Wat is viscositeit en waarom is het belangrijk bij mengen?

Viscositeit is een van de eerste eigenschappen waar een specialist naar vraagt als u een mengproces wilt verbeteren. Toch wordt het begrip in de praktijk vaak onderschat. Twee producten met hetzelfde volume en dezelfde ingrediënten kunnen zich in een menger totaal verschillend gedragen, puur omdat de één dun is als water en de ander stroperig als honing.

In dit artikel leest u wat viscositeit precies is, waarom het zo’n grote invloed heeft op het mengresultaat en waar u op moet letten bij het kiezen van een mengtechniek.

Wat is viscositeit?

Viscositeit is de weerstand die een vloeistof biedt tegen stromen. Hoe hoger de viscositeit, hoe “dikker” het product aanvoelt en hoe meer kracht er nodig is om het in beweging te brengen en te houden.

In de industrie wordt de dynamische viscositeit meestal uitgedrukt in millipascalseconde (mPa·s), wat gelijk is aan de oudere eenheid centipoise (cP). Ter indicatie: water heeft bij kamertemperatuur een viscositeit van ongeveer 1 mPa·s, olijfolie zit rond de 80 tot 100 mPa·s en honing kan oplopen tot duizenden mPa·s. Pasta’s, crèmes en kitten gaan daar nog ruim overheen.

Waarom viscositeit zo belangrijk is bij mengen

Een menger werkt alleen goed als hij het hele product in beweging krijgt. Bij een dunne vloeistof lukt dat relatief makkelijk: een roerwerk zet een stroming in gang die zich door het hele vat verspreidt. Bij een viskeus product dempt de vloeistof die beweging juist. Buiten de directe omgeving van het roerorgaan staat het product dan nagenoeg stil.

Dat heeft directe gevolgen voor de kwaliteit. U krijgt dode zones langs de wand en onderin het vat, ingrediënten verdelen zich ongelijkmatig en poeders worden slecht opgenomen. Wie ooit klonten bij het mengen van poeders heeft gehad, weet dat een hogere viscositeit dat probleem vaak versterkt.

Laminaire en turbulente stroming

Bij lage viscositeit ontstaat al snel een turbulente stroming: wervelingen die het product snel en grondig door elkaar mengen. Bij hoge viscositeit wordt de stroming laminair. Het product beweegt dan in lagen langs elkaar, zonder dat die lagen zich vanzelf vermengen. In dat geval moet de menger het product letterlijk verplaatsen, vouwen en langs de wand schrapen om een homogeen resultaat te krijgen.

Niet elke vloeistof gedraagt zich hetzelfde

Bij water en de meeste oliën is de viscositeit constant, ongeacht hoe hard u roert. Dat noemen we newtonse vloeistoffen. Veel industriële producten gedragen zich echter anders:

• Afschuifverdunnend (pseudoplastisch): het product wordt dunner naarmate u harder mengt. Denk aan ketchup, veel verven en cosmetische crèmes. Dicht bij het roerorgaan is het product dun, verderop blijft het dik.
• Afschuifverdikkend (dilatant): het product wordt juist dikker bij meer kracht, zoals een geconcentreerd mengsel van maïszetmeel en water.
• Thixotroop: de viscositeit neemt af zolang u mengt en herstelt zich weer als het product stilstaat.
• Met vloeigrens: het product begint pas te stromen boven een bepaalde kracht, zoals tandpasta of mayonaise.

Voor het mengproces maakt dit veel uit. Een menger die in een testopstelling prima werkt, kan in productie tekortschieten omdat het product op een andere plek in het vat een heel andere viscositeit heeft.

Temperatuur en viscositeit

Bij de meeste vloeistoffen daalt de viscositeit als de temperatuur stijgt. Dat biedt kansen: verwarmen kan een lastig mengproces soms aanzienlijk vereenvoudigen. Het werkt ook andersom. Een product dat tijdens het proces afkoelt, kan halverwege flink dikker worden. Daarnaast levert mengen zelf warmte op, vooral bij hoge afschuifkrachten. Houd daar rekening mee bij temperatuurgevoelige producten.

Welke mengtechniek past bij welke viscositeit?

Er zijn geen harde grenzen, want het juiste antwoord hangt ook af van het procesdoel, het volume en de overige producteigenschappen. Grofweg geldt het volgende:

• Lage viscositeit: snellopende roerwerken met een propeller of turbine zorgen voor krachtige circulatie door het hele vat.
• Middelhoge viscositeit: grotere, langzamer draaiende roerorganen of een combinatie van circulatie en een hoge-afschuifmenger.
• Hoge viscositeit: ankerroerwerken met wandschrapers, spiraalroerwerken of combinatiemengers die het product langs de wand en door het vat verplaatsen.
• Pasta’s en zeer dikke producten: planetaire mengers, kneders of dubbelassige mengers die het product actief vouwen en kneden.

Moeten er ook poeders worden opgenomen of deeltjes worden verkleind? Dan speelt ook het verschil tussen mengen, dispergeren en homogeniseren mee. Daarover leest u meer in ons artikel wat is het verschil tussen mengen, dispergeren en homogeniseren.

Tips voor uw eigen proces

• Laat de viscositeit van uw product meten, bij voorkeur bij de temperatuur waarop u daadwerkelijk mengt.
• Kijk niet alleen naar het eindproduct, maar ook naar de viscositeit tijdens het proces. Die verandert vaak als u poeders, verdikkers of andere fasen toevoegt.
• Vraag bij opschaling altijd een test aan met uw eigen product. Het gedrag in een bekerglas zegt weinig over een vat van duizenden liters.
• Kies een menger op basis van het zwaarste moment in uw proces, niet op basis van de beginsituatie.

Veelgestelde vragen over viscositeit

Conclusie

Viscositeit bepaalt hoe uw product stroomt, hoeveel energie er nodig is en welke menger het beste resultaat geeft. Wie de viscositeit van zijn product kent, inclusief het gedrag bij verschillende temperaturen en mengsnelheden, voorkomt dode zones, klonten en wisselende kwaliteit.