Emulsijų gamyboje kokybės kontrolė tiesiogiai lemia produkto našumą, galiojimo laiką ir klientų pasitenkinimą. Vienas iš svarbiausių šio proceso parametrų yraemulsijos klampumasNet ir nedideli klampumo svyravimai gali sukelti tokių problemų kaip fazių atskyrimas, nevienoda tekstūra arba neatitikimas galutinio naudojimo reikalavimų.
Šis sprendimas sutelktas į tai, kaiplinijiniai emulsijos viskozimetraispręsti iššūkius viso proceso valdymo metu, užtikrinant nuoseklumąemulsijos klampumasnuolatinėje gamyboje ir reaktyviąją kokybės kontrolę paverčiant proaktyviu procesų valdymu.
Kas yra emulsijos?
Emulsija yra nevienalytis dviejų nesimaišančių skysčių (pvz., aliejaus ir vandens) mišinys, kuriame vienas skystis (dispersinė fazė) yra suskaidomas į mažyčius lašelius ir suspenduojamas kitoje (ištisinėje fazėje). Šis mišinio stabilumas priklauso nuo emulsiklių – medžiagų, kurios sumažina paviršiaus įtempimą tarp dviejų fazių ir neleidžia lašeliams susilieti.
Pagrindinės emulsijų savybės, kurios tiesiogiai susijusios suemulsijos klampumasįtraukti:
- Fazės sudėtisDispersinės ir ištisinės fazės santykis tiesiogiai veikia klampumą (pvz., didesnis aliejaus kiekis aliejaus ir vandens emulsijoje padidina klampumą)naftos vandens emulsijos klampumas).
- Lašelio dydisMažesni lašeliai sukuria didesnę trintį tarp fazių, todėl padidėja klampumas; didesni, susikaupę lašeliai sumažina klampumą ir signalizuoja apie nestabilumą.
- Emulsiklio tipas ir koncentracijaĮvairūs emulsikliai (pvz., paviršinio aktyvumo medžiagos, polimerai) keičia lašelių tarpsluoksnį, o tai savo ruožtu keičia emulsijos tekėjimo savybes (taigi ir jos klampumą).
Emulsijų tipai
Supratimasemulsijų rūšysyra labai svarbu renkantis tinkamąemulsijos viskozimetras, nes kiekvienas tipas turi unikalias klampumo savybes ir gamybos reikalavimus. Dažniausios klasifikacijos apima:
Pagal fazinę sudėtį
- Aliejaus vandenyje (O/W) emulsijosIštisinė fazė yra vanduo, o dispersinė fazė – aliejus (pvz., pienas, veido drėkikliai). Šios emulsijos paprastai turi mažesnįnaftos vandens emulsijos klampumaspalyginti su vandens/aliejaus tipais, nes vanduo yra mažiau klampus nei dauguma aliejų.
- Vandens aliejuje (W/O) emulsijosIštisinė fazė yra aliejus, o dispersinė fazė – vanduo (pvz., sviestas, variklinė alyva). Jųemulsijos klampumasdažnai yra didesnis dėl tirštesnės ištisinės alyvos fazės.
- Kelios emulsijosSudėtingi mišiniai, tokie kaip aliejaus vandenyje aliejuje (O/W/O) arba vandens aliejuje vandenyje (W/O/W) mišiniai (pvz., kontroliuojamo atpalaidavimo vaistai). Jie turi sluoksninius klampumo profilius, kuriems reikalingas tikslus stebėjimas realiuoju laiku, siekiant išvengti fazinio skilimo.
- MakroemulsijosLašelių dydis svyruoja nuo 0,1 iki 10 μm; jie yra neskaidrūs ir, tinkamai suformuluoti, turi santykinai stabilų klampumą.
- MikroemulsijosLašelių dydis < 0,1 μm; jie yra skaidrūs ir turi mažesnįklampumo emulsijadėl minimalios lašelių sąveikos.
- NanoemulsijosLašelių dydis 10–100 nm; jie subalansuoja stabilumą ir klampumą, todėl jie įprasti aukštos kokybės kosmetikoje ir farmacijoje.
Pagal lašelio dydį
Emulsijų apdorojimo metodai – kaip gaminamos emulsijos?
Emulsijos gamyba yra daugiapakopis procesas, kuriame kiekvienas etapas turi įtakos galutiniam rezultatui.emulsijos klampumas; nuoseklus apdorojimas įmanomas tik naudojant realaus laiko klampumo grįžtamąjį ryšį. Įprasta darbo eiga apima:
Išankstinis apdorojimas
- Žaliavos paruošimasIšmatuokite ir pakaitinkite aliejų, vandenį ir emulsiklius iki tikslinės temperatūros (paprastai 50–80 °C), kad sumažintumėte klampumą ir pagerintumėte maišymąsi. Temperatūros svyravimai čia gali sukelti ankstyvus klampumo pokyčius, todėl suporuojantklampumo emulsijaLabai svarbu turėti monitorių su temperatūros jutikliu.
- DeaeracijaPašalinkite oro burbuliukus iš žaliavų, nes įstrigęs oras sumažina išmatuotą klampumą ir lemia netikslius rodmenis (taigi ir prastą kokybės kontrolę).
Emulsinimas (pagrindinis etapas)
Šiame etape dispersinė fazė suskaidoma į mažyčius lašelius ir sumaišoma su ištisine faze – pagrindiniu galutinio rezultato veiksniu.naftos vandens emulsijos klampumas:
- Didelės spartos šlyties maišymasNaudojami rotoriaus-statoriaus maišytuvai, siekiant sukurti intensyvų šlyties jėgą; didesnis šlyties greitis sumažina lašelių dydį ir padidina klampumą (iki tam tikro lygio, po kurio tolesnė šlytis turi minimalų poveikį).
- HomogenizavimasNaudoja aukšto slėgio homogenizatorius (10–100 MPa), kad būtų sukurti vienodi lašeliai; šis žingsnis įprastas pieno ir farmacijos pramonėje, kur reikia nuoseklumo.emulsijos klampumasyra nederybų objektas.
- Ultragarsinis emulsinimasNaudoja garso bangas lašeliams suskaidyti; idealiai tinka nanoemulsijoms, kur tikslus klampumo valdymas neleidžia lašeliams susikaupti.
- AušinimasSumažinkite emulsijos temperatūrą iki kambario arba laikymo temperatūros; klampumas dažnai didėja emulsijai vėstant, todėl atliekant stebėjimą užtikrinama, kad ji neviršytų specifikacijų.
- Priedų įterpimasĮdėkite konservantų, kvapiųjų medžiagų ar veikliųjų medžiagų; jos gali pakeisti klampumą (pvz., tirštikliai padidinaklampumo emulsija), todėl reikia nedelsiant koreguoti.
- FiltravimasPašalinkite dideles daleles arba neemulguotus lašelius; staigus klampumo sumažėjimas čia gali rodyti filtro užsikimšimą arba fazių atsiskyrimą.
Tolesnis apdorojimas
Emulsijos stabilumo pagrindai
*
Iššūkiai nuolatinio emulsijų klampumo nustatyme
Procesų inžinieriams ir technikos ekspertams – nuolatinisemulsijos klampumasStebėjimas susiduria su unikaliomis kliūtimis, kurių tradiciniai įrankiai (pvz., neprisijungę viskozimetrai, stikliniai kapiliariniai vamzdeliai) negali įveikti. Šie iššūkiai apima:
- Vėlavimo laikas atliekant testavimą neprisijungusNeprisijungus naudojami metodai reikalauja mėginių ėmimo, transportavimo ir analizės – šis procesas trunka 15–60 minučių. Nepertraukiamos gamybos metu šis vėlavimas reiškia, kad klampumo problemos aptinkamos per vėlai, kad būtų galima išsaugoti visas partijas, todėl susidaro brangios atliekos.
- Mėginio iškraipymasImant mėginius iš gamybos linijos,naftos vandens emulsijos klampumaspokyčiai dėl temperatūros kritimo, šlyties greičio sumažėjimo arba lašelių koalescencijos. Todėl laboratoriniai rodmenys neatspindi tikrojo klampumo linijoje, todėl procesas gali būti neteisingai pakoreguotas.
- Atšiaurios gamybos sąlygosEmulsijų gamyboje dažnai naudojama aukšta temperatūra (< 450 °C, pagal įprastas pramonės specifikacijas), didelis slėgis (kai kuriais atvejais > 10 MPa) ir koroziniai ingredientai (pvz., rūgštinės vandens fazės). Tradiciniai jutikliai čia greitai sugenda, nes jiems trūksta tvirtos apsaugos arba medžiagų suderinamumo.
- Neniutono skysčio elgesysDauguma emulsijų yra neniutoninės – jųklampumo emulsijakinta priklausomai nuo šlyties greičio (pvz., šlyties metu skystėjančios emulsijos tampa skystesnės didėjant šlyčiai). Autonominiai viskozimetrai matuoja esant fiksuotam šlyties greičiui, todėl jie negali užfiksuoti dinaminių klampos pokyčių, kurie vyksta siurbliuose, maišytuvuose ar vamzdynuose.
- Jutiklių priežiūra ir užsiteršimasEmulsijos gali palikti likučių ant jutiklių paviršių, ypač jei jose yra kietųjų dalelių (pvz., kietosiomis dalelėmis užpildytos kosmetikos). Šis užsiteršimas laikui bėgant iškreipia rodmenis, o jutikliai, kuriuos reikia dažnai išardyti valymui, sutrikdo gamybą.
„Lonnmeter“ vibracinis viskozimetras – integruotas emulsijos klampumo sprendimas
Siekdama išspręsti pirmiau minėtus iššūkius,„Lonnmeter“ linijinis proceso viskozimetrasyra specialiai sukurtas nuolatiniamemulsijos klampumasstebėjimas. Tai yra pagrindinis emulsijų gamintojų pasirinkimas, nes jame derinamas patikimas našumas, prisitaikymas prie emulsijos specifinių parametrų ir valdymo realiuoju laiku galimybės – tai itin svarbu gamybos valdymo komandoms, orientuotoms į kiekybiškai įvertinamus patobulinimus.
Pagrindiniai parametrai (pritaikyti emulsijų gamybai)
„Lonnmeter“ specifikacijos tiesiogiai išsprendžia emulsijos klampumo stebėjimo iššūkius, užtikrindamos tikslumą ir patikimumą atšiauriomis ar dinamiškomis sąlygomis:
| Parametras | Specifikacija | Kodėl tai svarbu emulsijoms |
| Klampumo diapazonas | 1–1 000 000 cP | Apima visusemulsijų rūšys(nuo mažos klampos mikroemulsijų iki didelės klampos kremų su vandeniu). |
| Tikslumas | ±3,0% | Užtikrinaemulsijos klampumasneviršija griežtų kokybės specifikacijų (pvz., ±5 % farmacinėms emulsijoms). |
| Pakartojamumas | ±1% | Pašalina nepastovius rodmenis, atsirandančius dėl emulsijos lašelių svyravimų. |
| Atsparumas temperatūrai | < 450 °C | Atlaiko aukštos temperatūros emulsifikavimo etapus (pvz., pramoninių tepalų gamyboje). |
| Jutiklio slėgio diapazonas | <6,4 MPa (pritaikyta >10 MPa) | Prisitaiko prie aukšto slėgio homogenizavimo linijų, kurnaftos vandens emulsijos klampumasyra kritinis. |
| Medžiaga | 316 nerūdijantis plienas (standartinis) | Atsparus korozijai, kurią sukelia rūgštinės arba šarminės emulsijos fazės, todėl jutiklis yra mažiau degraduojamas. |
| Apsaugos lygis | IP68 (jutiklis) / IP67 (elektronika) | Apsaugo nuo vandens, dulkių ir emulsijos purslų netvarkingoje gamybos aplinkoje. |
| Sprogimui atsparus standartas | ExdIIBT4 | Saugu naudoti naftos chemijos arba tirpiklių pagrindu sukurtose emulsijų gamybos linijose (pvz., naftos telkinių emulsikliuose). |
| Signalo atsako laikas | 5s | Fiksuoja staigius klampumo pokyčius (pvz., emulsiklio įpylimo metu) ir akimirksniu atlieka koregavimus. |
| Išvestis | 4–20 mA nuolatinė srovė (klampumas/temperatūra) + Modbus | Integruojama su PLC arba SCADA sistemomis, kad būtų galima automatiškai valdyti procesus ir registruoti duomenis. |
Veikimo principas – sukurtas emulsijos tekėjimo elgsenai
Lonnmetro veikimo principas atsižvelgia į emulsijų neniutoninį ir dinaminį pobūdį, užtikrindamas tikslųklampumo emulsijarodmenys netrikdant gamybos:
- Viskozimetro kūginis jutiklis svyruoja ašine kryptimi fiksuotu dažniu. Emulsijai tekant per jutiklį, skystis yra šlyjamas – imituojant šlyties greičius, esančius realiose gamybos linijose (pvz., siurbliuose, maišytuvuose).
- Pokyčiaiemulsijos klampumaspakeisti svyravimo metu prarandamą energiją: didesnis klampumas sukuria didesnį pasipriešinimą, padidindamas energijos nuostolius; mažesnis klampumas sumažina pasipriešinimą.
- Jutiklio elektroninė grandinė aptinka šį energijos nuostolį, konvertuoja jį į klampos vertę ir perduoda duomenis realiuoju laiku (per 4–20 mA nuolatinę srovę arba „Modbus“).
- Skirtingai nuo tradicinių viskozimetrų, jis neturi judančių dalių, sandariklių ar guolių. Ši konstrukcija pašalina emulsijos likučių sukeliamą užsiteršimą (nėra plyšių, kuriuose kauptųsi nešvarumai) ir sumažina priežiūros poreikį – tai itin svarbu nepertraukiamai gamybai visą parą.
Sužinokite apie daugiau tankio matuoklių
Daugiau internetinių procesų matuoklių
Integruoto emulsinio viskozimetro (Lonnmeter) privalumai emulsijų gamintojams
Procesų optimizavimo skyriams ir inžinieriams „Lonnmeter“ suteikia apčiuopiamos, kiekybiškai įvertinamos naudos, kuri tiesiogiai pagerina kokybę, efektyvumą ir ekonomiškumą – visa tai sutelkta į tikslųemulsijos klampumasvaldymas:
Emulsijai būdingas prisitaikymas
- Tvarko neniutoninius skysčiusŠlystant emulsiją tiesiuoju šlyties greičiu, gaunamas tikslusnaftos vandens emulsijos klampumasrodmenys, atitinkantys realias gamybos sąlygas, o ne tik laboratorijos nustatymus.
- Atlaiko atšiaurias sąlygas316 nerūdijančio plieno, IP68 apsaugos klasės ir atsparumo aukštai temperatūrai / slėgiui savybės reiškia, kad jis patikimai veikia visose emulsijų gamybos aplinkose – nuo maisto perdirbimo (valymo vietoje reikalavimai) iki naftos chemijos pramonės (sprogios atmosferos).
- Pašalina partijų atliekasMomentiniai klampumo rodmenys leidžia operatoriams koreguoti parametrus (pvz., emulsiklio dozę, šlyties greitį) per kelias sekundes – prieš susidarant nekokybiškai emulsijai.
- Užtikrina nuoseklumą±1 % pakartojamumas reiškia, kad kiekviena partija turi tą patįklampumo emulsija, mažinant klientų skundus ir pakartotinį darbą.
- Sumažina rankinį darbąDaugiau jokio rankinio mėginių ėmimo ar laboratorinės analizės – technikai gali skirti daugiau laiko vertingesnėms užduotims.
- Automatizuoja procesų koregavimusIntegruojasi su PLC, kad automatiškai koreguotų parametrus (pvz., padidintų homogenizatoriaus slėgį, jei sumažėja klampumas) – taip sumažinant žmogiškųjų klaidų skaičių ir užtikrinant nuoseklumą visą parą.
- Klampumo duomenų žurnalai„Modbus“ išvesties saugyklosemulsijos klampumasir temperatūros duomenis, kurie yra labai svarbūs atitikčiai reglamentams (pvz., FDA reikalavimams farmacinėms emulsijoms) arba pagrindinių priežasčių analizei (pvz., klampumo šuolio stebėjimui praėjusioje pamainoje).
- Suveikia aliarmusSkubūs pavojaus signalai įspėja operatorius apie klampumo neatitikimą specifikacijoms, taip išvengiant brangių prastovų ar partijų gedimų.
Realaus laiko kokybės kontrolė
Veiklos efektyvumas
Duomenų atsekamumas ir atitiktis
Jei jūsų emulsijų gamybos komanda yra pasirengusi pereiti nuo reaktyviosios prie proaktyviosios veiklosemulsijos klampumaskontroliuoti – ir sumažinti atliekas, pagerinti kokybę ir padidinti efektyvumą – laikas pateikti užklausą dėl „Lonnmeter“ integruoto montavimo kainos.emulsijos viskozimetrasPaprašykite kainos pasiūlymo jau šiandien, kad pradėtumėte optimizuoti emulsijų formulavimo kokybės kontrolę ir gautumėte nuoseklų rezultatą.naftos vandens emulsijos klampumasjūsų klientai tikisi.
