U proizvodnji emulzija, kontrola kvalitete izravno 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 odvajanja faza, nekonzistentne teksture ili neispunjavanja uvjeta 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.
Što su emulzije?
Emulzija je heterogena smjesa dviju nemješljivih tekućina (npr. ulja i vode), gdje je jedna tekućina (disperzna faza) razbijena u sitne kapljice i suspendirana u drugoj (kontinuiranoj fazi). Ova stabilnost smjese ovisi o emulgatorima - tvarima koje smanjuju površinsku napetost između dviju faza i sprječavaju spajanje kapljica.
Ključne karakteristike emulzija koje se izravno vežu zaviskoznost emulzijeuključuju:
- Fazni sastavOmjer disperzne i kontinuirane faze izravno utječe 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 njezinu viskoznost).
Vrste emulzija
Razumijevanjevrste emulzijaje ključno za odabir pravogemulzijski viskozimetar, budući da svaka vrsta ima jedinstveno ponašanje viskoznosti i proizvodne zahtjeve. Najčešće klasifikacije uključuju:
Po sastavu faze
- 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 usporedbi s vrstama V/U, budući da 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 veća 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. lijekovi 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 su pravilno formulirane.
- MikroemulzijeVeličine kapljica < 0,1 μm; prozirne su i imaju nižuviskozna emulzijazbog minimalne interakcije kapljica.
- NanoemulzijeVeličine kapljica 10–100 nm; uravnotežuju stabilnost i viskoznost, što ih čini uobičajenim u visokoučinkovitim kozmetičkim i farmaceutskim proizvodima.
Po veličini kapljice
Metode obrade emulzija – Kako se izrađuju emulzije?
Proizvodnja emulzije je višestepeni proces gdje svaka faza utječe na konačniviskoznost emulzije; dosljedna obrada moguća je samo uz povratne informacije o viskoznosti u stvarnom vremenu. Tipičan tijek rada 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, stoga je uparivanjeviskozna emulzijamonitor sa senzorom temperature je ključan.
- DeaeracijaUklonite mjehuriće zraka iz sirovina, jer zarobljeni zrak smanjuje izmjerenu viskoznost i dovodi do netočnih očitanja (a time i loše kontrole kvalitete).
Emulgiranje (osnovna faza)
Ovaj korak razbija disperznu fazu u 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 točke, nakon koje daljnje smicanje ima minimalan učinak).
- HomogenizacijaKoristi homogenizatore visokog tlaka (10–100 MPa) za stvaranje ujednačenih kapljica; ovaj je korak uobičajen u mliječnim i farmaceutskim proizvodima, gdje se postiže dosljednostviskoznost 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, pa praćenje na liniji osigurava da ostane unutar 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 odvajanje 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. Ti izazovi uključuju:
- Vrijeme kašnjenja kod offline testiranjaIzvanmrežne 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 spasile cijele serije, što dovodi do skupog otpada.
- Izobličenje uzorkaPrilikom uzorkovanja s 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 netočnih prilagodbi procesa.
- Surovi uvjeti proizvodnjeProizvodnja emulzija često uključuje visoke temperature (< 450 °C, prema uobičajenim industrijskim specifikacijama), visoke tlakove (> 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). Izvanmrežni viskozimetri ispituju pri fiksnim brzinama smicanja, tako da ne mogu uhvatiti dinamičke promjene viskoznosti koje se javljaju u pumpama, mješalicama ili cjevovodima.
- Održavanje i uklanjanje onečišćenja senzoraEmulzije mogu ostaviti ostatke na površinama senzora, posebno ako sadrže krute tvari (npr. kozmetiku punu čestica). Ovo onečišćenje s vremenom iskrivljuje očitanja, a senzori koji zahtijevaju često rastavljanje radi čišćenja remete proizvodnju.
Lonnmeter vibracijski viskozimetar – linijsko rješenje za viskoznost emulzija
Kako bi se riješili gore navedeni izazovi,Lonnmeter linijski procesni viskozimetarje posebno dizajniran za kontinuiranoviskoznost emulzijepraćenje. To je vodeći izbor za proizvođače emulzija jer kombinira robusne performanse, prilagodljivost specifičnu za emulzije i mogućnosti upravljanja u stvarnom vremenu - što je ključno za timove za upravljanje proizvodnjom usmjerene na kvantificirana poboljšanja.
Ključni parametri (prilagođeni za proizvodnju emulzija)
Specifikacije Lonnmetra izravno rješavaju izazove praćenja viskoznosti emulzije, osiguravajući točnost i pouzdanost u teškim ili dinamičkim uvjetima:
| Parametar | Specifikacija | Zašto je to važno za emulzije |
| Raspon viskoznosti | 1 – 1.000.000 cP | Pokriva svevrste emulzija(od mikroemulzija niske viskoznosti do krema W/O visoke viskoznosti). |
| Točnost | ±3,0% | Osiguravaviskoznost emulzijeostaje unutar strogih specifikacija kvalitete (npr. ±5% za farmaceutske emulzije). |
| Ponovljivost | ±1% | Uklanja nedosljedna očitanja uzrokovana fluktuacijama kapljica emulzije. |
| Otpornost na temperaturu | < 450°C | Otporan je na korake emulgiranja na visokim temperaturama (npr. industrijska proizvodnja maziva). |
| Raspon tlaka senzora | < 6,4 MPa (prilagođeno za >10 MPa) | Prilagođava se linijama za homogenizaciju visokog tlaka, gdjeviskoznost emulzije ulja i vodeje kritično. |
| Materijal | Nehrđajući čelik 316 (standardno) | Otporan je na koroziju uzrokovanu kiselim ili alkalnim emulzijskim fazama, sprječavajući degradaciju senzora. |
| Razina 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 petrokemijskim ili emulzijskim linijama na bazi otapala (npr. emulgatori za naftna polja). |
| Vrijeme odziva signala | 5s | Zabilježava brze promjene viskoznosti (npr. tijekom dodavanja emulgatora) i pokreće trenutne prilagodbe. |
| Izlaz | 4 – 20 mADC (viskoznost/temperatura) + Modbus | Integrira se s PLC-ima ili SCADA sustavima za automatizirano upravljanje procesima i bilježenje podataka. |
Princip rada – Dizajniran za ponašanje protoka emulzije
Princip rada Lonnmetra uzima u obzir ne-Newtonovu i dinamičku prirodu emulzija, osiguravajući točnostviskozna emulzijaočitanja bez prekida proizvodnje:
- Konusni senzor viskozimetra oscilira aksijalno na fiksnoj frekvenciji. Kako emulzija teče preko senzora, fluid se smiče - oponašajući brzine smicanja koje se nalaze u stvarnim proizvodnim linijama (npr. pumpe, miješalice).
- Promjene uviskoznost emulzijemijenjaju energiju izgubljenu tijekom oscilacije: veća viskoznost stvara veći otpor, povećavajući gubitak energije; niža viskoznost smanjuje otpor.
- Elektronički sklop senzora detektira taj gubitak energije, pretvara ga u vrijednost viskoznosti i prenosi podatke u stvarnom vremenu (putem 4–20 mADC ili Modbusa).
- Za razliku od tradicionalnih viskozimetara, nema pokretnih dijelova, brtvi 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 izravno poboljšavaju kvalitetu, učinkovitost i isplativost - sve usmjereno na preciznoviskoznost emulzijekontrolirati:
Prilagodljivost specifična za emulziju
- Rukuje ne-Newtonovim tekućinamaSmicanjem emulzije pri brzinama smicanja unutar linije, osigurava se preciznoviskoznost emulzije ulja i vodeočitanja koja odgovaraju stvarnim proizvodnim uvjetima, a ne samo laboratorijskim postavkama.
- Otporan na teške uvjeteNehrđajući čelik 316, zaštita IP68 i tolerancija na visoke temperature/tlak znače da pouzdano radi u svim okruženjima proizvodnje emulzija, od prerade hrane (zahtjevi za čišćenje na licu mjesta) do petrokemikalija (eksplozivne atmosfere).
- Uklanja otpad u serijamaTrenutna očitanja viskoznosti omogućuju operaterima da prilagode parametre (npr. dozu emulgatora, brzinu smicanja) u sekundama - prije nego što se proizvede neusklađena emulzija.
- Osigurava dosljednostPonovljivost od ±1% znači da svaka serija ima istiviskozna emulzija, smanjujući pritužbe kupaca i ponovni rad.
- Smanjuje ručni radNema više ručnog uzorkovanja ili laboratorijske analize – oslobađa tehničare za važnije zadatke.
- Automatizira prilagodbe procesaIntegrira se s PLC-ima za automatsko podešavanje parametara (npr. povećanje tlaka homogenizatora ako viskoznost padne) - minimizirajući ljudske pogreške i osiguravajući dosljednost 24/7.
- Zapisuje podatke o viskoznosti: Modbus izlazne pohraneviskoznost 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 učinkovitost
Sljedivost podataka i usklađenost
Ako je vaš tim za proizvodnju emulzija spreman prijeći s reaktivnog na proaktivni način radaviskoznost emulzijekontrolu - i smanjenje otpada, poboljšanje kvalitete i povećanje učinkovitosti - 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.
