Онлайнвискозиметри с високо срязванепредоставят прецизни измервания на вискозитета в реално време директно в производствените линии. За ненютонови течности като шампоан и балсам, които проявяват поведение на разреждане при срязване, където вискозитетът спада под действието на потока, техните критични предимства се крият в улавянето на динамичните свойства на потока, които традиционните лабораторни инструменти пропускат.
Каквоis tВискозитетътoШампоан?
Вискозитетът, научно дефиниран като съпротивлението на течността на вътрешен поток, е недвусмислено критичен атрибут на качеството (ККА) при производството на продукти за лична хигиена, особено шампоан и балсам за коса. Това физическо свойство определя стабилността, текстурата, сензорното възприятие и цялостната производителност на продукта по време на дозиране и употреба. Докато вискозитетът осигурява мярка за гъстота. За сложни химични формули като шампоан и балсам.
хомогенизиране на производството на шампоан
*
Изтъняване при срязване, псевдопластичност и тиксотропия
За разлика от нютоновите флуиди, като например водата, където вискозитетът остава постоянен, независимо от приложената сила на срязване, вискозитетът на сложни водни повърхностноактивни системи, като шампоан и балсам, е силно променлив и зависи изцяло от приложената скорост на срязване. Тази определяща характеристика ги класифицира катоНенютонови флуидиНай-подходящото наблюдавано поведение еСрязване при изтъняване, известна още като псевдопластичност, където видиматавискозитет на шампоананамалява драстично с увеличаване на скоростта на срязване. Това свойство е умишлено заложено в дизайна на продукта: формулата трябва да поддържа висок вискозитет (ниско съпротивление на потока), за да остане стабилна в бутилката и да прилепва към ръката (среда с ниско срязване), но трябва незабавно да спада във вискозитета си (висок поток), когато се стиска, изпомпва или разнася по косата (среда с високо срязване).
Освен това, много сгъстени емулсии и гелове за лична хигиена, включително някои балсами и лосиони, проявяват зависимо от времето реологично поведение, известно като тиксотропия. Тиксотропните материали изтъняват при срязване, но изискват определено време, за да възстановят първоначалната си структура с по-вискозен слой след отстраняване на напрежението.
Преодоляване на ограниченията на измерването
Недостатъци на традиционните лабораторни (офлайн) методи за вискозиметрия
Разчитането на традиционни лабораторни методи за сложни ненютонови флуиди въвежда системна неефективност и рискове. Ръчното вземане на проби и лабораторните тестове по своята същност водят до значителни забавяния във времето, превръщайки осигуряването на качеството в реактивна стъпка за корекция след процеса. По време на това забавяне цяла партида може да продължи надолу по веригата, само за да бъде отхвърлена часове по-късно. Освен това, повечето стандартни лабораторни вискозиметри измерват вискозитета при ниски или неконтролирани скорости на срязване, което води до данни, които са ирелевантни за среди с високо срязване, открити в реактори, помпи и преносни линии. Това е особено изтощително за силно...изтъняване при срязванепродукти. В допълнение към това,тиксотропенХарактерът на много формулировки означава, че показанията на вискозитета са силно чувствителни към боравенето с пробата и времето, изминало от момента, в който флуидът е претърпял напрежение при смесване, което води до лоша повторяемост и несъответствия между партидите. И накрая, процесът на ръчно вземане на проби носи присъщи рискове от замърсяване, процедурни несъответствия и човешка грешка, всички от които изкривяват резултатите и увеличават производствените разходи.
Вграден вискозиметър с високо срязване
За да заобиколи тези фундаментални ограничения, индустрията все повече приемавградени ултра-срязващи вискозиметриТези инструменти предлагат непрекъснато измерване на вискозитета в реално време директно в производствената линия. Този преход към непрекъснато събиране на данни позволява динамично регулиране на условията на процеса въз основа на обратна връзка за вискозитета в реално време, което е от съществено значение за осигуряване на консистентност на продукта, оптимизиране на производствения капацитет и значително намаляване на разхищението на материали. Интегрирането на тези сензори впроцес на производство на шампоанфундаментално трансформира контрола на качеството от функция за тестване в активна функция за контрол на процеса.
Ултра срязващ вискозиметър Lonnmeter
Лонметърътвграден ултра-срязващ вискозиметърРаботи на принципа на вибрациите. Сензорният елемент е здрава, пръчковидна структура, която вибрира торсионно по централната си ос с фиксирана резонансна честота. Докато елементът движи флуида по повърхността си, той губи кинетична енергия поради вътрешното съпротивление на флуида, известно като вискозни сили на съпротивление. Степента на загуба на енергия или механично затихване е пряко пропорционална на вискозитета на флуида: по-високият вискозитет води до по-голямо съпротивление и по-голямо разсейване на енергия. Електронните компоненти на сензора откриват тази загуба на енергия и предавателят обработва сигнала в ясна, точна и в реално време стойност на вискозитета. Това използване на торсионен резонатор е много предимство, тъй като прави сензора по своята същност стабилен, по-добре изолиран от външни вибрации и чувствителен предимно само към дисипативните вискозни сили на флуида.
Технически спецификации и работен обхват
Устройството Lonnmeter демонстрира стабилна инженерна разработка, необходима за взискателни индустриални среди, осигуряваща надеждност, прецизност и химическа съвместимост.
Таблица: Технически спецификации на вискозиметъра Lonnmeter Ultra Shear
| Параметър | Спецификация/Диапазон | Приложимост към производството на лични грижи |
| Диапазон на вискозитет | 1 - 1 000 000 cP | Достатъчно за покриване на суровини (разредени с вода) до силно концентрирани, високовискозни готови продукти. |
| Точност | ±2% ~5% | Осигурява прецизен контрол на качеството, необходим за висококачествени химически формулировки и стриктно спазване на CQA. |
| Повторяемост | ±1% ~ ±2\% | От решаващо значение за постигане на стриктна съгласуваност между партидите и спазване на строгите регулаторни и потребителски стандарти. |
| Оперативна надеждност | IP65, Взривобезопасен (Ex dIIBT6) | Подходящ за измиване, тежки условия и опасни зони, често срещани при химическа обработка. |
| Изход/Интерфейс | Вискозитет 4 - 20 mADC / RS485 | Стандартни индустриални резултати забезпроблемна интеграция със DCS/SCADA системии PLC-ове. |
| Контакт с материали | 316 L, тефлон, хастелой | Осигурява устойчивост на корозия срещу водни разтвори на повърхностноактивни вещества, сгъстители и регулатори на pH. |
Научете повече за измервателите на плътност
Още онлайн измервателни уреди за процеси
Стратегическо внедряване в производствените линии
Цялостен преглед на производствения процес на шампоан/балсам
Theпроцес на производство на шампоан/балсаме многоетапна последователност, предназначена да осигури равномерно разпределение на съставките и стабилно образуване на крайната емулсия. Основните стъпки включват: Подготовка на суровините (пречистване, нагряване, предварително разтваряне на твърди вещества); Смесване, реакция и емулгиране (последователно добавяне на повърхностноактивни вещества, кондициониращи агенти и модификатори на вискозитета); Хомогенизиране (смесване с високо налягане за стабилизиране на емулсията и включване на крайни добавки като аромати и оцветители); Контрол на качеството; и накрая, Пълнене и опаковане. Контролът на вискозитета не е единична проверка на качеството, а динамично, непрекъснато изискване, обхващащо множество етапи.
Идентифициране на ключови точки за измерване в линиите за шампоан/балсам за контрол на вискозитета
Стратегическо разположение навграден вискозиметър за срязванее от съществено значение за създаването на ефективни системи за управление със затворен контур. Целта е да се наблюдават промените в CQA мигновено по време на фазите, където корекция е все още осъществима, предотвратявайки напредъка на отклоненията в качеството. Идентифицирани са три критични точки за мониторинг:
| Етап на процеса | Обосновка на измерването | Необходимо контролно действие / контур |
| P-1: Добавяне на сгъстител/сол след обработка (първична контролна точка) | Измерва моменталната корекция на структурата на мицеларната мрежа, потвърждавайки незабавния ефект на модификаторите на вискозитета. | Внедряване на PID управление със затворен контур за прецизно дозиране на електролитен (солен) разтвор или химикали за регулиране на pH в реално време. Това е от решаващо значение за избягване на рязкото намаляване на вискозитета, свързано с превишаване на максимума на параболичната "крива на солта". |
| P-2: Изход на резервоара за предварителна хомогенизация/задържане | Следи дългосрочната стабилност, осигурявайки правилното тиксотропно възстановяване и консистенция на насипния продукт преди окончателното смесване и обработката с високо срязване. | Регулиране на времето за задържане на партидата или остатъчната интензивност на смесване. Осигурява стабилна структура на основната емулсия преди продължаване, предотвратявайки високо натоварване на оборудването от прекалено вискозен продукт. |
| P-3: Трансфер на крайния продукт (линия за предварително пълнене) | Осигурява окончателно валидиране на консистенцията на продукта, като гарантира, че реологичните свойства отговарят на изискванията за автоматизирани машини за пълнене (характеристики на течливост) и употреба от потребителите (дозиране). | Високопрецизен контрол на качеството на шибъра: автоматично отклоняване на нестандартен продукт към резервоар за преработка или задействане на незабавни корекции на дебита на обемната машина за пълнене. |
Последователното наблюдение на вискозитета през целия процес, особено в P-2 и P-3, осигурява неразрушително потвърждение на структурата на готовата емулсия. По време на хомогенизацията много емулсии претърпяват значително увеличение на вискозитета с намаляване на размера на капките, а величината на това увеличение служи като надежден индикатор за цялостното качество и стабилност на емулсията. Мониторингът в реално време помага да се определи желаната крайна точка на смесване/блендиране и позволява адаптивни настройки на параметри като интензитет или време на разбъркване. Тази възможност измества контрола на качеството от идентифициране на дефекти в продукта към активно предотвратяване на проблеми като фазово разделяне или образуване на крем, което в крайна сметка удължава срока на годност.
Контрол със затворен контур и модулация на вискозитета
Как да контролираме вискозитета на шампоана и реологията на балсама
Контрол върхувискозитет на шампоанаРеологията на балсама се постига чрез прецизно управление на множество взаимодействащи фактори, включително вида и концентрацията на повърхностноактивни вещества, концентрацията на добавени полимери или сгъстители, температурата, нивата на pH (които влияят на взаимодействията на зарядите) и концентрацията на електролити, като например сол. От тези методи добавянето на соли често е най-рентабилният и често използван механизъм за модулиране на вискозитета в повърхностноактивни системи на базата на сулфати.
Ролята на електролитите: Разбиране на солната крива и динамиката на мицеларната мрежа
Контролният механизъм, включващ електролити, предимно натриев хлорид, се основава на въздействието на солевите йони върху мицеларната мрежа на водната повърхностноактивна система. Тази връзка е забележително нелинейна, следвайки параболична функция, известна като „крива на солта“. Първоначално малки добавки на сол увеличаватвискозитет на шампоаначрез екраниране на електростатичното отблъскване между главните групи на повърхностноактивните вещества. Това екраниране насърчава растежа и заплитането на мицелите, което води до сгъстяване. Вискозитетът достига пик при оптимална концентрация на електролита; превишаването на тази критична концентрация обаче води до прекомерно разклоняване на мицелите и бърз, рязък спад на вискозитета (изтъняване). Като се има предвид, че индустриално релевантният диапазон за приемлививискозитет на шампоаначесто е тесен сегмент от тази крива (напр. от 3 до 15 Pa/s), поддържането на постоянство в този малък работен прозорец е изключително трудно без измерване в реално време с висока точност.
Механизми за регулиране на вискозитета в реално време: Автоматизирано дозиране и модулация на pH
Разгръщането навграден ултра-срязващ вискозиметърулеснява истинския контрол на процеса в затворен контур. Сензорът мигновено измерва видимия вискозитет на флуида (процесната променлива) и подава тези данни обратно към разпределената система за управление (DCS) или системата за надзорно управление и събиране на данни (SCADA). Ако процесната променлива се отклонява от установената зададена точка (целеви вискозитет), контролерът изпълнява пропорционално-интегрално-производна (PID) верига, активирайки автоматизирана дозираща помпа или дозиращ клапан за инжектиране на изчисления коригиращ агент, като например физиологичен разтвор или регулатор на pH. Този незабавен, базиран на данни отговор е основният механизъм на...Интеграция на процеси и контрол в реално времеТози проактивен контрол предотвратява често срещаната производствена грешка от превишаване на критични реологични параметри – по-специално пика на кривата на солта – като по този начин гарантира целостта на партидата и минимизира високите разходи, свързани с преработката на партидите. Традиционното забавяне на измерването налага консервативно дозиране, което често води до несъответстващ на спецификациите материал, който изисква скъпа повторна обработка или изхвърляне.
Сложности и предизвикателства при определянето на вискозитета на шампоан/балсам
Влиянието на зависимостта от времето (тиксотропия) върху измерването
Значително предизвикателство в индустрията за лична хигиена е управлението на зависимия от времето (тиксотропен) характер на много формули. Тиксотропните течности, като някои кремове и гелове, дават противоречиви данни за вискозитета, ако измерването не е стандартизирано, тъй като стойността на вискозитета се променя въз основа на времето, изминало от последното срязване на материала. Чрез използване на...вграден вискозиметър за изтъняване при срязване, този проблем е смекчен. Сензорът измерва видимия вискозитет при стабилна, постоянна скорост на срязване, определена от технологичния поток. Този подход осигурява непрекъсната, индустриално значима точка от данни, която е далеч по-надеждна и повторяема от периодично вземаните лабораторни проби в състояние на реологично възстановяване след ръчна обработка.
Променливост на суровините и необходимостта от прогнозен мониторинг
Променливостта в качеството на входящите суровини, като например колебания в консистенцията на повърхностноактивните вещества или незначителни вариации в параметрите на процеса (напр. температура, дебит, налягане), може да доведе до непредсказуеми промени във вискозитета на крайния продукт. Непрекъснатият, високочестотен мониторинг чрезвграден вискозиметър за срязванепозволява на оперативните екипи бързо да идентифицират и да отпечатат точното въздействие на специфични партиди суровини върху крайното CQA. Този поток от данни с висока резолюция е от основно значение за интегрирането на усъвършенствани модели за прогнозиране на качеството, потенциално във връзка с други технологии като NIR спектроскопия, за да се поддържа последователност въпреки неизбежната променливост на входните данни.
Оперативна ефективност и обща цена на притежание (TCO)
Намаляване на процента на неуспешни партиди и разхищение на материали
Оперативната обосновка за приеманетовградени ултра-срязващи вискозиметрисе основава на драматични, количествено измерими подобрения в ефективността и контрола на качеството. Внедряването на контрол на вискозитета в реално време трансформира управлението на качеството на партидите от реактивно към прогнозно. Сравними индустриални приложения, където вискозитетът диктува качеството на продукта (напр. полимеризация), са показали, че използването на вградени вискозиметри може да намали процента на откази на партидите донулаТози успех е лесно приложим и в сложната химия на повърхностноактивните вещества. Елиминирането на бракуването на партиди и предотвратяването на продукти, несъответстващи на спецификациите, се изразява директно в значителни икономии на разходи, смекчавайки колосалната загуба на скъпи суровини и междинни продукти.
Намаляване на времето за партиди и откриване на крайни точки
Освен елиминирането на отпадъците, способността навграден вискозиметър за срязванеОсигуряването на незабавно потвърждение на крайните точки на реакцията или смесването радикално подобрява производителността. Вместо да се разчита на предварително дефинирани времена за смесване или да се чака забавянето, свързано с офлайн лабораторната валидация, системата незабавно потвърждава кога е достигнат целевият вискозитет. В производствени среди, използващи подобна технология, е доказано, че това прецизно откриване на крайни точки намалява времето за обработка на партиди с до...2 часаТова спестяване на време позволява на съоръжението да работиповече партиди на ден, като максимизира използването на активите, увеличава общия производствен капацитет без допълнителни капиталови разходи и значително намалява високата консумация на енергия, свързана с продължителните цикли на смесване и нагряване.
Ниска поддръжка и повишена експлоатационна надеждност
Здравата конструкция на сензора, използваща висококачествени материали като неръждаема стомана 316 L, Hastelloy и Teflon, в комбинация с липсата на вътрешни движещи се части, уплътнения или лагери, осигурява максимално време на работа и минимално механично увреждане от химическо въздействие. Освен това, системата е проектирана да бъде фабрично калибрирана и да поддържа своята надеждност, без да е необходимо често и сложно калибриране на място. Тази комбинация от фактори осигурява дългосрочна надеждност на измерването и значително намалява разходите за труд, свързани с поддръжката, допринасяйки значително за ниски...Обща цена на притежание (TCO).
Осигуряване на съответствие с качеството и проследимост
Последователното, висококачествено производство зависи от стриктно спазване на протокола и подробна документация. Тъй като вискозитетът пряко определя стабилността на продукта, срока на годност и експлоатационните характеристики, щателните протоколи за измерване на вискозитета са от съществено значение за съответствие с регулаторните изисквания и задоволяване на очакванията на потребителите.вграден ултра-срязващ вискозиметърСистемата осигурява високочестотно регистриране и събиране на данни през целия производствен цикъл, предлагайки непрекъсната, подробна история на партидите, която надхвърля ограниченията на периодичното дискретно вземане на проби. Тази надеждна история на данните гарантира надеждност.Съответствие с качеството и проследимостза вътрешни одити, подаване на заявления до регулаторните органи и следпродажбено проучване, укрепвайки доверието на потребителите и репутацията на марката.
Безпроблемна интеграция със DCS/SCADA системи
Стандарти за комуникация на данни и спецификации на интерфейса
Стойността на данните за вискозитета в реално време се реализира напълно само когато сензорът е интегриран в автоматизираната инфраструктура на завода.вграден ултра-срязващ вискозиметъре специално проектиран забезпроблемна интеграция със DCS/SCADA системиТой осигурява стандартни индустриални изходи, включително надежден 4-20 mADC аналогов сигнал, който е универсално съвместим за директен вход в пропорционално-интегрално-деривативни (PID) контролери и по-прости контролни контури. Освен това, серийната връзка за данни RS485 осигурява цялостен цифров канал, позволяващ предаването на данни за вискозитет, температура и състояние с висока резолюция за разширени изчисления и история. Тази двойна интерфейсна възможност осигурява гъвкавост както в прости, така и в сложни схеми за автоматизация.
Предимства на централизираното управление на данни за историзиране и анализ на процеси
Интегрирането навграден вискозиметър за срязванеИнтегрирането в разпределената система за управление (DCS) или SCADA системата позволява централизирано събиране, обработка и визуализация на висококачествени реологични данни, наред с други критични параметри на процеса, като температура и налягане. Централизацията предоставя на операторите данни в реално време, приложими в персонализирани табла, което значително подобрява вземането на решения и оперативния контрол. Освен това, централизирането на тези данни за вискозитета в реално време в рамките на архива позволява на екипите за контрол на качеството да извършват цялостен анализ след партидата. Те могат да съпоставят промените във вискозитета с променливостта на съставките, скоростта на бъркалката или термичните събития, поддържайки непрекъснат, подробен запис, необходим за щателно проследяване на партидите и надеждна документация за съответствие.
Интегриране на вискозитета в реално време в IIoT рамки
Инсталирането на непрекъсната система с висока резолюциявграден ултра-срязващ вискозиметърпредставлява повече от просто подобрение на измерванията; това е фундаментална стъпка към приемането на принципите на Индустрия 4.0. Предоставянето на стабилни, високоточни реологични данни в цифров вид (чрез RS485) е в перфектно съответствие с настоящата трансформация към Индустриалния интернет на нещата (IIoT). Този висококачествен поток от данни е от съществено значение за разработването и обучението на усъвършенствани алгоритми за управление и модели за машинно обучение, необходими за прогнозен контрол на качеството и динамична оптимизация на процесите. Чрез интегриране на вискозитета като основен компонент на цялостната архитектура на автоматизация, производственото съоръжение за лична хигиена може да премине от статично управление с фиксирани параметри към гъвкава, динамична оптимизация, гарантирайки, чевискозитет на шампоанаи други реологични цели остават постоянни, независимо от присъщите вариации нагоре по течението или в околната среда.
Производството на ненютонови флуиди като шампоан и балсам за коса изисква прецизен реологичен контрол, който традиционните методи не изискват. Силно се препоръчва мениджърите на производствените операции да дадат приоритет на снабдяването и интеграцията на...вградени ултра-срязващи вискозиметрисъс стандартни DCS/SCADA системи. Тази инвестиция осигурява основния поток от висококачествени данни, необходим за автоматизиран, прогнозен контрол на качеството, осигурявайки дългосрочна консистентност на продукта и осигурявайки необходимата основа за усъвършенствано цифрово производство ипроцес на производство на балсам за косаоптимизация.
