Při výrobě emulzí přímo určuje kontrola kvality výkon produktu, trvanlivost a spokojenost zákazníků. Jedním z nejdůležitějších parametrů v tomto procesu jeviskozita emulzeI malé výkyvy viskozity mohou vést k problémům, jako je fázová separace, nekonzistentní textura nebo nesplnění požadavků konečného použití.
Toto řešení se zaměřuje na to, jakŘadové emulzní viskozimetryřešit problémy v celém řízení procesů a zajistit konzistentníviskozita emulzev nepřetržité výrobě a přeměně reaktivní kontroly kvality na proaktivní řízení procesů.
Co jsou emulze?
Emulze je heterogenní směs dvou nemísitelných kapalin (např. oleje a vody), kde jedna kapalina (disperzní fáze) je rozdělena na drobné kapičky a suspendována v druhé kapalině (kontinuální fázi). Tato stabilita směsi závisí na emulgátorech – látkách, které snižují povrchové napětí mezi oběma fázemi a zabraňují shlukování kapiček.
Klíčové vlastnosti emulzí, které se přímo vážou naviskozita emulzezahrnout:
- Fázové složeníPoměr dispergované a spojité fáze přímo ovlivňuje viskozitu (např. vyšší obsah oleje v emulzi olej-voda zvyšujeviskozita emulze olej-voda).
- Velikost kapkyMenší kapičky vytvářejí větší tření mezi fázemi, což vede k vyšší viskozitě; větší, agregované kapičky snižují viskozitu a způsobují nestabilitu signálu.
- Typ a koncentrace emulgátoruRůzné emulgátory (např. povrchově aktivní látky, polymery) mění mezifázovou vrstvu kolem kapiček, což následně mění tokové vlastnosti emulze (a tím i její viskozitu).
Druhy emulzí
Porozuměnítypy emulzíje zásadní pro výběr správnéhoemulzní viskozimetr, protože každý typ má jedinečné viskozitní chování a výrobní požadavky. Mezi nejběžnější klasifikace patří:
Podle fázového složení
- Emulze olej ve vodě (O/W)Spojitou fází je voda a dispergovanou fází je olej (např. mléko, hydratační krémy na obličej). Tyto emulze mají obvykle nižšíviskozita emulze olej-vodave srovnání s typy voda/olej, protože voda je méně viskózní než většina olejů.
- Emulze voda v oleji (W/O)Spojitá fáze je olej a dispergovaná fáze je voda (např. máslo, motorový olej). Jejichviskozita emulzeje často vyšší kvůli silnější kontinuální olejové fázi.
- Více emulzíSložité směsi jako olej ve vodě v oleji (O/W/O) nebo voda v oleji ve vodě (W/O/W) (např. léčiva s řízeným uvolňováním). Tyto směsi mají vrstevnaté viskozitní profily, které vyžadují přesné monitorování v reálném čase, aby se zabránilo fázovému rozpadu.
- MakroemulzeVelikost kapiček se pohybuje od 0,1 do 10 μm; jsou neprůhledné a při správném složení mají relativně stabilní viskozitu.
- MikroemulzeVelikost kapiček < 0,1 μm; jsou průhledné a mají nižšíviskozitní emulzekvůli minimální interakci kapek.
- NanoemulzeVelikost kapiček 10–100 nm; vyvažují stabilitu a viskozitu, díky čemuž jsou běžné ve vysoce účinných kosmetických a farmaceutických přípravcích.
Podle velikosti kapek
Metody zpracování emulzí – Jak se emulze vyrábějí?
Výroba emulze je vícestupňový proces, kde každá fáze ovlivňuje konečný výsledek.viskozita emulze; konzistentní zpracování je možné pouze se zpětnou vazbou o viskozitě v reálném čase. Typický pracovní postup zahrnuje:
Předzpracování
- Příprava surovinZměřte a zahřejte olej, vodu a emulgátory na cílovou teplotu (obvykle 50–80 °C), aby se snížila viskozita a zlepšila mísitelnost. Kolísání teplot v tomto případě může způsobit předčasné změny viskozity, proto je vhodné spárovatviskozitní emulzemonitor s teplotním senzorem je zásadní.
- OdvzdušněníOdstraňte vzduchové bubliny ze surovin, protože zachycený vzduch snižuje naměřenou viskozitu a vede k nepřesným výsledkům (a tím i ke špatné kontrole kvality).
Emulgace (jádrová fáze)
Tento krok rozděluje dispergovanou fázi na drobné kapičky a mísí ji se spojitou fází – primárním faktorem konečnéviskozita emulze olej-voda:
- Vysokorychlostní smykové mícháníVyužívá rotorově-statorové míchačky k vytvoření intenzivního smyku; vyšší smykové rychlosti snižují velikost kapek a zvyšují viskozitu (do určitého bodu, po kterém má další smyk minimální vliv).
- HomogenizacePoužívá vysokotlaké homogenizátory (10–100 MPa) k vytvoření rovnoměrných kapiček; tento krok je běžný v mlékárenském a farmaceutickém průmyslu, kde je zajištěna konzistentníviskozita emulzeje neobchodovatelné.
- Ultrazvuková emulgaceVyužívá zvukové vlny k rozbití kapiček; ideální pro nanoemulze, kde přesná regulace viskozity zabraňuje agregaci kapiček.
- ChlazeníSnižte teplotu emulze na pokojovou nebo skladovací teplotu; viskozita se s ochlazováním emulze často zvyšuje, takže monitorování v rámci procesu zajišťuje, že se udrží v rámci specifikace.
- Začlenění aditivPřidejte konzervační látky, vonné látky nebo aktivní složky; ty mohou změnit viskozitu (např. zahušťovadla zvyšujíviskozitní emulze), což vyžaduje okamžité úpravy.
- FiltraceOdstraňte velké částice nebo neemulgované kapky; náhlý pokles viskozity v tomto místě může naznačovat ucpání filtru nebo fázové oddělení.
Následné zpracování
Základy stability emulzí
*
Problémy při stanovení viskozity kontinuálních emulzí
Pro procesní inženýry a technické experty, kontinuálníviskozita emulzeMonitorování čelí jedinečným překážkám, které tradiční nástroje (např. offline viskozimetry, skleněné kapilární trubice) nemohou překonat. Mezi tyto výzvy patří:
- Zpoždění při offline testováníOffline metody vyžadují odběr, přepravu a analýzu vzorků – proces, který trvá 15–60 minut. V kontinuální výrobě toto zpoždění znamená, že problémy s viskozitou jsou zjištěny příliš pozdě na to, aby se daly zachránit celé šarže, což vede k nákladnému plýtvání.
- Zkreslení vzorkuPři odběru vzorků z výrobní linky,viskozita emulze olej-vodazměny v důsledku ztráty teploty, snížení smykové rychlosti nebo koalescence kapiček. Laboratorní naměřená hodnota tak neodráží skutečnou viskozitu v potrubí, což vede k nesprávným úpravám procesu.
- Drsné výrobní podmínkyVýroba emulzí často zahrnuje vysoké teploty (< 450 °C, dle běžných průmyslových specifikací), vysoké tlaky (v některých případech > 10 MPa) a korozivní složky (např. kyselé vodné fáze). Tradiční senzory zde rychle selhávají, protože jim chybí robustní ochrana nebo materiálová kompatibilita.
- Nenewtonovské chování tekutinVětšina emulzí je nenewtonovských – jejichviskozitní emulzemění se se smykovou rychlostí (např. emulze ředěné smykem se s rostoucím smykem ředí). Offline viskozimetry testují při pevných smykových rychlostech, takže nemohou zachytit dynamické změny viskozity, ke kterým dochází v čerpadlech, míchačkách nebo potrubích.
- Údržba a znečištění senzorůEmulze mohou zanechávat zbytky na povrchu senzorů, zejména pokud obsahují pevné látky (např. kosmetické přípravky plné částic). Toto znečištění časem zkresluje hodnoty a senzory, které vyžadují častou demontáž kvůli čištění, narušují výrobu.
Vibrační viskozimetr Lonnmeter – řešení pro měření viskozity emulzí přímo v potrubí
Aby se řešily výše uvedené výzvy,Lonnmeter inline procesní viskozimetrje navržen speciálně pro nepřetržitéviskozita emulzemonitorování. Je to přední volba pro výrobce emulzí, protože kombinuje robustní výkon, přizpůsobivost specifickou pro emulze a možnosti řízení v reálném čase – což je klíčové pro týmy řízení výroby zaměřené na kvantifikovatelná zlepšení.
Klíčové parametry (přizpůsobené pro výrobu emulzí)
Specifikace Lonnmeteru přímo řeší problémy monitorování viskozity emulzí a zajišťují přesnost a spolehlivost v náročných nebo dynamických podmínkách:
| Parametr | Specifikace | Proč je to důležité pro emulze |
| Rozsah viskozity | 1 – 1 000 000 cP | Zahrnuje všetypy emulzí(od mikroemulzí s nízkou viskozitou až po krémy voda/olej s vysokou viskozitou). |
| Přesnost | ±3,0 % | Zajišťujeviskozita emulzezůstává v rámci přísných specifikací kvality (např. ±5 % u farmaceutických emulzí). |
| Opakovatelnost | ±1 % | Eliminuje nekonzistentní hodnoty způsobené kolísáním kapiček emulze. |
| Teplotní odolnost | < 450 °C | Odolává vysokoteplotním emulgačním krokům (např. výroba průmyslových maziv). |
| Rozsah tlaku senzoru | < 6,4 MPa (na míru > 10 MPa) | Přizpůsobí se vysokotlakým homogenizačním linkám, kdeviskozita emulze olej-vodaje kritické. |
| Materiál | Nerezová ocel 316 (standardní) | Odolává korozi způsobené kyselými nebo alkalickými emulzními fázemi, čímž zabraňuje degradaci senzoru. |
| Úroveň ochrany | IP68 (senzor) / IP67 (elektronika) | Chrání před vodou, prachem a stříkající emulzí v chaotickém výrobním prostředí. |
| Standard pro nevýbušné provedení | ExdIIBT4 | Bezpečné pro použití v petrochemických nebo rozpouštědlových emulzních linkách (např. emulgátory v ropných polích). |
| Doba odezvy signálu | 5s | Zachycuje rychlé změny viskozity (např. během přidávání emulgátoru) a spouští okamžité úpravy. |
| Výstup | 4–20 mADC (viskozita/teplota) + Modbus | Integruje se s PLC nebo SCADA systémy pro automatizované řízení procesů a protokolování dat. |
Princip fungování – navrženo pro chování toku emulze
Princip fungování Lonnmetru zohledňuje nenewtonovskou a dynamickou povahu emulzí a zajišťuje tak přesné měření.viskozitní emulzeodečty bez narušení výroby:
- Kuželový senzor viskozimetru kmitá axiálně s pevnou frekvencí. Jak emulze proudí přes senzor, kapalina je smykově namáhána – napodobuje smykové rychlosti zjištěné ve skutečných výrobních linkách (např. čerpadla, míchačky).
- Změny vviskozita emulzeměnit energii ztrácenou během kmitání: vyšší viskozita vytváří větší odpor, což zvyšuje ztráty energie; nižší viskozita snižuje odpor.
- Elektronický obvod senzoru detekuje tuto ztrátu energie, převádí ji na hodnotu viskozity a přenáší data v reálném čase (přes 4–20 mADC nebo Modbus).
- Na rozdíl od tradičních viskozimetrů nemá žádné pohyblivé části, těsnění ani ložiska. Tato konstrukce eliminuje znečištění zbytky emulze (žádné štěrbiny pro usazování) a snižuje nároky na údržbu – což je zásadní pro nepřetržitou výrobu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
Zjistěte více o hustoměrech
Více online procesních měřičů
Výhody inline emulzního viskozimetru (Lonnmetru) pro výrobce emulzí
Pro oddělení a inženýry optimalizující procesy přináší Lonnmeter hmatatelné a kvantifikovatelné výhody, které přímo zlepšují kvalitu, efektivitu a nákladovou efektivitu – to vše se zaměřením na přesnéviskozita emulzeřízení:
Adaptabilita specifická pro emulzi
- Zvládá nenewtonovské tekutinySmykovým namáháním emulze při inline smykových rychlostech se dosahuje přesnýchviskozita emulze olej-vodahodnoty, které odpovídají skutečným výrobním podmínkám – nejen laboratornímu nastavení.
- Odolává drsným podmínkámNerezová ocel 316, stupeň krytí IP68 a odolnost vůči vysokým teplotám/tlaku znamenají, že spolehlivě funguje ve všech prostředích výroby emulzí, od zpracování potravin (požadavky na čištění na místě) až po petrochemický průmysl (výbušné prostředí).
- Eliminuje plýtvání šaržíOkamžité odečty viskozity umožňují operátorům upravit parametry (např. dávkování emulgátoru, smykovou rychlost) během několika sekund – dříve, než vznikne nekonformní emulze.
- Zajišťuje konzistenciOpakovatelnost ±1 % znamená, že každá šarže má stejnýviskozitní emulze, čímž se snižuje počet stížností zákazníků a nutnost přepracování.
- Snižuje manuální práciKonec ručního odběru vzorků ani laboratorních analýz – technici se tak mohou věnovat úkolům s vyšší hodnotou.
- Automatizuje úpravy procesůIntegruje se s PLC pro automatické úpravy parametrů (např. zvýšení tlaku homogenizátoru, pokud klesne viskozita) – minimalizuje lidské chyby a zajišťuje konzistenci 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
- Zaznamenává data o viskozitěVýstupní úložiště Modbusuviskozita emulzea teplotní údaje, které jsou zásadní pro dodržování předpisů (např. požadavky FDA pro farmaceutické emulze) nebo pro analýzu hlavních příčin (např. sledování, proč viskozita v poslední směně prudce vzrostla).
- Spouštění alarmůOkamžité alarmy upozorní obsluhu na viskozitu mimo specifikaci, čímž se zabrání nákladným prostojům nebo selhání šarží.
Kontrola kvality v reálném čase
Provozní efektivita
Sledovatelnost dat a dodržování předpisů
Pokud je váš tým pro výrobu emulzí připraven přejít od reaktivního k proaktivnímuviskozita emulzekontrola – a snížení odpadu, zlepšení kvality a zvýšení efektivity – je čas požádat o cenovou nabídku na inline Lonnmeteremulzní viskozimetrVyžádejte si cenovou nabídku ještě dnes a začněte optimalizovat kontrolu kvality vaší emulzní receptury – a získejte konzistentníviskozita emulze olej-vodavaši zákazníci očekávají.
