В производстве эмульсий контроль качества напрямую определяет характеристики продукта, срок годности и удовлетворенность клиентов. Одним из наиболее важных параметров в этом процессе являетсявязкость эмульсииДаже небольшие колебания вязкости могут привести к таким проблемам, как расслоение фаз, непостоянная текстура или несоответствие требованиям конечного использования.
Данное решение фокусируется на том, какпроточные эмульсионные вискозиметрыустранение проблем на всех этапах управления технологическим процессом, обеспечение согласованностивязкость эмульсиив условиях непрерывного производства и преобразования реактивного контроля качества в проактивное управление процессами.
Что такое эмульсии?
Эмульсия представляет собой гетерогенную смесь двух несмешивающихся жидкостей (например, масла и воды), в которой одна жидкость (дисперсная фаза) разложена на мельчайшие капли и взвешена в другой (непрерывной фазе). Стабильность этой смеси обеспечивается эмульгаторами — веществами, которые снижают поверхностное натяжение между двумя фазами и предотвращают слияние капель.
Ключевые характеристики эмульсий, которые напрямую связаны связкость эмульсиивключать:
- Фазовый составСоотношение дисперсной и непрерывной фаз напрямую влияет на вязкость (например, более высокое содержание масла в эмульсии масло-вода увеличивает вязкость).вязкость эмульсии масло-вода).
- Размер капельБолее мелкие капли создают больше трения между фазами, что приводит к повышению вязкости; более крупные, агрегированные капли снижают вязкость и вызывают нестабильность сигнала.
- Тип и концентрация эмульгатораРазличные эмульгаторы (например, поверхностно-активные вещества, полимеры) изменяют межфазный слой вокруг капель, что, в свою очередь, изменяет свойства текучести эмульсии (и, следовательно, ее вязкость).
Виды эмульсий
Пониманиетипы эмульсийэто имеет решающее значение для выбора правильного вариантаэмульсионный вискозиметрПоскольку каждый тип имеет уникальные характеристики вязкости и производственные требования. Наиболее распространенные классификации включают:
По фазовому составу
- Эмульсии типа «масло в воде» (O/W)Непрерывная фаза — вода, а дисперсная фаза — масло (например, молоко, увлажняющие кремы для лица). Эти эмульсии обычно имеют более низкую концентрацию активных веществ.вязкость эмульсии масло-водаПо сравнению с маслами типа "вода в масле", вода менее вязкая, чем большинство масел.
- Эмульсии типа «вода в масле» (W/O)Непрерывная фаза — это масло, а дисперсная фаза — вода (например, сливочное масло, моторное масло).вязкость эмульсииЧасто этот показатель выше из-за более плотной непрерывной масляной фазы.
- Многокомпонентные эмульсииСложные смеси, такие как масло в воде в масле (O/W/O) или вода в масле в воде (W/O/W) (например, фармацевтические препараты с контролируемым высвобождением). Они имеют слоистые профили вязкости, требующие точного мониторинга в режиме реального времени во избежание разрушения фаз.
- МакроэмульсииРазмер капель варьируется от 0,1 до 10 мкм; они непрозрачны и обладают относительно стабильной вязкостью при правильном составлении рецептуры.
- МикроэмульсииРазмер капель < 0,1 мкм; они прозрачны и имеют более низкую...вязкость эмульсиииз-за минимального взаимодействия капель.
- НаноэмульсииРазмер капель составляет 10–100 нм; они обеспечивают баланс между стабильностью и вязкостью, что делает их распространенными в высокоэффективной косметике и фармацевтике.
По размеру капель
Методы обработки эмульсий – Как производятся эмульсии?
Производство эмульсий — это многоступенчатый процесс, где каждый этап влияет на конечный результат.вязкость эмульсииСтабильная обработка данных возможна только при наличии обратной связи по вязкости в реальном времени. Типичный рабочий процесс включает в себя:
Предварительная обработка
- Подготовка сырьяИзмерьте и нагрейте масло, воду и эмульгаторы до заданной температуры (обычно 50–80 °C), чтобы снизить вязкость и улучшить смешиваемость. Колебания температуры могут вызвать преждевременные изменения вязкости, поэтому подбор подходящей смеси может быть нецелесообразным.вязкость эмульсииНаличие датчика температуры в мониторе крайне важно.
- Деаэрация: Удаляйте пузырьки воздуха из сырья, так как захваченный воздух снижает измеряемую вязкость и приводит к неточным показаниям (и, следовательно, к плохому контролю качества).
Эмульгирование (основной этап)
На этом этапе дисперсная фаза разбивается на мельчайшие капли и смешивается с непрерывной фазой — основным фактором, определяющим конечный результат.вязкость эмульсии масло-вода:
- Высокоскоростное сдвиговое перемешиваниеВ данной работе используются роторно-статорные смесители для создания интенсивного сдвига; более высокие скорости сдвига уменьшают размер капель и увеличивают вязкость (до определенного момента, после которого дальнейший сдвиг оказывает минимальное воздействие).
- ГомогенизацияИспользуется гомогенизатор высокого давления (10–100 МПа) для создания однородных капель; этот этап распространен в молочной и фармацевтической промышленности, где требуется поддержание стабильного качества.вязкость эмульсииЭто не подлежит обсуждению.
- Ультразвуковое эмульгированиеИспользует звуковые волны для разрушения капель; идеально подходит для наноэмульсий, где точный контроль вязкости предотвращает агрегацию капель.
- Охлаждение: Снизьте температуру эмульсии до комнатной или температуры хранения; вязкость часто увеличивается по мере охлаждения эмульсии, поэтому контроль в процессе производства гарантирует, что она останется в пределах допустимых значений.
- Включение добавокДобавление консервантов, ароматизаторов или активных ингредиентов может изменить вязкость (например, загустители увеличивают вязкость).вязкость эмульсии), требующие немедленной корректировки.
- Фильтрация: Удалите крупные частицы или неэмульгированные капли; резкое падение вязкости в этом месте может указывать на засорение фильтра или расслоение фаз.
Постобработка
Основы стабильности эмульсий
*
Проблемы определения вязкости в непрерывных эмульсиях
Для инженеров-технологов и технических специалистов непрерывноевязкость эмульсииМониторинг сталкивается с уникальными трудностями, которые традиционные инструменты (например, автономные вискозиметры, стеклянные капиллярные трубки) не могут преодолеть. К таким трудностям относятся:
- Задержка при офлайн-тестированииАвтономные методы требуют отбора проб, транспортировки и анализа образцов — процесс, занимающий 15–60 минут. В непрерывном производстве эта задержка означает, что проблемы с вязкостью обнаруживаются слишком поздно, чтобы спасти целые партии, что приводит к дорогостоящим потерям.
- Искажение образцаПри отборе проб с производственной линии,вязкость эмульсии масло-водаИзменения происходят из-за потери температуры, снижения скорости сдвига или коалесценции капель. Таким образом, лабораторные показания не отражают фактическую вязкость в потоке, что приводит к некорректной корректировке процесса.
- Суровые условия производстваПроизводство эмульсий часто включает в себя высокие температуры (< 450°C, согласно общепринятым отраслевым стандартам), высокое давление (> 10 МПа в некоторых случаях) и коррозионные компоненты (например, кислые водные фазы). Традиционные датчики быстро выходят из строя в таких условиях, поскольку им не хватает надежной защиты или совместимости с материалами.
- Поведение неньютоновских жидкостейБольшинство эмульсий являются неньютоновскими — ихвязкость эмульсииИзменения вязкости зависят от скорости сдвига (например, эмульсии с уменьшающейся вязкостью становятся жиже с увеличением скорости сдвига). Автономные вискозиметры проводят измерения при фиксированных скоростях сдвига, поэтому они не могут зафиксировать динамические изменения вязкости, происходящие в насосах, смесителях или трубопроводах.
- Техническое обслуживание и загрязнение датчиковЭмульсии могут оставлять следы на поверхностях датчиков, особенно если они содержат твердые вещества (например, в косметике с частицами). Это загрязнение со временем искажает показания, а датчики, требующие частой разборки для очистки, нарушают производственный процесс.
Вибрационный вискозиметр Lonnmeter – встроенное решение для измерения вязкости эмульсий.
Для решения вышеуказанных проблем,Встраиваемый технологический вискозиметр Lonnmeterразработан специально для непрерывноговязкость эмульсиимониторинг. Это лучший выбор для производителей эмульсий, поскольку он сочетает в себе высокую производительность, адаптивность к конкретным эмульсиям и возможности управления в режиме реального времени — что крайне важно для команд управления производством, ориентированных на измеримые улучшения.
Основные параметры (разработаны специально для производства эмульсий)
Технические характеристики прибора Lonnmeter напрямую решают задачи мониторинга вязкости эмульсий, обеспечивая точность и надежность в жестких или динамичных условиях:
| Параметр | Спецификация | Почему это важно для эмульсий |
| Диапазон вязкости | 1 – 1 000 000 сП | Охватывает всетипы эмульсий(от микроэмульсий низкой вязкости до кремов типа «вода в масле» высокой вязкости). |
| Точность | ±3,0% | Обеспечиваетвязкость эмульсиисоответствует строгим стандартам качества (например, ±5% для фармацевтических эмульсий). |
| Повторяемость | ±1% | Устраняет непостоянные показания, вызванные колебаниями эмульсионных капель. |
| Термостойкость | < 450°C | Выдерживает высокотемпературные стадии эмульгирования (например, при производстве промышленных смазочных материалов). |
| Диапазон давления датчика | < 6,4 МПа (на заказ для >10 МПа) | Адаптируется к линиям гомогенизации под высоким давлением, гдевязкость эмульсии масло-водаэто крайне важно. |
| Материал | Нержавеющая сталь 316 (стандартная). | Устойчив к коррозии, вызываемой эмульсионными фазами кислот или щелочей, что предотвращает деградацию датчика. |
| Уровень защиты | IP68 (датчик) / IP67 (электроника) | Обеспечивает защиту от воды, пыли и брызг эмульсии в условиях грязного производственного процесса. |
| Взрывозащищенный стандарт | ExdIIBT4 | Безопасен для использования в нефтехимических или эмульсионных линиях на основе растворителей (например, в эмульгаторах для нефтедобычи). |
| Время отклика сигнала | 5s | Фиксирует резкие изменения вязкости (например, во время добавления эмульгатора) и мгновенно вносит необходимые корректировки. |
| Выход | 4–20 мА постоянного тока (вязкость/температура) + Modbus | Интегрируется с ПЛК или системами SCADA для автоматизированного управления технологическими процессами и регистрации данных. |
Принцип работы – разработан для моделирования текучести эмульсии.
Принцип работы прибора Lonnmeter учитывает неньютоновскую и динамическую природу эмульсий, обеспечивая точность измерений.вязкость эмульсиисчитывание показаний без прерывания производства:
- Конический датчик вискозиметра колеблется вдоль оси с фиксированной частотой. Когда эмульсия течет над датчиком, жидкость подвергается сдвигу, имитируя скорости сдвига, встречающиеся в реальных производственных линиях (например, в насосах, смесителях).
- Изменения ввязкость эмульсииИзменение потерь энергии во время колебаний: более высокая вязкость создает большее сопротивление, увеличивая потери энергии; более низкая вязкость уменьшает сопротивление.
- Электронная схема датчика обнаруживает эти потери энергии, преобразует их в значение вязкости и передает данные в реальном времени (через АЦП 4–20 мА или Modbus).
- В отличие от традиционных вискозиметров, он не имеет движущихся частей, уплотнений или подшипников. Такая конструкция исключает загрязнение остатками эмульсии (отсутствуют щели, в которых могли бы скапливаться отложения) и снижает затраты на техническое обслуживание, что крайне важно для непрерывного круглосуточного производства.
Узнайте больше о других измерителях плотности
Больше онлайн-измерителей технологических процессов
Преимущества использования встроенного эмульсионного вискозиметра (лоннметра) для производителей эмульсий.
Для отделов оптимизации процессов и инженеров прибор Lonnmeter обеспечивает ощутимые, поддающиеся количественной оценке преимущества, которые напрямую повышают качество, эффективность и экономичность — и все это благодаря точному контролю.вязкость эмульсииконтроль:
Адаптируемость в зависимости от эмульсии
- Работает с неньютоновскими жидкостями.Благодаря сдвиговому воздействию на эмульсию с постоянной скоростью сдвига, обеспечивается точная обработка.вязкость эмульсии масло-водаПоказания, соответствующие реальным производственным условиям, а не только лабораторным.
- Устойчив к суровым условиямИзготовленный из нержавеющей стали марки 316, имеющий степень защиты IP68 и устойчивый к высоким температурам и давлению, он надежно работает во всех средах производства эмульсий, от пищевой промышленности (требования к чистоте на месте) до нефтехимии (взрывоопасные атмосферы).
- Устраняет потери при приготовлении партий.Мгновенные показания вязкости позволяют операторам корректировать параметры (например, дозировку эмульгатора, скорость сдвига) за считанные секунды — до образования некачественной эмульсии.
- Обеспечивает согласованностьПовторяемость ±1% означает, что каждая партия имеет одинаковые характеристики.вязкость эмульсиисокращение количества жалоб клиентов и переделок.
- Снижает ручной трудБольше никаких ручных проб или лабораторных анализов — это освобождает технических специалистов для выполнения более важных задач.
- Автоматизирует корректировку процессовИнтегрируется с ПЛК для автоматической корректировки параметров (например, увеличения давления гомогенизатора при снижении вязкости) — минимизируя человеческие ошибки и обеспечивая круглосуточную стабильность.
- Данные о вязкости регистрируются: Выходные хранилища Modbusвязкость эмульсииа также данные о температуре, которые имеют решающее значение для соблюдения нормативных требований (например, требований FDA к фармацевтическим эмульсиям) или анализа первопричин (например, отслеживания причин резкого повышения вязкости в последнюю смену).
- Срабатывает сигнализацияСистема мгновенного оповещения предупреждает операторов о выходе вязкости за пределы допустимых значений, предотвращая дорогостоящие простои или сбои в производстве партий.
Контроль качества в режиме реального времени
Операционная эффективность
Отслеживаемость данных и соответствие требованиям
Если ваша команда по производству эмульсий готова перейти от реактивного подхода к проактивномувязкость эмульсииДля контроля, сокращения отходов, повышения качества и увеличения эффективности — пришло время запросить ценовое предложение на линейный измеритель Lonnmeter.эмульсионный вискозиметрЗапросите сегодня коммерческое предложение, чтобы начать оптимизацию контроля качества ваших эмульсионных рецептур и получить стабильные результаты.вязкость эмульсии масло-водаВаши клиенты этого ожидают.
