en pigmentdispersies in uiteenlopende viscositeitsklassen. Eén machine kan zo, simpelweg door de kop te verwisselen, van functie wisselen zonder dat de rest van de installatie hoeft te veranderen.
Een tweede kenmerk is de ‘sealed bearing’-constructie: de aandrijfas loopt binnen een beschermbuis met afgedichte lagers, wat de machine bijzonder geschikt maakt voor abrasieve producten en voor vaten met een beperkte toegankelijkheid. Alle productcontactdelen zijn uitgevoerd in RVS 316, en de mixer is — nuttig voor wie al apparatuur van een ander merk in gebruik heeft — vrijwel volledig uitwisselbaar met bestaande installaties van andere fabrikanten.
Wat deze drie voorbeelden vooral duidelijk maakt, is dat het onderscheid tussen ‘een Turrax’ en ‘een high shear batchmixer’ grotendeels kunstmatig is. Het fysische principe — een nauwe spleet tussen rotor en stator, hoge tipsnelheden, extreme afschuifkrachten — is in alle gevallen identiek. Het verschil zit in de engineering eromheen: de schaal van de batch, de mate van configureerbaarheid van de kop, en de mate waarin de machine bestand is tegen vacuüm, abrasieve producten of beperkte toegankelijkheid.
Voor R&D-afdelingen en kleinschalige productie volstaat een compacte, mobiele oplossing zoals de LR-50SB of LR-150SB, met de nadruk op reproduceerbaarheid tussen laboratorium en opschaling. Voor grootschalige, industriële productie met wisselende producteisen biedt een machine als de ADSB juist de flexibiliteit en robuustheid die daarbij hoort. De keuze tussen beide is dan ook zelden een technologische vraag — het achterliggende principe blijft hetzelfde — maar vooral een vraag van schaal, toepassing en procescondities.
Een mayonaise die niet schift, een crème die zijdezacht aanvoelt, een verf zonder klonters: achter dit soort producten schuilt vaak dezelfde technologie. High shear mixers, machines die vloeistoffen en poeders met extreme kracht door elkaar jagen, vormen een onopvallende maar onmisbare schakel in de food-, farma-, cosmetica- en chemiesector. Het basisprincipe is decennia oud en wereldberoemd onder zijn merknaam: de Ultra-Turrax. Maar de weg van laboratoriumtafel naar productievloer loopt via machines die dat principe elk op hun eigen manier vertalen naar de praktijk.
De kern van elke high shear mixer is een rotor-statorkop: twee concentrische cilinders die samen een messcherpe scheiding maken tussen ‘grof’ en ‘fijn’. De rotor, meestal voorzien van sleuven of gaten, draait aan hoge snelheid binnenin een vaste stator die op zijn beurt eveneens sleuven of gaten heeft. Tussen beide zit een spleet van slechts enkele tienden van een millimeter.
Wanneer de rotor op toeren komt, ontstaat een sterke onderdruk die het product axiaal naar het centrum van de kop zuigt. Vervolgens slingert de centrifugaalkracht het product radiaal naar buiten, dwars door die nauwe spleet. Precies daar, in dat piepkleine volume, ontstaan de extreme snelheidsgradiënten en de turbulentie die druppels, deeltjes en agglomeraten letterlijk uiteentrekken. Tip-snelheden van 10 tot 50 meter per seconde zijn geen uitzondering. Het resultaat: emulgeren, dispergeren en homogeniseren in een fractie van de tijd die een klassiek roerwerk nodig zou hebben. Als bijkomend voordeel werkt de kop meteen ook als pomp, dankzij het aanzuig-uitpersprincipe.
Dit rotor-statorprincipe is inmiddels een industriestandaard geworden, ongeacht wie de machine bouwt. De term ‘Turrax’ (voluit Ultra-Turrax, een geregistreerd handelsmerk van IKA-Werke) wordt in de praktijk dan ook vaak gebruikt als algemene aanduiding voor dit type mixkop — vergelijkbaar met hoe ‘wasmachine’ en ‘diesel’ ooit merknamen waren voordat ze soortnamen werden.
Wie een nieuwe formulering ontwikkelt, begint zelden op grote schaal. De Hypromix LR-50SB en zijn grotere broer de LR-150SB zijn daarvoor gebouwd: mobiele, top-entry batchmixers met een elektrische kophefinrichting, bestemd voor kleine volumes van 40 tot 150 liter. Beide machines draaien op hetzelfde rotor-statorprincipe als de Turrax, met een vaste, gesleufde rotor-en-statorset die tot 2.900 toeren per minuut haalt en tip-snelheden tot 15 meter per seconde produceert.
Wat deze machines onderscheidt van een laboratoriumopstelling, is de combinatie van precisie en robuustheid. De as is voorzien van een sealed bearing en een afdichtbus, waardoor de mixer ook onder vacuüm betrouwbaar functioneert — een vereiste in bijvoorbeeld de farma- en cosmetica-industrie. Waterkoeling houdt de machine stabiel tijdens intensief gebruik, en een optionele LCD-besturing in vijf talen maakt instellingen reproduceerbaar: cruciaal wanneer een receptuur straks van de proefbank naar de fabriekshal moet worden opgeschaald. Kortom, de LR-serie is geen speelgoed voor het lab, maar een volwaardige kleinschalige productiemachine die dezelfde fysica hanteert als zijn grote industriële neven.
Waar de LR-serie zich toespitst op kleine batches, speelt de AE ADSB in een heel andere liga. Deze top-entry high shear mixer, ontwikkeld door het Britse Advanced Engineering (AE Mixers), bedient batches van 25 tot 5.000 liter en is daarmee geschikt voor volwaardige industriële productie.
Ook hier draait alles om een rotor die op hoge snelheid in een vaste stator ronddraait, het product de mengkamer intrekt en het er vervolgens met kracht doorheen perst. Het grote verschil zit in de flexibiliteit van de kop. Terwijl de LR-serie met één vaste rotor-statorset werkt, biedt de ADSB een hele bibliotheek aan verwisselbare koppen: van een general purpose head met rijen gaten voor dikke oplossingen en slurries, tot een enkele of dubbele ‘castle head’ voor emulsies en pigmentdispersies in uiteenlopende viscositeitsklassen. Eén machine kan zo, simpelweg door de kop te verwisselen, van functie wisselen zonder dat de rest van de installatie hoeft te veranderen.
Een tweede kenmerk is de ‘sealed bearing’-constructie: de aandrijfas loopt binnen een beschermbuis met afgedichte lagers, wat de machine bijzonder geschikt maakt voor abrasieve producten en voor vaten met een beperkte toegankelijkheid. Alle productcontactdelen zijn uitgevoerd in RVS 316, en de mixer is — nuttig voor wie al apparatuur van een ander merk in gebruik heeft — vrijwel volledig uitwisselbaar met bestaande installaties van andere fabrikanten.
Wat deze drie voorbeelden vooral duidelijk maakt, is dat het onderscheid tussen ‘een Turrax’ en ‘een high shear batchmixer’ grotendeels kunstmatig is. Het fysische principe — een nauwe spleet tussen rotor en stator, hoge tipsnelheden, extreme afschuifkrachten — is in alle gevallen identiek. Het verschil zit in de engineering eromheen: de schaal van de batch, de mate van configureerbaarheid van de kop, en de mate waarin de machine bestand is tegen vacuüm, abrasieve producten of beperkte toegankelijkheid.
Voor R&D-afdelingen en kleinschalige productie volstaat een compacte, mobiele oplossing zoals de LR-50SB of LR-150SB, met de nadruk op reproduceerbaarheid tussen laboratorium en opschaling. Voor grootschalige, industriële productie met wisselende producteisen biedt een machine als de ADSB juist de flexibiliteit en robuustheid die daarbij hoort. De keuze tussen beide is dan ook zelden een technologische vraag — het achterliggende principe blijft hetzelfde — maar vooral een vraag van schaal, toepassing en procescondities.
Het geheim achter een perfecte emulsie
