Pri výrobe emulzií kontrola kvality priamo určuje výkonnosť produktu, trvanlivosť a spokojnosť zákazníkov. Jedným z najdôležitejších parametrov v tomto procese jeviskozita emulzieAj malé výkyvy viskozity môžu viesť k problémom, ako je fázová separácia, nekonzistentná textúra alebo nesplnenie požiadaviek konečného použitia.
Toto riešenie sa zameriava na to, akovložené emulzné viskozimetreriešiť výzvy v celom procesnom riadení a zabezpečovať konzistentnéviskozita emulziev nepretržitej výrobe a premene reaktívnej kontroly kvality na proaktívne riadenie procesov.
Čo sú emulzie?
Emulzia je heterogénna zmes dvoch nemiešateľných kvapalín (napr. oleja a vody), kde jedna kvapalina (disperzná fáza) je rozdelená na drobné kvapôčky a suspendovaná v druhej kvapaline (kontinuálna fáza). Táto stabilita tejto zmesi závisí od emulgátorov – látok, ktoré znižujú povrchové napätie medzi týmito dvoma fázami a zabraňujú koalescencii kvapiek.
Kľúčové vlastnosti emulzií, ktoré sa priamo viažu naviskozita emulziezahŕňajú:
- Fázové zloženiePomer dispergovanej a kontinuálnej fázy priamo ovplyvňuje viskozitu (napr. vyšší obsah oleja v emulzii olej-voda zvyšujeviskozita emulzie olej-voda).
- Veľkosť kvapkyMenšie kvapôčky vytvárajú väčšie trenie medzi fázami, čo vedie k vyššej viskozite; väčšie, agregované kvapôčky znižujú viskozitu a signalizujú nestabilitu.
- Typ a koncentrácia emulgátoraRôzne emulgátory (napr. povrchovo aktívne látky, polyméry) menia medzifázovú vrstvu okolo kvapôčok, čo následne mení tokové vlastnosti emulzie (a tým aj jej viskozitu).
Druhy emulzií
Porozumenietypy emulziíje kľúčové pre výber správnehoemulzný viskozimeter, pretože každý typ má jedinečné viskozitné správanie a výrobné požiadavky. Medzi najbežnejšie klasifikácie patria:
Podľa fázového zloženia
- Emulzie olej vo vode (O/W)Spojitá fáza je voda a dispergovaná fáza je olej (napr. mlieko, hydratačné krémy na tvár). Tieto emulzie majú zvyčajne nižšieviskozita emulzie olej-vodav porovnaní s typmi voda/olej, pretože voda je menej viskózna ako väčšina olejov.
- Emulzie voda v oleji (W/O)Spojitá fáza je olej a dispergovaná fáza je voda (napr. maslo, motorový olej). Ichviskozita emulzieje často vyššia kvôli hustejšej súvislej olejovej fáze.
- Viaceré emulzieKomplexné zmesi ako olej vo vode v oleji (O/W/O) alebo voda v oleji vo vode (W/O/W) (napr. liečivá s riadeným uvoľňovaním). Tieto majú vrstvené viskozitné profily, ktoré vyžadujú presné monitorovanie v reálnom čase, aby sa predišlo fázovému rozpadu.
- MakroemulzieVeľkosť kvapôčok sa pohybuje od 0,1 do 10 μm; sú nepriehľadné a pri správnom zložení majú relatívne stabilnú viskozitu.
- MikroemulzieVeľkosti kvapiek < 0,1 μm; sú priehľadné a majú nižšiuviskozitná emulziakvôli minimálnej interakcii kvapiek.
- NanoemulzieVeľkosti kvapôčok 10 – 100 nm; vyvažujú stabilitu a viskozitu, vďaka čomu sú bežné vo vysokoúčinnej kozmetike a farmaceutických výrobkoch.
Podľa veľkosti kvapiek
Metódy spracovania emulzií – Ako sa vyrábajú emulzie?
Výroba emulzie je viacstupňový proces, kde každá fáza ovplyvňuje konečný výsledok.viskozita emulzie; konzistentné spracovanie je možné len so spätnou väzbou o viskozite v reálnom čase. Typický pracovný postup zahŕňa:
Predspracovanie
- Príprava surovínOdmerajte a zohrejte olej, vodu a emulgátory na cieľovú teplotu (zvyčajne 50 – 80 °C), aby sa znížila viskozita a zlepšila miešateľnosť. Kolísanie teploty môže v tomto prípade spôsobiť skoré zmeny viskozity, preto je vhodné spárovať...viskozitná emulziamonitor s teplotným senzorom je nevyhnutný.
- OdvzdušnenieOdstráňte vzduchové bubliny zo surovín, pretože zachytený vzduch znižuje nameranú viskozitu a vedie k nepresným údajom (a tým aj k slabej kontrole kvality).
Emulgácia (základná fáza)
Tento krok rozdeľuje dispergovanú fázu na drobné kvapôčky a zmiešava ju so spojitou fázou – primárnym faktorom konečnejviskozita emulzie olej-voda:
- Vysokorýchlostné šmykové miešaniePoužíva rotorovo-statorové miešačky na generovanie intenzívneho šmyku; vyššie šmykové rýchlosti znižujú veľkosť kvapiek a zvyšujú viskozitu (do určitého bodu, po ktorom má ďalší šmykový účinok minimálny).
- HomogenizáciaPoužíva vysokotlakové homogenizátory (10 – 100 MPa) na vytvorenie rovnomerných kvapôčok; tento krok je bežný v mliekarenskom a farmaceutickom priemysle, kde je potrebná konzistentnáviskozita emulzieje neobchodovateľné.
- Ultrazvuková emulgáciaVyužíva zvukové vlny na rozbíjanie kvapôčok; ideálne pre nanoemulzie, kde presná kontrola viskozity zabraňuje agregácii kvapôčok.
- ChladenieZnížte teplotu emulzie na izbovú alebo skladovaciu teplotu; viskozita sa s chladnutím emulzie často zvyšuje, takže monitorovanie priamo v potrubí zabezpečuje, že zostane v rámci špecifikácie.
- Začlenenie aditívPridajte konzervačné látky, vône alebo aktívne zložky; tie môžu zmeniť viskozitu (napr. zahusťovadlá zvyšujúviskozitná emulzia), ktoré si vyžadujú okamžité úpravy.
- FiltráciaOdstráňte veľké častice alebo neemulgované kvapky; náhly pokles viskozity môže v tomto prípade naznačovať upchatie filtra alebo fázové oddelenie.
Dodatočné spracovanie
Základy stability emulzie
*
Výzvy pri stanovovaní viskozity kontinuálnych emulzií
Pre procesných inžinierov a technických expertov, nepretržitéviskozita emulzieMonitorovanie čelí jedinečným prekážkam, ktoré tradičné nástroje (napr. offline viskozimetre, sklenené kapilárne trubice) nedokážu prekonať. Medzi tieto výzvy patria:
- Oneskorenie pri offline testovaníOffline metódy vyžadujú odber vzoriek, prepravu a analýzu vzoriek – proces, ktorý trvá 15 – 60 minút. Pri nepretržitej výrobe toto oneskorenie znamená, že problémy s viskozitou sa zisťujú príliš neskoro na to, aby sa dali zachrániť celé dávky, čo vedie k nákladnému plytvaniu.
- Skreslenie vzorkyPri odbere vzoriek z výrobnej linky,viskozita emulzie olej-vodazmeny v dôsledku straty teploty, zníženia šmykovej rýchlosti alebo koalescencie kvapiek. Laboratórna hodnota teda neodráža skutočnú viskozitu v potrubí, čo vedie k nesprávnym úpravám procesu.
- Drsné výrobné podmienkyVýroba emulzií často zahŕňa vysoké teploty (< 450 °C, podľa bežných priemyselných špecifikácií), vysoké tlaky (v niektorých prípadoch > 10 MPa) a korozívne zložky (napr. kyslé vodné fázy). Tradičné senzory v tomto prípade rýchlo zlyhávajú, pretože im chýba robustná ochrana alebo materiálová kompatibilita.
- Nenewtonovské správanie tekutínVäčšina emulzií je nenewtonovských – ichviskozitná emulziamení sa so šmykovou rýchlosťou (napr. emulzie riediace šmykom sa rednú so zvyšujúcim sa šmykom). Offline viskozimetre testujú pri pevných šmykových rýchlostiach, takže nedokážu zachytiť dynamické zmeny viskozity, ku ktorým dochádza v čerpadlách, miešačoch alebo potrubiach.
- Údržba a znečistenie senzorovEmulzie môžu zanechávať zvyšky na povrchu senzorov, najmä ak obsahujú pevné látky (napr. kozmetiku plnú častíc). Toto znečistenie časom skresľuje hodnoty a senzory, ktoré vyžadujú častú demontáž na čistenie, narúšajú výrobu.
Vibračný viskozimeter Lonnmeter – riešenie pre meranie viskozity emulzií priamo v potrubí
Na riešenie vyššie uvedených výzievLonnmeter inline procesný viskozimeterje navrhnutý špeciálne pre nepretržitéviskozita emulziemonitorovanie. Je to popredná voľba pre výrobcov emulzií, pretože kombinuje robustný výkon, prispôsobivosť špecifickým emulziám a možnosti riadenia v reálnom čase – čo je kľúčové pre tímy riadenia výroby zamerané na kvantifikovateľné zlepšenia.
Kľúčové parametre (prispôsobené pre výrobu emulzií)
Špecifikácie Lonnmetra priamo riešia výzvy monitorovania viskozity emulzie a zabezpečujú presnosť a spoľahlivosť v náročných alebo dynamických podmienkach:
| Parameter | Špecifikácia | Prečo je to dôležité pre emulzie |
| Rozsah viskozity | 1 – 1 000 000 cP | Pokrýva všetkytypy emulzií(od mikroemulzií s nízkou viskozitou až po krémy typu voda/olej s vysokou viskozitou). |
| Presnosť | ±3,0 % | Zabezpečujeviskozita emulziezostáva v rámci prísnych špecifikácií kvality (napr. ±5 % pre farmaceutické emulzie). |
| Opakovateľnosť | ±1 % | Eliminuje nekonzistentné hodnoty spôsobené kolísaním kvapiek emulzie. |
| Teplotná odolnosť | < 450 °C | Odoláva krokom emulgácie pri vysokých teplotách (napr. výroba priemyselných mazív). |
| Rozsah tlaku senzora | < 6,4 MPa (prispôsobené pre > 10 MPa) | Prispôsobuje sa vysokotlakovým homogenizačným linkám, kdeviskozita emulzie olej-vodaje kritické. |
| Materiál | Nerezová oceľ 316 (štandard) | Odoláva korózii z kyslých alebo alkalických emulzných fáz, čím zabraňuje degradácii senzora. |
| Úroveň ochrany | IP68 (senzor) / IP67 (elektronika) | Chráni pred vodou, prachom a striekajúcou emulziou v chaotickom výrobnom prostredí. |
| Štandard odolný voči výbuchu | ExdIIBT4 | Bezpečné na použitie v petrochemických alebo emulzných linkách na báze rozpúšťadiel (napr. emulgátory v ropných poliach). |
| Doba odozvy signálu | 5s | Zachytáva rýchle zmeny viskozity (napr. počas pridávania emulgátora) a spúšťa okamžité úpravy. |
| Výstup | 4 – 20 mADC (viskozita/teplota) + Modbus | Integruje sa s PLC alebo SCADA systémami pre automatizované riadenie procesov a zaznamenávanie údajov. |
Princíp fungovania – Navrhnuté pre správanie toku emulzie
Princíp fungovania Lonnmetra rieši nenewtonovskú a dynamickú povahu emulzií, čím zabezpečuje presnosť...viskozitná emulziaodčítania bez prerušenia výroby:
- Kužeľový senzor viskozimetra kmitá axiálne s pevnou frekvenciou. Keď emulzia preteká cez senzor, kvapalina je šmykovo namáhaná – napodobňuje šmykové rýchlosti, ktoré sa vyskytujú v skutočných výrobných linkách (napr. čerpadlá, miešačky).
- Zmeny vviskozita emulziemeniť energiu stratenú počas oscilácie: vyššia viskozita vytvára väčší odpor, čím sa zvyšujú straty energie; nižšia viskozita znižuje odpor.
- Elektronický obvod senzora detekuje túto stratu energie, premieňa ju na hodnotu viskozity a prenáša údaje v reálnom čase (prostredníctvom 4–20 mADC alebo Modbus).
- Na rozdiel od tradičných viskozimetrov nemá žiadne pohyblivé časti, tesnenia ani ložiská. Táto konštrukcia eliminuje znečistenie zvyškami emulzie (žiadne štrbiny na usadzovanie) a znižuje potrebu údržby – čo je nevyhnutné pre nepretržitú výrobu 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Získajte viac informácií o hustomeroch
Viac online procesných meračov
Výhody inline emulzného viskozimetra (Lonnmeter) pre výrobcov emulzií
Pre oddelenia a inžinierov zameraných na optimalizáciu procesov prináša Lonnmeter hmatateľné a kvantifikovateľné výhody, ktoré priamo zlepšujú kvalitu, efektivitu a nákladovú efektívnosť – to všetko so zameraním na presné meranie.viskozita emulziekontrola:
Prispôsobivosť špecifická pre emulziu
- Manipuluje s nenewtonovskými kvapalinamiStrihaním emulzie pri priebežných šmykových rýchlostiach sa dosahuje presnéviskozita emulzie olej-vodahodnoty, ktoré zodpovedajú skutočným výrobným podmienkam – nielen laboratórnym nastaveniam.
- Odoláva drsným podmienkamNerezová oceľ 316, krytie IP68 a odolnosť voči vysokým teplotám/tlakom znamenajú, že spoľahlivo funguje vo všetkých prostrediach výroby emulzií, od spracovania potravín (požiadavky na čistenie na mieste) až po petrochemický priemysel (výbušné atmosféry).
- Eliminuje plytvanie šaržamiOkamžité merania viskozity umožňujú operátorom upraviť parametre (napr. dávkovanie emulgátora, šmykovú rýchlosť) v priebehu niekoľkých sekúnd – skôr, ako sa vytvorí nekonformná emulzia.
- Zaisťuje konzistenciuOpakovateľnosť ±1 % znamená, že každá šarža má rovnakýviskozitná emulzia, čím sa znižuje počet sťažností zákazníkov a prepracovaní.
- Znižuje manuálnu prácuKoniec s manuálnym odberom vzoriek ani laboratórnou analýzou – technici sa tak môžu venovať úlohám s vyššou hodnotou.
- Automatizuje úpravy procesovIntegruje sa s PLC na automatické úpravy parametrov (napr. zvýšenie tlaku homogenizátora, ak klesne viskozita) – minimalizuje ľudské chyby a zabezpečuje konzistentnosť 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
- Zaznamenáva údaje o viskoziteVýstup Modbusu ukladáviskozita emulziea údaje o teplote, ktoré sú kľúčové pre dodržiavanie predpisov (napr. požiadavky FDA pre farmaceutické emulzie) alebo analýzu základných príčin (napr. sledovanie, prečo viskozita v poslednej zmene prudko vzrástla).
- Spúšťa alarmyOkamžité alarmy upozornia operátorov na viskozitu mimo špecifikácie, čím sa predíde nákladným prestojom alebo poruchám šarží.
Kontrola kvality v reálnom čase
Prevádzková efektívnosť
Sledovateľnosť údajov a súlad s predpismi
Ak je váš tím na výrobu emulzií pripravený prejsť z reaktívneho na proaktívnyviskozita emulziekontrola – a zníženie odpadu, zlepšenie kvality a zvýšenie efektivity – je čas požiadať o cenovú ponuku na inline Lonnmeteremulzný viskozimeterVyžiadajte si cenovú ponuku ešte dnes a začnite optimalizovať kontrolu kvality vašej emulznej receptúry – a získajte konzistentnúviskozita emulzie olej-vodavaši zákazníci očakávajú.
