Pri proizvodnji emulzij nadzor kakovosti neposredno določa delovanje izdelka, rok uporabnosti in zadovoljstvo strank. Eden najpomembnejših parametrov v tem procesu jeviskoznost emulzijeŽe majhna nihanja viskoznosti lahko povzročijo težave, kot so ločevanje faz, nedosledna tekstura ali neizpolnjevanje zahtev končne uporabe.
Ta rešitev se osredotoča na to, kakolinijski emulzijski viskozimetriobravnava izzive v celotnem nadzoru procesov in zagotavlja doslednostviskoznost emulzijev neprekinjeni proizvodnji in preoblikovanju reaktivnega nadzora kakovosti v proaktivno upravljanje procesov.
Kaj so emulzije?
Emulzija je heterogena zmes dveh nemešljivih tekočin (npr. olja in vode), kjer je ena tekočina (disperzna faza) razdrobljena na drobne kapljice in suspendirana v drugi (kontinuirni fazi). Ta stabilnost zmesi je odvisna od emulgatorjev – snovi, ki zmanjšujejo površinsko napetost med fazama in preprečujejo zlivanje kapljic.
Ključne značilnosti emulzij, ki so neposredno povezane zviskoznost emulzijevključujejo:
- Fazna sestavaRazmerje med dispergirano in kontinuirano fazo neposredno vpliva na viskoznost (npr. višja vsebnost olja v emulziji olje-voda povečaviskoznost emulzije olja in vode).
- Velikost kapljicManjše kapljice ustvarjajo večje trenje med fazami, kar vodi do večje viskoznosti; večje, agregirane kapljice znižujejo viskoznost in povzročajo nestabilnost signala.
- Vrsta in koncentracija emulgatorjaRazlični emulgatorji (npr. površinsko aktivne snovi, polimeri) spreminjajo medfazno plast okoli kapljic, kar posledično spremeni lastnosti pretoka emulzije (in s tem njeno viskoznost).
Vrste emulzij
Razumevanjevrste emulzijje ključnega pomena za izbiro pravegaemulzijski viskozimeter, saj ima vsaka vrsta edinstveno viskoznost in proizvodne zahteve. Najpogostejše klasifikacije vključujejo:
Po fazni sestavi
- Emulzije olja v vodi (O/W)Neprekinjena faza je voda, dispergirana faza pa olje (npr. mleko, vlažilne kreme za obraz). Te emulzije imajo običajno nižjoviskoznost emulzije olja in vodev primerjavi z vrstami V/O, saj je voda manj viskozna kot večina olj.
- Emulzije voda-v-olju (V/O)Neprekinjena faza je olje, dispergirana faza pa voda (npr. maslo, motorno olje). Njihovaviskoznost emulzijeje pogosto višja zaradi debelejše neprekinjene oljne faze.
- Več emulzijKompleksne mešanice, kot so olje v vodi v olju (O/W/O) ali voda v olju v vodi (W/O/W) (npr. zdravila s kontroliranim sproščanjem). Te imajo večplastne profile viskoznosti, ki zahtevajo natančno spremljanje v realnem času, da se prepreči razpad faz.
- MakroemulzijeVelikost kapljic se giblje od 0,1 do 10 μm; so neprozorne in imajo ob pravilni formulaciji relativno stabilno viskoznost.
- MikroemulzijeVelikosti kapljic < 0,1 μm; so prozorne in imajo nižjoviskoznostna emulzijazaradi minimalne interakcije kapljic.
- NanoemulzijeVelikosti kapljic so 10–100 nm; uravnotežujejo stabilnost in viskoznost, zaradi česar so pogoste v visokozmogljivi kozmetiki in farmacevtskih izdelkih.
Po velikosti kapljic
Metode obdelave emulzij – kako se izdelujejo emulzije?
Proizvodnja emulzije je večstopenjski postopek, kjer vsaka faza vpliva na končni izdelek.viskoznost emulzije; dosledna obdelava je mogoča le s povratnimi informacijami o viskoznosti v realnem času. Tipičen potek dela vključuje:
Predobdelava
- Priprava surovinOlje, vodo in emulgatorje izmerite in segrejte na ciljno temperaturo (običajno 50–80 °C), da zmanjšate viskoznost in izboljšate mešljivost. Temperaturne spremembe lahko povzročijo zgodnje spremembe viskoznosti, zato je treba kombinirativiskoznostna emulzijamonitor s temperaturnim senzorjem je ključnega pomena.
- OdzračevanjeIz surovin odstranite zračne mehurčke, saj ujeti zrak zniža izmerjeno viskoznost in vodi do netočnih odčitkov (in s tem do slabega nadzora kakovosti).
Emulgiranje (osrednja faza)
Ta korak razdeli dispergirano fazo na drobne kapljice in jo zmeša z zvezno fazo – glavnim gonilnikom končneviskoznost emulzije olja in vode:
- Visokohitrostno strižno mešanjeUporablja rotorsko-statorske mešalnike za ustvarjanje intenzivnega striga; višje strižne hitrosti zmanjšajo velikost kapljic in povečajo viskoznost (do določene točke, po kateri ima nadaljnje striženje minimalen učinek).
- HomogenizacijaUporablja visokotlačne homogenizatorje (10–100 MPa) za ustvarjanje enakomernih kapljic; ta korak je pogost v mlekarstvu in farmacevtski industriji, kjer je potrebna doslednostviskoznost emulzijeni predmet pogajanj.
- Ultrazvočna emulgacijaUporablja zvočne valove za lomljenje kapljic; idealno za nanoemulzije, kjer natančen nadzor viskoznosti preprečuje združevanje kapljic.
- HlajenjeZnižajte temperaturo emulzije na sobno temperaturo ali temperaturo shranjevanja; viskoznost se pogosto poveča, ko se emulzija ohladi, zato spremljanje na liniji zagotavlja, da ostane znotraj specifikacij.
- Vključitev aditivovDodajte konzervanse, dišave ali aktivne sestavine; te lahko spremenijo viskoznost (npr. zgoščevalci povečajoviskoznostna emulzija), ki zahtevajo takojšnje prilagoditve.
- FiltracijaOdstranite velike delce ali neemulgirane kapljice; nenaden padec viskoznosti lahko nakazuje zamašitev filtra ali ločitev faz.
Naknadna obdelava
Osnove stabilnosti emulzij
*
Izzivi pri določanju viskoznosti kontinuirnih emulzij
Za procesne inženirje in tehnične strokovnjake, neprekinjenoviskoznost emulzijeSpremljanje se sooča z edinstvenimi ovirami, ki jih tradicionalna orodja (npr. viskozimetri brez povezave, steklene kapilarne cevke) ne morejo premagati. Ti izzivi vključujejo:
- Čas zamika pri testiranju brez povezaveMetode brez povezave zahtevajo vzorčenje, transport in analizo vzorcev – postopek, ki traja 15–60 minut. Pri neprekinjeni proizvodnji ta zakasnitev pomeni, da se težave z viskoznostjo odkrijejo prepozno, da bi se rešile celotne serije, kar vodi do dragih odpadkov.
- Popačenje vzorcaPri vzorčenju s proizvodne linije,viskoznost emulzije olja in vodespremembe zaradi padca temperature, zmanjšanja strižne hitrosti ali koalescence kapljic. Laboratorijski odčitek tako ne odraža dejanske viskoznosti v liniji, kar vodi do napačnih prilagoditev procesa.
- Težki proizvodni pogojiProizvodnja emulzij pogosto vključuje visoke temperature (< 450 °C, v skladu z običajnimi industrijskimi specifikacijami), visoke tlake (v nekaterih primerih > 10 MPa) in korozivne sestavine (npr. kisle vodne faze). Tradicionalni senzorji tukaj hitro odpovejo, saj nimajo robustne zaščite ali združljivosti materialov.
- Ne-Newtonsko vedenje tekočinVečina emulzij ni Newtonovih – njihoveviskoznostna emulzijaspreminja se s strižno hitrostjo (npr. emulzije, ki se redčijo s strigom, se redčijo z naraščanjem striga). Viskozimetri brez povezave testirajo pri fiksnih strižnih hitrostih, zato ne morejo zajeti dinamičnih sprememb viskoznosti, ki se pojavljajo v črpalkah, mešalnikih ali cevovodih.
- Vzdrževanje in odstranjevanje umazanije senzorjevEmulzije lahko pustijo ostanke na površinah senzorjev, zlasti če vsebujejo trdne snovi (npr. kozmetiko, polno delcev). Ta umazanija sčasoma izkrivlja odčitke, senzorji, ki jih je treba pogosto razstavljati zaradi čiščenja, pa motijo proizvodnjo.
Vibracijski viskozimeter Lonnmeter – linijska rešitev za merjenje viskoznosti emulzij
Za reševanje zgoraj navedenih izzivov jeLonnmeter linijski procesni viskozimeterje zasnovan posebej za neprekinjenoviskoznost emulzijespremljanje. Je vodilna izbira proizvajalcev emulzij, saj združuje robustno delovanje, prilagodljivost, specifično za emulzije, in zmogljivosti nadzora v realnem času – kar je ključnega pomena za ekipe za upravljanje proizvodnje, osredotočene na merljive izboljšave.
Ključni parametri (prilagojeni za proizvodnjo emulzij)
Specifikacije Lonnmetra neposredno rešujejo izzive spremljanja viskoznosti emulzij, saj zagotavljajo natančnost in zanesljivost v težkih ali dinamičnih pogojih:
| Parameter | Specifikacija | Zakaj je to pomembno za emulzije |
| Območje viskoznosti | 1 – 1.000.000 cP | Zajema vsevrste emulzij(od mikroemulzij z nizko viskoznostjo do krem W/O z visoko viskoznostjo). |
| Natančnost | ±3,0 % | Zagotavljaviskoznost emulzijeostaja znotraj strogih specifikacij kakovosti (npr. ±5 % za farmacevtske emulzije). |
| Ponovljivost | ±1 % | Odpravlja nedosledne odčitke, ki jih povzročajo nihanja kapljic emulzije. |
| Temperaturna odpornost | < 450 °C | Odporen na visokotemperaturne korake emulgiranja (npr. industrijska proizvodnja maziv). |
| Območje tlaka senzorja | < 6,4 MPa (prilagojeno za > 10 MPa) | Prilagodi se visokotlačnim homogenizacijskim linijam, kjerviskoznost emulzije olja in vodeje kritično. |
| Material | Nerjaveče jeklo 316 (standardno) | Odpornost proti koroziji zaradi kislih ali alkalnih emulzij, kar preprečuje degradacijo senzorja. |
| Raven zaščite | IP68 (senzor) / IP67 (elektronika) | Ščiti pred vodo, prahom in brizganjem emulzije v umazanih proizvodnih okoljih. |
| Standard proti eksploziji | ExdIIBT4 | Varno za uporabo v petrokemičnih ali emulzijskih linijah na osnovi topil (npr. emulgatorji na naftnih poljih). |
| Čas odziva signala | 5s | Zajame hitre spremembe viskoznosti (npr. med dodajanjem emulgatorja) in sproži takojšnje prilagoditve. |
| Izhod | 4–20 mADC (viskoznost/temperatura) + Modbus | Integrira se s PLC-ji ali SCADA sistemi za avtomatizirano krmiljenje procesov in beleženje podatkov. |
Načelo delovanja – zasnovano za obnašanje emulzijskega toka
Načelo delovanja Lonnmetra upošteva ne-Newtonovsko in dinamično naravo emulzij, kar zagotavlja natančnostviskoznostna emulzijaodčitki brez motenj v proizvodnji:
- Stožčasti senzor viskozimetra niha aksialno s fiksno frekvenco. Ko emulzija teče čez senzor, se tekočina striga – kar posnema strižne hitrosti, ki jih najdemo v resničnih proizvodnih linijah (npr. črpalke, mešalniki).
- Spremembe vviskoznost emulzijespremenijo izgubo energije med nihanjem: višja viskoznost ustvari večji upor, kar poveča izgubo energije; nižja viskoznost zmanjša upor.
- Elektronsko vezje senzorja zazna to izgubo energije, jo pretvori v vrednost viskoznosti in podatke prenese v realnem času (prek 4–20 mADC ali Modbus).
- Za razliko od tradicionalnih viskozimetrov nima gibljivih delov, tesnil ali ležajev. Ta zasnova odpravlja umazanijo zaradi ostankov emulzije (brez razpok za nabiranje) in zmanjšuje vzdrževanje – kar je ključnega pomena za neprekinjeno 24/7 proizvodnjo.
Več o merilnikih gostote
Več spletnih procesnih merilnikov
Prednosti linijskega emulzijskega viskozimetra (Lonnmeter) za proizvajalce emulzij
Za oddelke in inženirje za optimizacijo procesov Lonnmeter prinaša oprijemljive, merljive koristi, ki neposredno izboljšujejo kakovost, učinkovitost in stroškovno učinkovitost – vse osredotočeno na natančnostviskoznost emulzijenadzor:
Prilagodljivost, specifična za emulzijo
- Obdeluje ne-Newtonske tekočineZ striženjem emulzije pri linijskih strižnih hitrostih zagotavlja natančnoviskoznost emulzije olja in vodeodčitki, ki ustrezajo dejanskim proizvodnim pogojem – ne le laboratorijskim nastavitvam.
- Odporno na težke pogojeNerjaveče jeklo 316, zaščita IP68 in toleranca na visoke temperature/tlak pomenijo, da zanesljivo deluje v vseh okoljih za proizvodnjo emulzij, od predelave hrane (zahteve za čiščenje na mestu) do petrokemije (eksplozivne atmosfere).
- Odpravlja odpadke v serijahTakojšnje odčitavanje viskoznosti omogoča operaterjem, da v nekaj sekundah prilagodijo parametre (npr. odmerek emulgatorja, strižno hitrost) – preden nastane neskladna emulzija.
- Zagotavlja doslednostPonovljivost ±1 % pomeni, da ima vsaka serija enakviskoznostna emulzija, kar zmanjšuje pritožbe strank in število predelav.
- Zmanjša ročno deloNič več ročnega vzorčenja ali laboratorijskih analiz – tehniki se tako lahko lotijo bolj dragocenih nalog.
- Avtomatizira prilagoditve procesovIntegrira se s PLC-ji za samodejno prilagajanje parametrov (npr. povečanje tlaka homogenizatorja, če viskoznost pade) – kar zmanjšuje človeške napake in zagotavlja doslednost 24 ur na dan, 7 dni v tednu.
- Podatki o viskoznosti dnevnikovIzhod Modbus shranjujeviskoznost emulzijein podatke o temperaturi, ki so ključni za skladnost s predpisi (npr. zahteve FDA za farmacevtske emulzije) ali analizo vzrokov (npr. sledenje, zakaj se je viskoznost v prejšnji izmeni povečala).
- Sproži alarmeTakojšnji alarmi opozorijo operaterje na viskoznost izven specifikacij, kar preprečuje drage izpade ali okvare serije.
Nadzor kakovosti v realnem času
Operativna učinkovitost
Sledljivost podatkov in skladnost
Če je vaša ekipa za proizvodnjo emulzij pripravljena preiti iz reaktivnega v proaktivni postopekviskoznost emulzijenadzor – in zmanjšanje odpadkov, izboljšanje kakovosti in povečanje učinkovitosti – čas je, da zahtevate ponudbo za linijski Lonnmeteremulzijski viskozimeterZahtevajte ponudbo še danes in začnite optimizirati nadzor kakovosti formulacije emulzij – in si zagotovite doslednoviskoznost emulzije olja in vodevaše stranke pričakujejo.
