У виробництві емульсій контроль якості безпосередньо визначає характеристики продукту, термін придатності та задоволеність клієнтів. Одним з найважливіших параметрів у цьому процесі єв'язкість емульсії; навіть невеликі коливання в'язкості можуть призвести до таких проблем, як розділення фаз, нерівномірна текстура або невідповідність вимогам кінцевого використання.
Це рішення зосереджено на тому, яквбудовані емульсійні віскозиметривирішувати проблеми протягом усього процесу контролю, забезпечуючи послідовністьв'язкість емульсіїу безперервному виробництві та перетворенні реактивного контролю якості на проактивне управління процесами.
Що таке емульсії?
Емульсія – це гетерогенна суміш двох незмішуваних рідин (наприклад, олії та води), де одна рідина (дисперсна фаза) розбивається на дрібні краплі та суспендується в іншій (безперервній фазі). Ця стабільність суміші залежить від емульгаторів – речовин, які зменшують поверхневий натяг між двома фазами та запобігають коалесценції крапель.
Ключові характеристики емульсій, що безпосередньо пов'язані зв'язкість емульсіївключають:
- Фазовий складСпіввідношення дисперсної та безперервної фази безпосередньо впливає на в'язкість (наприклад, вищий вміст олії в емульсії олії-води збільшуєв'язкість емульсії нафти та води).
- Розмір крапліМенші краплі створюють більше тертя між фазами, що призводить до вищої в'язкості; більші, агреговані краплі знижують в'язкість та нестабільність сигналу.
- Тип і концентрація емульгатораРізні емульгатори (наприклад, поверхнево-активні речовини, полімери) змінюють міжфазний шар навколо крапель, що, у свою чергу, змінює властивості плинності емульсії (і, отже, її в'язкість).
Види емульсій
Розуміннявиди емульсіймає вирішальне значення для вибору правильногоемульсійний віскозиметр, оскільки кожен тип має унікальні характеристики в'язкості та вимоги до виробництва. Найпоширеніші класифікації включають:
За фазовим складом
- Емульсії типу «олія у воді» (O/W)Безперервна фаза – це вода, а дисперсна фаза – олія (наприклад, молоко, зволожувальні засоби для обличчя). Ці емульсії зазвичай мають нижчийв'язкість емульсії нафти та водипорівняно з типами В/М, оскільки вода менш в'язка, ніж більшість масел.
- Емульсії вода-в-олії (В/О)Безперервною фазою є олія, а дисперсною фазою – вода (наприклад, масло, моторна олива). Їхв'язкість емульсіїчасто вищий через густішу безперервну олійну фазу.
- Кілька емульсійСкладні суміші, такі як олія-у-воді-в-олії (O/W/O) або вода-у-олії-у-воді (W/O/W) (наприклад, фармацевтичні препарати з контрольованим вивільненням). Вони мають шаруваті профілі в'язкості, які потребують точного моніторингу в режимі реального часу, щоб уникнути фазового розпаду.
- МакроемульсіїРозміри крапель коливаються від 0,1 до 10 мкм; вони непрозорі та мають відносно стабільну в'язкість за умови правильного складання формули.
- МікроемульсіїРозміри крапель < 0,1 мкм; вони прозорі та мають меншийв'язкість емульсіїзавдяки мінімальній взаємодії крапель.
- НаноемульсіїРозміри крапель 10–100 нм; вони поєднують стабільність і в'язкість, що робить їх поширеними у високоефективній косметиці та фармацевтиці.
За розміром краплі
Методи обробки емульсій – як виготовляють емульсії?
Виробництво емульсії – це багатоетапний процес, де кожен етап впливає на кінцевий результат.в'язкість емульсії; послідовна обробка можлива лише за умови зворотного зв'язку щодо в'язкості в режимі реального часу. Типовий робочий процес включає:
Попередня обробка
- Підготовка сировиниВиміряйте та нагрійте олію, воду та емульгатори до цільової температури (зазвичай 50–80°C), щоб зменшити в'язкість та покращити змішуваність. Коливання температури тут можуть спричинити ранні зміни в'язкості, тому поєднання aв'язкість емульсіїмонітор з датчиком температури є критично важливим.
- ДеаераціяВидаліть бульбашки повітря із сировини, оскільки захоплене повітря знижує виміряну в'язкість і призводить до неточних показників (і, отже, до поганого контролю якості).
Емульгування (основна стадія)
Цей крок розбиває дисперсну фазу на дрібні краплі та змішує її з безперервною фазою — основним фактором кінцевого процесу.в'язкість емульсії нафти та води:
- Високошвидкісне зсувне змішуванняВикористовує роторно-статорні змішувачі для створення інтенсивного зсуву; вищі швидкості зсуву зменшують розмір крапель і збільшують в'язкість (до певної точки, після якої подальший зсув має мінімальний вплив).
- ГомогенізаціяВикористовує гомогенізатори високого тиску (10–100 МПа) для створення однорідних крапель; цей крок поширений у молочній та фармацевтичній промисловості, де потрібна послідовнав'язкість емульсіїне підлягає обговоренню.
- Ультразвукова емульгаціяВикористовує звукові хвилі для розбиття крапель; ідеально підходить для наноемульсій, де точний контроль в'язкості запобігає агрегації крапель.
- ОхолодженняЗнизьте температуру емульсії до кімнатної або температури зберігання; в'язкість часто збільшується в міру охолодження емульсії, тому поточний моніторинг забезпечує її відповідність специфікаціям.
- Включення добавокДодайте консерванти, ароматизатори або активні інгредієнти; вони можуть змінити в'язкість (наприклад, загусники збільшуютьв'язкість емульсії), що потребує негайного коригування.
- ФільтраціяВидаліть великі частинки або неемульговані краплі; раптове падіння в'язкості в цьому місці може свідчити про засмічення фільтра або розділення фаз.
Післяобробка
Основи стабільності емульсії
*
Проблеми визначення в'язкості емульсій безперервної дії
Для інженерів-технологів та технічних експертів, безперервнав'язкість емульсіїМоніторинг стикається з унікальними перешкодами, які традиційні інструменти (наприклад, автономні віскозиметри, скляні капілярні трубки) не можуть подолати. Ці проблеми включають:
- Час затримки під час автономного тестуванняАвтономні методи вимагають відбору проб, транспортування та аналізу зразків — процес, який займає 15–60 хвилин. У безперервному виробництві це запізнення означає, що проблеми з в'язкістю виявляються занадто пізно, щоб зберегти цілі партії, що призводить до дороговартісних відходів.
- Спотворення семплуПід час відбору проб з виробничої лінії,в'язкість емульсії нафти та водизміни через втрату температури, зниження швидкості зсуву або коалесценцію крапель. Таким чином, лабораторні показники не відображають фактичну в'язкість у потоку, що призводить до неправильного регулювання процесу.
- Суворі умови виробництваВиробництво емульсій часто передбачає високі температури (< 450°C, згідно зі звичайними галузевими специфікаціями), високий тиск (> 10 МПа в деяких випадках) та агресивні інгредієнти (наприклад, кислі водні фази). Традиційні датчики тут швидко виходять з ладу, оскільки їм бракує надійного захисту або сумісності з матеріалами.
- Неньютонівська поведінка рідиниБільшість емульсій є неньютонівськими — їхнів'язкість емульсіїзмінюється зі швидкістю зсуву (наприклад, емульсії, що розріджуються при зсуві, стають тоншими зі збільшенням зсуву). Автономні віскозиметри випробовують за фіксованих швидкостей зсуву, тому вони не можуть враховувати динамічні зміни в'язкості, що відбуваються в насосах, змішувачах або трубопроводах.
- Обслуговування та усунення забруднень датчиківЕмульсії можуть залишати залишки на поверхнях датчиків, особливо якщо вони містять тверді речовини (наприклад, косметику з твердими частинками). Це забруднення з часом спотворює показники, а датчики, які потребують частого розбирання для очищення, порушують виробництво.
Вібраційний віскозиметр Lonnmeter – вбудоване рішення для вимірювання в'язкості емульсій
Для вирішення вищезазначених проблем,Вбудований віскозиметр для процесу Lonnmeterрозроблений спеціально для безперервногов'язкість емульсіїмоніторинг. Це провідний вибір для виробників емульсій, оскільки він поєднує в собі надійну продуктивність, адаптивність до специфічних емульсій та можливості керування в режимі реального часу, що критично важливо для команд управління виробництвом, які зосереджені на кількісно вимірюваних покращеннях.
Ключові параметри (спеціально розроблені для виробництва емульсій)
Технічні характеристики Lonnmeter безпосередньо вирішують проблеми моніторингу в'язкості емульсії, забезпечуючи точність і надійність у складних або динамічних умовах:
| Параметр | Специфікація | Чому це важливо для емульсій |
| Діапазон в'язкості | 1 – 1 000 000 сП | Охоплює всевиди емульсій(від мікроемульсій з низькою в'язкістю до кремів W/O з високою в'язкістю). |
| Точність | ±3,0% | Забезпечуєв'язкість емульсіїзалишається в межах жорстких специфікацій якості (наприклад, ±5% для фармацевтичних емульсій). |
| Повторюваність | ±1% | Усуває нестабільні показники, спричинені коливаннями крапель емульсії. |
| Стійкість до температури | < 450°C | Витримує етапи емульгування за високих температур (наприклад, виробництво промислових мастил). |
| Діапазон тиску датчика | < 6,4 МПа (налаштовано для > 10 МПа) | Адаптується до ліній гомогенізації високого тиску, дев'язкість емульсії нафти та водиє критичним. |
| Матеріал | Нержавіюча сталь 316 (стандарт) | Стійкий до корозії, спричиненої кислотними або лужними емульсійними фазами, запобігаючи деградації датчика. |
| Рівень захисту | IP68 (датчик) / IP67 (електроніка) | Захищає від води, пилу та бризок емульсії в брудному виробничому середовищі. |
| Стандарт вибухозахисту | ExdIIBT4 | Безпечний для використання в нафтохімічних або емульсійних лініях на основі розчинників (наприклад, емульгатори для нафтопромислових промислів). |
| Час відгуку сигналу | 5s | Фіксує швидкі зміни в'язкості (наприклад, під час додавання емульгатора) та запускає миттєве коригування. |
| Вихід | 4 – 20 мА постійного струму (в'язкість/температура) + Modbus | Інтегрується з ПЛК або системами SCADA для автоматизованого керування процесами та реєстрації даних. |
Принцип роботи – розроблений для поведінки потоку емульсії
Принцип роботи лоннметра враховує неньютонівську та динамічну природу емульсій, забезпечуючи точністьв'язкість емульсіїпоказники без переривання виробництва:
- Конічний датчик віскозиметра коливається осьово з фіксованою частотою. Коли емульсія протікає по датчику, рідина зсувається, імітуючи швидкості зсуву, що спостерігаються в реальних виробничих лініях (наприклад, насосах, змішувачах).
- Зміни вв'язкість емульсіїзмінюють втрату енергії під час коливань: вища в'язкість створює більший опір, збільшуючи втрати енергії; нижча в'язкість зменшує опір.
- Електронна схема датчика виявляє цю втрату енергії, перетворює її на значення в'язкості та передає дані в режимі реального часу (через 4–20 мА постійного струму або Modbus).
- На відміну від традиційних віскозиметрів, він не має рухомих частин, ущільнень або підшипників. Така конструкція усуває забруднення від залишків емульсії (немає щілин для накопичення) та зменшує витрати на технічне обслуговування, що критично важливо для безперервного цілодобового виробництва.
Дізнайтеся більше про вимірювачі щільності
Переваги вбудованого емульсійного віскозиметра (лоннметра) для виробників емульсій
Для відділів оптимізації процесів та інженерів Lonnmeter забезпечує відчутні, кількісно вимірювані переваги, які безпосередньо покращують якість, ефективність та економічну ефективність — все це зосереджено на точнихв'язкість емульсіїКОНТРОЛЬ:
Адаптованість до специфічної емульсії
- Обробляє неньютонівські рідиниЗсув емульсії з вбудованими швидкостями зсуву забезпечує точнев'язкість емульсії нафти та водипоказники, що відповідають реальним виробничим умовам, а не лише лабораторним.
- Стійкий до суворих умовНержавіюча сталь 316, захист IP68 та стійкість до високих температур/тиску означають, що він надійно працює в усіх середовищах виробництва емульсій, від харчової промисловості (вимога очищення на місці) до нафтохімічної промисловості (вибухонебезпечні середовища).
- Усуває відходи партіїМиттєві показники в'язкості дозволяють операторам регулювати параметри (наприклад, дозування емульгатора, швидкість зсуву) за лічені секунди — до того, як буде утворена невідповідна емульсія.
- Забезпечує узгодженістьПовторюваність ±1% означає, що кожна партія має однаковийв'язкість емульсії, що зменшує кількість скарг клієнтів та переробок.
- Зменшує ручну працюБільше жодного ручного відбору проб чи лабораторного аналізу — звільняючи техніків для виконання важливих завдань.
- Автоматизує коригування процесівІнтегрується з ПЛК для автоматичного налаштування параметрів (наприклад, збільшення тиску в гомогенізаторі, якщо в'язкість падає), мінімізуючи людський фактор та забезпечуючи цілодобову стабільність.
- Дані про в'язкість записуютьсяЗберігання вихідних даних Modbusв'язкість емульсіїі дані про температуру, що є критично важливим для дотримання нормативних вимог (наприклад, вимог FDA щодо фармацевтичних емульсій) або аналізу першопричин (наприклад, відстеження причин різкого зростання в'язкості під час останньої зміни).
- Активує тривогиНегайні сигнали тривоги сповіщають операторів про в'язкість, що не відповідає специфікації, запобігаючи дороговартісним простоям або збоям партій.
Контроль якості в режимі реального часу
Операційна ефективність
Відстеження даних та відповідність вимогам
Якщо ваша команда з виробництва емульсій готова перейти від реактивного до проактивного методув'язкість емульсіїконтроль — а також зменшення відходів, покращення якості та підвищення ефективності — саме час запросити цінову пропозицію на лінійний Lonnmeterемульсійний віскозиметрЗамовте цінову пропозицію вже сьогодні, щоб розпочати оптимізацію контролю якості рецептури емульсій та отримати стабільнув'язкість емульсії нафти та водиочікують ваші клієнти.
