U proizvodnji emulzija, kontrola kvaliteta direktno određuje performanse proizvoda, rok trajanja i zadovoljstvo kupaca. Jedan od najvažnijih parametara u ovom procesu jeviskoznost emulzijeČak i male fluktuacije viskoznosti mogu dovesti do problema poput razdvajanja faza, nekonzistentne teksture ili neispunjavanja zahtjeva krajnje upotrebe.
Ovo rješenje se fokusira na to kakolinijski emulzijski viskozimetrirješavanje izazova u cijeloj kontroli procesa, osiguravajući dosljednostviskoznost emulzijeu kontinuiranoj proizvodnji i pretvaranju reaktivne kontrole kvalitete u proaktivno upravljanje procesima.
Šta su emulzije?
Emulzija je heterogena smjesa dvije nemješljive tekućine (npr. ulja i vode), gdje je jedna tekućina (disperzna faza) razbijena na sitne kapljice i suspendirana u drugoj (kontinuiranoj fazi). Ova stabilnost smjese oslanja se na emulgatore - tvari koje smanjuju površinsku napetost između dvije faze i sprječavaju spajanje kapljica.
Ključne karakteristike emulzija koje se direktno vežu zaviskoznost emulzijeuključuju:
- Fazni sastavOdnos dispergovane i kontinuirane faze direktno utiče na viskoznost (npr. veći sadržaj ulja u emulziji ulja i vode povećavaviskoznost emulzije ulja i vode).
- Veličina kapljiceManje kapljice stvaraju veće trenje između faza, što dovodi do veće viskoznosti; veće, agregirane kapljice smanjuju viskoznost i signaliziraju nestabilnost.
- Vrsta i koncentracija emulgatoraRazličiti emulgatori (npr. surfaktanti, polimeri) mijenjaju međufazni sloj oko kapljica, što zauzvrat mijenja svojstva tečenja emulzije (a time i njenu viskoznost).
Vrste emulzija
Razumijevanjevrste emulzijaje ključno za odabir pravogemulzijski viskozimetar, jer svaka vrsta ima jedinstveno ponašanje viskoznosti i proizvodne zahtjeve. Najčešće klasifikacije uključuju:
Po faznom sastavu
- Emulzije ulja u vodi (O/W)Kontinuirana faza je voda, a disperzna faza je ulje (npr. mlijeko, hidratantne kreme za lice). Ove emulzije obično imaju niževiskoznost emulzije ulja i vodeu poređenju sa vrstama V/U, jer je voda manje viskozna od većine ulja.
- Emulzije voda-u-ulju (W/O)Kontinuirana faza je ulje, a disperzna faza je voda (npr. maslac, motorno ulje). Njihovaviskoznost emulzijeje često veći zbog gušće kontinuirane uljne faze.
- Višestruke emulzijeSložene smjese poput ulja u vodi u ulju (O/W/O) ili vode u ulju u vodi (W/O/W) (npr. farmaceutski proizvodi s kontroliranim oslobađanjem). One imaju slojevite profile viskoznosti koji zahtijevaju precizno praćenje u stvarnom vremenu kako bi se izbjegao fazni raspad.
- MakroemulzijeVeličine kapljica kreću se od 0,1 do 10 μm; neprozirne su i imaju relativno stabilnu viskoznost ako se pravilno formuliraju.
- MikroemulzijeVeličine kapljica < 0,1 μm; prozirne su i imaju nižuviskozna emulzijazbog minimalne interakcije kapljica.
- NanoemulzijeVeličine kapljica 10–100 nm; one uravnotežuju stabilnost i viskoznost, što ih čini uobičajenim u visokoučinkovitim kozmetičkim i farmaceutskim proizvodima.
Po veličini kapljice
Metode obrade emulzija – Kako se prave emulzije?
Proizvodnja emulzije je višestepeni proces gdje svaka faza utiče na konačni proizvod.viskoznost emulzije; konzistentna obrada je moguća samo uz povratne informacije o viskoznosti u realnom vremenu. Tipičan radni tok uključuje:
Prethodna obrada
- Priprema sirovinaMjerenje i zagrijavanje ulja, vode i emulgatora do ciljane temperature (obično 50–80°C) radi smanjenja viskoznosti i poboljšanja mješljivosti. Varijacije temperature ovdje mogu uzrokovati rane promjene viskoznosti, pa je uparivanje...viskozna emulzijaMonitor sa temperaturnim senzorom je ključan.
- DeaeracijaUklonite mjehuriće zraka iz sirovina, jer zarobljeni zrak smanjuje izmjerenu viskoznost i dovodi do netačnih očitanja (a time i loše kontrole kvalitete).
Emulgiranje (osnovna faza)
Ovaj korak razbija dispergovanu fazu na sitne kapljice i miješa je s kontinuiranom fazom - primarnim pokretačem konačnogviskoznost emulzije ulja i vode:
- Miješanje velikom brzinom smicanjaKoristi rotor-stator miksere za generiranje intenzivnog smicanja; veće brzine smicanja smanjuju veličinu kapljica i povećavaju viskoznost (do određene tačke, nakon koje daljnje smicanje ima minimalan učinak).
- HomogenizacijaKoristi homogenizatore visokog pritiska (10–100 MPa) za stvaranje ujednačenih kapljica; ovaj korak je uobičajen u mljekarskoj i farmaceutskoj industriji, gdje se postiže konzistentnost...viskoznost emulzijenije predmet pregovora.
- Ultrazvučna emulgacijaKoristi zvučne valove za razbijanje kapljica; idealno za nanoemulzije, gdje precizna kontrola viskoznosti sprječava agregaciju kapljica.
- HlađenjeSnizite temperaturu emulzije na sobnu temperaturu ili temperaturu skladištenja; viskoznost se često povećava kako se emulzija hladi, tako da praćenje na liniji osigurava da ostane u okviru specifikacija.
- Ugradnja aditivaDodajte konzervanse, mirise ili aktivne sastojke; oni mogu promijeniti viskoznost (npr. zgušnjivači povećavajuviskozna emulzija), što zahtijeva hitne prilagodbe.
- FiltracijaUklonite velike čestice ili neemulgirane kapljice; nagli pad viskoznosti ovdje može ukazivati na začepljenje filtera ili razdvajanje faza.
Naknadna obrada
Osnove stabilnosti emulzije
*
Izazovi u određivanju viskoznosti kontinuiranih emulzija
Za procesne inženjere i tehničke stručnjake, kontinuiranoviskoznost emulzijePraćenje se suočava s jedinstvenim preprekama koje tradicionalni alati (npr. offline viskozimetri, staklene kapilarne cijevi) ne mogu prevladati. Ovi izazovi uključuju:
- Vrijeme kašnjenja kod testiranja van mrežeOffline metode zahtijevaju uzorkovanje, transport i analizu uzoraka – proces koji traje 15–60 minuta. U kontinuiranoj proizvodnji, ovo kašnjenje znači da se problemi s viskoznošću otkrivaju prekasno da bi se sačuvale cijele serije, što dovodi do skupog otpada.
- Distorzija uzorkaPrilikom uzorkovanja sa proizvodne linije,viskoznost emulzije ulja i vodepromjene zbog gubitka temperature, smanjenja brzine smicanja ili koalescencije kapljica. Laboratorijsko očitanje stoga ne odražava stvarnu viskoznost u liniji, što dovodi do netačnih podešavanja procesa.
- Surovi proizvodni usloviProizvodnja emulzija često uključuje visoke temperature (< 450°C, prema uobičajenim industrijskim specifikacijama), visoke pritiske (> 10 MPa u nekim slučajevima) i korozivne sastojke (npr. kisele vodene faze). Tradicionalni senzori ovdje brzo otkazuju, jer im nedostaje robusna zaštita ili kompatibilnost materijala.
- Ne-Newtonsko ponašanje fluidaVećina emulzija nije Newtonova - njihoveviskozna emulzijamijenja se s brzinom smicanja (npr. emulzije za razrjeđivanje smicanjem postaju tanje kako se smicanje povećava). Offline viskozimetri testiraju pri fiksnim brzinama smicanja, tako da ne mogu uhvatiti dinamičke promjene viskoznosti koje se javljaju u pumpama, mikserima ili cjevovodima.
- Održavanje i uklanjanje zaprljanja senzoraEmulzije mogu ostaviti ostatke na površinama senzora, posebno ako sadrže čvrste materije (npr. kozmetiku punu čestica). Ovo zagađenje vremenom iskrivljuje očitanja, a senzori koji zahtijevaju često rastavljanje radi čišćenja remete proizvodnju.
Lonnmeter vibracijski viskozimetar – linijsko rješenje za viskoznost emulzija
Da bi se riješili gore navedeni izazovi,Lonnmeter linijski procesni viskozimetarje posebno dizajniran za kontinuiranoviskoznost emulzijepraćenje. To je vodeći izbor za proizvođače emulzija jer kombinuje robusne performanse, prilagodljivost specifičnu za emulzije i mogućnosti kontrole u realnom vremenu - što je ključno za timove za upravljanje proizvodnjom fokusirane na kvantificirana poboljšanja.
Ključni parametri (prilagođeni za proizvodnju emulzija)
Specifikacije Lonnmetra direktno rješavaju izazove praćenja viskoznosti emulzije, osiguravajući tačnost i pouzdanost u teškim ili dinamičkim uslovima:
| Parametar | Specifikacija | Zašto je to važno za emulzije |
| Raspon viskoznosti | 1 – 1.000.000 cP | Pokriva svevrste emulzija(od mikroemulzija niske viskoznosti do krema V/U visoke viskoznosti). |
| Tačnost | ±3,0% | Osiguravaviskoznost emulzijeostaje unutar strogih specifikacija kvalitete (npr. ±5% za farmaceutske emulzije). |
| Ponovljivost | ±1% | Eliminiše nekonzistentna očitavanja uzrokovana fluktuacijama kapljica emulzije. |
| Otpornost na temperaturu | < 450°C | Otporan na korake emulgiranja na visokim temperaturama (npr. industrijska proizvodnja maziva). |
| Raspon pritiska senzora | < 6,4 MPa (prilagođeno za >10 MPa) | Prilagođava se linijama za homogenizaciju visokog pritiska, gdjeviskoznost emulzije ulja i vodeje kritično. |
| Materijal | Nehrđajući čelik 316 (standardno) | Otporan je na koroziju uzrokovanu kiselim ili alkalnim emulzijskim fazama, sprječavajući degradaciju senzora. |
| Nivo zaštite | IP68 (senzor) / IP67 (elektronika) | Štiti od vode, prašine i prskanja emulzije u neurednim proizvodnim okruženjima. |
| Standard za zaštitu od eksplozije | ExdIIBT4 | Sigurno za upotrebu u petrohemijskim ili emulzionim linijama na bazi rastvarača (npr. emulgatori za naftna polja). |
| Vrijeme odziva signala | 5s | Zabilježava brze promjene viskoznosti (npr. tokom dodavanja emulgatora) i pokreće trenutna podešavanja. |
| Izlaz | 4 – 20 mADC (viskoznost/temperatura) + Modbus | Integrira se s PLC-ima ili SCADA sistemima za automatsku kontrolu procesa i evidentiranje podataka. |
Princip rada – Dizajniran za ponašanje protoka emulzije
Princip rada Lonnmetra uzima u obzir ne-Newtonovu i dinamičku prirodu emulzija, osiguravajući tačnostviskozna emulzijaočitavanja bez prekida proizvodnje:
- Konusni senzor viskozimetra oscilira aksijalno na fiksnoj frekvenciji. Kako emulzija teče preko senzora, dolazi do smicanja fluida - oponašajući brzine smicanja koje se nalaze u stvarnim proizvodnim linijama (npr. pumpe, mikseri).
- Promjene uviskoznost emulzijemijenjaju energiju koja se gubi tokom oscilacije: veća viskoznost stvara veći otpor, povećavajući gubitak energije; niža viskoznost smanjuje otpor.
- Elektronsko kolo senzora detektuje ovaj gubitak energije, pretvara ga u vrijednost viskoznosti i prenosi podatke u realnom vremenu (putem 4–20 mADC ili Modbusa).
- Za razliku od tradicionalnih viskozimetara, nema pokretnih dijelova, zaptivki ili ležajeva. Ovaj dizajn eliminira onečišćenje od ostataka emulzije (nema pukotina za nakupljanje) i smanjuje održavanje - što je ključno za kontinuiranu proizvodnju 24/7.
Saznajte više o mjeračima gustoće
Više online procesnih mjerača
Prednosti linijskog emulzijskog viskozimetra (Lonnmetra) za proizvođače emulzija
Za odjele i inženjere za optimizaciju procesa, Lonnmeter pruža opipljive, mjerljive koristi koje direktno poboljšavaju kvalitet, efikasnost i isplativost - sve usmjereno na precizno...viskoznost emulzijekontrola:
Prilagodljivost specifična za emulziju
- Rukuje ne-Newtonovim fluidimaSmicanjem emulzije pri brzinama smicanja unutar linije, obezbjeđuje se preciznoviskoznost emulzije ulja i vodeočitanja koja odgovaraju stvarnim proizvodnim uslovima, a ne samo laboratorijskim postavkama.
- Otporan na teške usloveNehrđajući čelik 316, IP68 zaštita i tolerancija na visoke temperature/pritisak znače da pouzdano radi u svim okruženjima za proizvodnju emulzija, od prerade hrane (zahtjevi za čišćenje na licu mjesta) do petrokemije (eksplozivne atmosfere).
- Eliminiše otpad u serijamaTrenutna očitanja viskoznosti omogućavaju operaterima da prilagode parametre (npr. dozu emulgatora, brzinu smicanja) u sekundama - prije nego što se proizvede neusklađena emulzija.
- Osigurava konzistentnostPonovljivost od ±1% znači da svaka serija ima istiviskozna emulzija, smanjujući pritužbe kupaca i ponovni rad.
- Smanjuje ručni radNema više ručnog uzorkovanja ili laboratorijske analize – oslobađajući tehničare za zadatke veće vrijednosti.
- Automatizira prilagođavanja procesaIntegrira se s PLC-ima za automatsko podešavanje parametara (npr. povećanje pritiska homogenizatora ako viskoznost padne) — minimizirajući ljudske greške i osiguravajući konzistentnost 24/7.
- Zapisuje podatke o viskoznostiModbus izlazne memorijeviskoznost emulzijei podatke o temperaturi, što je ključno za usklađenost s propisima (npr. zahtjevi FDA za farmaceutske emulzije) ili analizu uzroka (npr. praćenje zašto je viskoznost porasla u posljednjoj smjeni).
- Okida alarmeTrenutni alarmi upozoravaju operatere na viskoznost izvan specifikacija, sprječavajući skupe zastoje ili kvarove serije.
Kontrola kvalitete u stvarnom vremenu
Operativna efikasnost
Sljedivost podataka i usklađenost
Ako je vaš tim za proizvodnju emulzija spreman za prelazak sa reaktivnog na proaktivni procesviskoznost emulzijekontrola - i smanjenje otpada, poboljšanje kvalitete i povećanje efikasnosti - vrijeme je da zatražite ponudu za linijski Lonnmeteremulzijski viskozimetarZatražite ponudu već danas kako biste započeli s optimizacijom kontrole kvalitete formulacije emulzije i dobili dosljednuviskoznost emulzije ulja i vodevaši kupci očekuju.
