در تولید امولسیون، کنترل کیفیت مستقیماً عملکرد محصول، ماندگاری و رضایت مشتری را تعیین میکند. یکی از مهمترین پارامترها در این فرآیند،ویسکوزیته امولسیونحتی نوسانات کوچک در ویسکوزیته میتواند منجر به مسائلی مانند جدایی فاز، بافت ناهمگون یا عدم تطابق با الزامات استفاده نهایی شود.
این راهکار بر این موضوع تمرکز دارد که چگونهویسکومترهای امولسیونی درون خطیرسیدگی به چالشها در سراسر کنترل فرآیند، تضمین ثباتویسکوزیته امولسیوندر تولید مداوم و تبدیل کنترل کیفیت واکنشی به مدیریت فرآیند پیشگیرانه.
امولسیون چیست؟
امولسیون مخلوطی ناهمگن از دو مایع غیر قابل امتزاج (مثلاً روغن و آب) است که در آن یک مایع (فاز پراکنده) به قطرات ریز شکسته شده و در دیگری (فاز پیوسته) معلق است. پایداری این مخلوط به امولسیفایرها بستگی دارد - موادی که کشش سطحی بین دو فاز را کاهش داده و از به هم پیوستن قطرات جلوگیری میکنند.
ویژگیهای کلیدی امولسیونها که مستقیماً به ... مرتبط هستندویسکوزیته امولسیونعبارتند از:
- ترکیب فازنسبت فاز پراکنده به فاز پیوسته مستقیماً بر ویسکوزیته تأثیر میگذارد (مثلاً، محتوای روغن بالاتر در امولسیون روغن-آب، ویسکوزیته را افزایش میدهد).ویسکوزیته امولسیون آب روغن).
- اندازه قطراتقطرات کوچکتر اصطکاک بیشتری بین فازها ایجاد میکنند که منجر به ویسکوزیته بالاتر میشود؛ قطرات بزرگتر و متراکمتر، ویسکوزیته کمتر و ناپایداری سیگنال را به همراه دارند.
- نوع و غلظت امولسیفایرامولسیفایرهای مختلف (مثلاً سورفکتانتها، پلیمرها) لایه سطحی اطراف قطرات را تغییر میدهند که به نوبه خود خواص جریان امولسیون (و در نتیجه ویسکوزیته آن) را تغییر میدهد.
انواع امولسیونها
درکانواع امولسیونبرای انتخاب درست حیاتی استویسکومتر امولسیون، زیرا هر نوع، رفتارهای ویسکوزیته و الزامات تولید منحصر به فردی دارد. رایجترین طبقهبندیها عبارتند از:
بر اساس ترکیب فاز
- امولسیونهای روغن در آب (O/W)فاز پیوسته آب و فاز پراکنده روغن است (مثلاً شیر، مرطوبکنندههای صورت). این امولسیونها معمولاً غلظت کمتری دارند.ویسکوزیته امولسیون آب روغندر مقایسه با انواع W/O، زیرا آب از اکثر روغنها ویسکوزیته کمتری دارد.
- امولسیونهای آب در روغن (W/O)فاز پیوسته روغن و فاز پراکنده آب است (مثلاً کره، روغن موتور).ویسکوزیته امولسیوناغلب به دلیل فاز روغنی پیوسته غلیظتر، بالاتر است.
- امولسیونهای چندگانهمخلوطهای پیچیده مانند روغن در آب در روغن (O/W/O) یا آب در روغن در آب (W/O/W) (مثلاً داروهای با رهایش کنترلشده). اینها دارای پروفایلهای ویسکوزیته لایهای هستند که برای جلوگیری از تجزیه فاز، نیاز به نظارت دقیق و بلادرنگ دارند.
- ماکروامولسیونهااندازه قطرات از 0.1 تا 10 میکرومتر متغیر است؛ اگر به درستی فرموله شوند، مات هستند و ویسکوزیته نسبتاً پایداری دارند.
- میکروامولسیونهااندازه قطرات کمتر از 0.1 میکرومتر است؛ آنها شفاف هستند و چگالی کمتری دارند.امولسیون ویسکوزیتهبه دلیل حداقل برهمکنش قطرات.
- نانوامولسیونهااندازه قطرات ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر؛ آنها تعادل بین پایداری و ویسکوزیته را برقرار میکنند و همین امر آنها را در لوازم آرایشی و دارویی با عملکرد بالا رایج میکند.
بر اساس اندازه قطرات
روشهای پردازش امولسیون - امولسیونها چگونه ساخته میشوند؟
تولید امولسیون یک فرآیند چند مرحلهای است که هر مرحله بر محصول نهایی تأثیر میگذارد.ویسکوزیته امولسیونپردازش مداوم فقط با بازخورد ویسکوزیته در زمان واقعی امکانپذیر است. گردش کار معمول شامل موارد زیر است:
پیشپردازش
- آماده سازی مواد اولیهروغن، آب و امولسیفایرها را اندازهگیری و تا دمای هدف (معمولاً ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد) گرم کنید تا ویسکوزیته کاهش یابد و امتزاجپذیری بهبود یابد. تغییرات دما در اینجا میتواند باعث تغییرات اولیه ویسکوزیته شود، بنابراین جفت کردن ...امولسیون ویسکوزیتهمانیتور با سنسور دما بسیار مهم است.
- هوازداییحبابهای هوا را از مواد اولیه خارج کنید، زیرا هوای محبوس شده ویسکوزیته اندازهگیری شده را کاهش میدهد و منجر به قرائتهای نادرست (و در نتیجه کنترل کیفیت ضعیف) میشود.
امولسیون سازی (مرحله هسته)
این مرحله فاز پراکنده را به قطرات ریز تجزیه میکند و آن را با فاز پیوسته مخلوط میکند - عامل اصلی تشکیل فاز نهاییویسکوزیته امولسیون آب روغن:
- اختلاط برشی با سرعت بالااز میکسرهای روتور-استاتور برای ایجاد برش شدید استفاده میکند؛ سرعتهای برش بالاتر، اندازه قطرات را کاهش و ویسکوزیته را افزایش میدهد (تا نقطهای که پس از آن برش بیشتر تأثیر حداقلی دارد).
- همگنسازیاز همگنسازهای فشار بالا (۱۰ تا ۱۰۰ مگاپاسکال) برای ایجاد قطرات یکنواخت استفاده میکند؛ این مرحله در لبنیات و داروسازی، که در آنها قطرات یکنواخت هستند، رایج است.ویسکوزیته امولسیونغیرقابل مذاکره است.
- امولسیون اولتراسونیکاز امواج صوتی برای شکستن قطرات استفاده میکند؛ ایدهآل برای نانوامولسیونها، جایی که کنترل دقیق ویسکوزیته از تجمع قطرات جلوگیری میکند.
- خنک کنندهدمای امولسیون را تا دمای اتاق یا دمای انبار کاهش دهید؛ ویسکوزیته اغلب با سرد شدن امولسیون افزایش مییابد، بنابراین نظارت درون خطی تضمین میکند که در محدوده مشخصات باقی بماند.
- اختلاط افزودنیمواد نگهدارنده، عطر یا مواد فعال اضافه کنید؛ این مواد میتوانند ویسکوزیته را تغییر دهند (مثلاً غلیظکنندهها افزایش میدهند)امولسیون ویسکوزیته) که نیاز به تنظیمات فوری دارد.
- فیلتراسیونذرات بزرگ یا قطرات امولسیون نشده را حذف کنید؛ افت ناگهانی ویسکوزیته در اینجا ممکن است نشان دهنده گرفتگی فیلتر یا جداسازی فاز باشد.
پس پردازش
اصول اولیه پایداری امولسیون
*
چالشهای تعیین ویسکوزیته امولسیونهای پیوسته
برای مهندسان فرآیند و کارشناسان فنی، مداومویسکوزیته امولسیوننظارت با موانع منحصر به فردی روبرو است که ابزارهای سنتی (مانند ویسکومترهای آفلاین، لولههای مویین شیشهای) نمیتوانند بر آنها غلبه کنند. این چالشها عبارتند از:
- زمان تأخیر با تست آفلاینروشهای آفلاین نیاز به نمونهبرداری، انتقال و تجزیه و تحلیل نمونهها دارند - فرآیندی که ۱۵ تا ۶۰ دقیقه طول میکشد. در تولید مداوم، این تأخیر به این معنی است که مشکلات ویسکوزیته خیلی دیر تشخیص داده میشوند تا کل دستهها ذخیره شوند و منجر به ضایعات پرهزینه میشوند.
- اعوجاج نمونههنگام نمونهبرداری از خط تولید،ویسکوزیته امولسیون آب روغنتغییرات ناشی از افت دما، کاهش سرعت برشی یا انعقاد قطرات. بنابراین، مقادیر آزمایشگاهی، ویسکوزیته واقعی درون خطی را نشان نمیدهند و منجر به تنظیمات نادرست فرآیند میشوند.
- شرایط سخت تولیدتولید امولسیون اغلب شامل دماهای بالا (<450°C، طبق مشخصات رایج صنعت)، فشارهای بالا (در برخی موارد>10MPa) و مواد خورنده (مثلاً فازهای آب اسیدی) است. حسگرهای سنتی در اینجا به سرعت از کار میافتند، زیرا فاقد محافظت قوی یا سازگاری با مواد هستند.
- رفتار سیال غیر نیوتنیبیشتر امولسیونها غیر نیوتنی هستند - آنهاامولسیون ویسکوزیتهبا نرخ برش تغییر میکند (مثلاً امولسیونهای رقیقشونده با برش با افزایش برش رقیقتر میشوند). ویسکومترهای آفلاین با نرخ برش ثابت آزمایش میکنند، بنابراین نمیتوانند تغییرات ویسکوزیته دینامیکی را که در پمپها، میکسرها یا خطوط لوله رخ میدهد، ثبت کنند.
- نگهداری و رفع گرفتگی سنسورامولسیونها میتوانند روی سطوح حسگرها، به خصوص اگر حاوی مواد جامد باشند (مثلاً مواد آرایشی پر از ذرات معلق)، باقی بمانند. این رسوب به مرور زمان باعث انحراف در قرائتها میشود و حسگرهایی که برای تمیز کردن نیاز به جداسازی مکرر قطعات دارند، تولید را مختل میکنند.
ویسکومتر ارتعاشی لون متر - راه حل درون خطی برای ویسکوزیته امولسیون
برای مقابله با چالشهای فوق،ویسکومتر فرآیندی درون خطی لون متربه طور خاص برای کاربردهای مداوم طراحی شده استویسکوزیته امولسیوننظارت. این انتخاب اصلی برای تولیدکنندگان امولسیون است زیرا عملکرد قوی، سازگاری خاص امولسیون و قابلیتهای کنترل بلادرنگ را با هم ترکیب میکند - که برای تیمهای مدیریت تولید متمرکز بر بهبودهای قابل اندازهگیری بسیار مهم است.
پارامترهای کلیدی (مناسب برای تولید امولسیون)
مشخصات فنی Lonnmeter مستقیماً چالشهای نظارت بر ویسکوزیته امولسیون را حل میکند و دقت و قابلیت اطمینان را در شرایط سخت یا پویا تضمین میکند:
| پارامتر | مشخصات | چرا برای امولسیونها مهم است؟ |
| محدوده ویسکوزیته | ۱ – ۱،۰۰۰،۰۰۰ سنت پوینت | همه را پوشش میدهدانواع امولسیون(از میکروامولسیونهای با ویسکوزیته پایین تا کرمهای W/O با ویسکوزیته بالا). |
| دقت | ±۳.۰٪ | تضمین میکندویسکوزیته امولسیوندر محدودهی مشخصات کیفی سختگیرانه باقی میماند (مثلاً ±۵٪ برای امولسیونهای دارویی). |
| تکرارپذیری | ±1٪ | خوانشهای متناقض ناشی از نوسانات قطرات امولسیون را از بین میبرد. |
| مقاومت در برابر دما | کمتر از ۴۵۰ درجه سانتیگراد | در برابر مراحل امولسیون سازی در دمای بالا (مثلاً تولید روان کننده صنعتی) مقاومت می کند. |
| محدوده فشار سنسور | <6.4 مگاپاسکال (سفارشیسازی شده برای >10 مگاپاسکال) | با خطوط همگنسازی فشار بالا سازگار است، جایی کهویسکوزیته امولسیون آب روغنبحرانی است. |
| مواد | فولاد ضد زنگ 316 (استاندارد) | در برابر خوردگی ناشی از فازهای امولسیون اسیدی یا قلیایی مقاومت میکند و از تخریب حسگر جلوگیری میکند. |
| سطح حفاظت | IP68 (سنسور) / IP67 (الکترونیک) | محافظت در برابر آب، گرد و غبار و پاشش امولسیون در محیطهای تولید نامرتب. |
| استاندارد ضد انفجار | ExdIIBT4 | برای استفاده در خطوط امولسیون پتروشیمی یا حلال (به عنوان مثال، امولسیفایرهای میدان نفتی) ایمن است. |
| زمان پاسخ سیگنال | 5s | تغییرات سریع ویسکوزیته (مثلاً هنگام افزودن امولسیفایر) را ثبت کرده و تنظیمات فوری را فعال میکند. |
| خروجی | ۴ تا ۲۰ mADC (ویسکوزیته/دما) + Modbus | برای کنترل خودکار فرآیند و ثبت دادهها، با سیستمهای PLC یا SCADA ادغام میشود. |
اصول کار - طراحی شده برای رفتار جریان امولسیون
اصل عملکرد لونمتر، ماهیت غیر نیوتنی و پویای امولسیونها را در نظر میگیرد و دقت اندازهگیری را تضمین میکند.امولسیون ویسکوزیتهخوانشها بدون ایجاد اختلال در تولید:
- حسگر مخروطی ویسکومتر با فرکانس ثابتی به صورت محوری نوسان میکند. با عبور امولسیون از روی حسگر، سیال دچار برش میشود - که مشابه نرخ برش موجود در خطوط تولید واقعی (مثلاً پمپها، میکسرها) است.
- تغییرات درویسکوزیته امولسیونانرژی از دست رفته در طول نوسان را تغییر دهید: ویسکوزیته بالاتر مقاومت بیشتری ایجاد میکند و باعث افزایش اتلاف انرژی میشود؛ ویسکوزیته پایینتر مقاومت را کاهش میدهد.
- مدار الکترونیکی سنسور این اتلاف انرژی را تشخیص میدهد، آن را به مقدار ویسکوزیته تبدیل میکند و دادهها را به صورت بلادرنگ (از طریق 4-20 mADC یا Modbus) منتقل میکند.
- برخلاف ویسکومترهای سنتی، این دستگاه هیچ قطعه متحرک، آببند یا یاتاقانی ندارد. این طراحی، رسوبگذاری ناشی از بقایای امولسیون را از بین میبرد (هیچ شکافی برای تجمع وجود ندارد) و هزینههای نگهداری را کاهش میدهد - که برای تولید مداوم ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته بسیار مهم است.
درباره چگالی سنج های بیشتر بدانید
کنتورهای فرآیند آنلاین بیشتر
مزایای ویسکومتر امولسیون درون خطی (لون متر) برای تولیدکنندگان امولسیون
برای بخشها و مهندسان بهینهسازی فرآیند، Lonnmeter مزایای ملموس و قابل اندازهگیری ارائه میدهد که مستقیماً کیفیت، کارایی و مقرونبهصرفه بودن را بهبود میبخشد - همه اینها بر دقت متمرکز هستند.ویسکوزیته امولسیونکنترل:
سازگاری ویژه امولسیون
- سیالات غیر نیوتنی را کنترل میکندبا برش امولسیون با سرعت برشی درون خطی، دقت بالایی را ارائه میدهد.ویسکوزیته امولسیون آب روغنخوانشهایی که با شرایط واقعی تولید مطابقت دارند - نه فقط تنظیمات آزمایشگاهی.
- در برابر شرایط سخت مقاومت میکندفولاد ضد زنگ 316، درجه حفاظت IP68 و تحمل دما/فشار بالا به این معنی است که این محصول به طور قابل اعتمادی در تمام محیطهای تولید امولسیون، از فرآوری مواد غذایی (نیاز به تمیزکاری در محل) گرفته تا پتروشیمیها (اتمسفرهای انفجاری) کار میکند.
- ضایعات دستهای را از بین میبردقرائتهای ویسکوزیته فوری به اپراتورها اجازه میدهد پارامترها (مثلاً دوز امولسیفایر، سرعت برش) را در عرض چند ثانیه تنظیم کنند - قبل از اینکه امولسیون نامنطبق تولید شود.
- تضمین ثبات: ±1% تکرارپذیری به این معنی است که هر دسته (batch) مقدار یکسانی داردامولسیون ویسکوزیته، کاهش شکایات مشتریان و دوباره کاری ها.
- کار دستی را کاهش میدهددیگر نیازی به نمونهبرداری دستی یا تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی نیست - و تکنسینها را برای انجام کارهای با ارزش بالاتر آزاد میکند.
- تنظیمات فرآیند را خودکار میکندبا PLCها ادغام میشود تا پارامترها را به طور خودکار تنظیم کند (مثلاً، در صورت افت ویسکوزیته، فشار هموژنایزر را افزایش دهد) - خطای انسانی را به حداقل میرساند و ثبات 24 ساعته و 7 روز هفته را تضمین میکند.
- دادههای ویسکوزیته را ثبت میکند: فروشگاههای خروجی Modbusویسکوزیته امولسیونو دادههای دما، که برای رعایت مقررات (مثلاً الزامات FDA برای امولسیونهای دارویی) یا تحلیل ریشهای علت (مثلاً ردیابی دلیل افزایش ناگهانی ویسکوزیته در آخرین شیفت) بسیار مهم است.
- آلارمها را فعال میکندآلارمهای فوری، اپراتورها را از ویسکوزیته خارج از مشخصات مطلع میکنند و از خرابیهای پرهزینه یا خرابیهای دستهای جلوگیری میکنند.
کنترل کیفیت در لحظه
کارایی عملیاتی
قابلیت ردیابی دادهها و انطباق
اگر تیم تولید امولسیون شما آماده است تا از واکنش به کنشگری تغییر کندویسکوزیته امولسیونکنترل - و کاهش ضایعات، بهبود کیفیت و افزایش بهرهوری - وقت آن است که برای Lonnmeter درون خطی درخواست قیمت کنید.ویسکومتر امولسیونهمین امروز درخواست قیمت خود را ثبت کنید تا بهینه سازی کنترل کیفیت فرمولاسیون امولسیون خود را آغاز کنید و به کیفیت ثابتی دست یابید.ویسکوزیته امولسیون آب روغنمشتریان شما انتظار دارند.
