Monitorování viskozity přímo v potrubí pro optimalizaci plnicích linek ve výrobcích spotřební péče

---

Obsah

• 1. Úvod
• 2. Plnicí linky ve výrobcích spotřební péče
• 2.1 Klíčové aplikace
• 2.2 Důležitost viskozity a hustoty v plnicích linkách pro výrobky spotřební péče
• 2.3 Proces výroby/aplikace
• 3. Rheonics Přehled inline senzorů typu SR
• 3.1 Hygienická certifikace
• 4. Doporučená instalace
• 4.1. Aspekty mechanické instalace
• 4.1.1. Požadavky na instalaci SRV a SRD
• 4.1.2. Další požadavky na instalaci SRD
• 4.2. Společné řešení podle Rheonics
• 5. Procesní podmínky a osvědčené postupy
• 6. Reference

Výrobci produktů péče o pleť vyžadují přesnost ve složení a balení, aby byla zajištěna konzistence produktů, bezpečnost spotřebitelů a soulad s předpisy. Plnicí linky jsou pro tento proces klíčové a čelí rozmanitým výzvám, včetně manipulace s produkty s širokou škálou viskozit, prevence pěnění nebo vláknitosti během dávkování a zajištění přesného čistého obsahu napříč různými formáty balení.

Variabilita viskozity a hustoty surovin a konečného produktu, citlivost na teplotu a stabilita mezi jednotlivými šaržemi během procesu výrobu komplikují. Obvykle se používají tradiční laboratorní metody odběru vzorků, které však poskytují občasné poznatky, jež nedokážou zachytit změny vlastností kapalin v reálném čase. Na druhou stranu, měření přímo v potrubí poskytují nepřetržitý a reálný přehled o procesu, což umožňuje rychlejší reakci regulace.

Rheonics Senzory nabízejí pro stáčecí linky pro spotřebitele významné provozní a ekonomické výhody, které jdou nad rámec přesnosti měření a zvyšují efektivitu, spolehlivost a úsporu nákladů:

• Přesně změřte viskozitu, konzistenci, hustotu, koncentraci a teplotu produktů péče o spotřební materiál.

• Zajišťují spolehlivý výkon za podmínek vysokého tlaku a teploty.

• Kompatibilní s CIP a certifikace EHEDG, s hygienickými procesními připojeními, jako například Tri-Clamp, Varinline a další.

• Snadná integrace se systémy PLC/DCS přes Profinet, Modbus, Ethernet/IP, výstupy 4–20 mA a další.

• Kalibrováno z výroby a vhodné pro jakoukoli kapalinu; není nutná žádná rekalibrace.

• Zlepšete efektivitu linky, snižte ztráty produktů a odmítnuté šarže, což vede k investici do ofsetového senzoru již v prvním roce.

Produkty péče o pleť, jako jsou šampony, pleťové vody, krémy, gely a zubní pasty, vyžadují přesnou kontrolu výroby. Plnicí linky pro tyto produkty potřebují přesnou kontrolu nad reologickými vlastnostmi, jako je viskozita a hustota. To zajišťuje stabilitu produktu a konzistentní dávkování během balení a kontroly kvality.

Tyto produkty lze rozdělit do dvou hlavních skupin: kapaliny a polotuhé látky, které lze plnit do různých typů obalů, jako jsou lahve, sáčky, tuby, sklenice a aerosoly.

Produkty v každé kategorii vyžadují odlišný typ obalu, který vyžaduje odlišné výrobní techniky. Patří mezi ně:

Pevné nádoby (lahve, dávkovače a sklenice)

Obvykle vyrobené z plastu a někdy ze skla, jsou nejběžnější formou plnění určeným pro řídké tekutiny a krémové produkty (např. šampony, kondicionéry, tekuté prací prostředky, tekutá mýdla, ústní vody, krémy a pleťové vody). Mezi běžné metody plnění patří gravitace, přepad, píst, progresivní dutinová čerpadla nebo vakuové plnění.

Sáčky (flexibilní kapsičky)

Také běžné pro tekuté a krémové produkty, ale ty jsou oblíbené na masových trzích pro svou ekonomickou a jednoduchou prezentaci. Vyžadují odlišné plnicí procesy, jako je systém form-fill-seal (FFS) nebo systémy plnění sáčků vybavené dávkovacími čerpadly.

Trubky

Běžné pro polotuhé produkty, jako jsou zubní pasty, gely, masti a krémy. Tuby jsou obvykle vyrobeny z plastu nebo hliníku, plní se pístem nebo pumpičkou a poté se uzavřou.

Spreje (aerosol, atomizační prezentace)

Nachází se v produktech, jako jsou deodoranty, pěny na holení, laky na vlasy a některé produkty péče o pleť. Tyto produkty vyžadují manipulaci jak s tekutým složením, tak s hnacím plynem (stlačeným nebo zkapalněným plynem).

Viskozita měří odpor kapaliny vůči proudění. V aplikacích plnění pro spotřebitele ovlivňuje, jak se produkty pohybují linkou, jak přesně jsou dávkovány a jak čistě jsou baleny.

• Přesnost plnění a dávkování: Viskozita určuje, zda produkt hladce proudí tryskami, nebo zda způsobuje problémy, jako je vlečení, kapání nebo stříkání.

• Stabilita a trvanlivost produktu: Správná viskozita pomáhá emulzím a suspenzím zůstat stabilní a zabraňuje fázovému oddělení, sedimentaci nebo degradaci textury.

Hustota se vztahuje k hmotnosti materiálu na jednotku objemu. V aplikacích náplní pro spotřebitele přímo souvisí s konzistencí produktu, shodou balení s předpisy a kvalitou složení.

• Kontrola obsahu sítě: Hustota ovlivňuje poměr objemu k hmotnosti, zajišťuje, aby kontejnery splňovaly deklarované požadavky na hmotnost nebo objem, a zabraňuje jejich nedostatečnému nebo přeplnění.

• Konzistence receptury: Změny hustoty mohou naznačovat odchylky v poměru surovin, teplotní vlivy nebo nestabilitu procesu, které mohou ovlivnit výkon produktu.

Všechny plnicí procesy začínají v míchačce nebo přípravné nádrži, kde se produkt buď připravuje, nebo skladuje po výrobě, aby se zajistilo správné promíchání a homogenizace. V této fázi pomáhá sledování hustoty a viskozity zajistit jednotnost produktu, což přímo ovlivňuje kvalitu následného plnění a konzistenci šarže. Odtud může být směs směrována do různých plnicích procesů. Produkt se obvykle nejprve čerpá do vyrovnávací nádrže, kde lze podél přepravní linky nebo na samotné vyrovnávací nádrži instalovat senzory pro monitorování konečného produktu před plněním.

Pro procesy gravitačního plnění a přepadového plnění (Obrázek 7)Do vyrovnávací nádrže nebo přečerpávacího potrubí lze instalovat senzory, které monitorují stav produktu před plněním a zajišťují tak správnou tekutost produktu plnicími potrubími. To zaručuje opakovatelný výkon šarže a snižuje riziko neúspěšných šarží v důsledku nekonzistentního průtoku.

Pro procesy plnění aerosolů a plnění Form-Fill-Seal (FFS) (Obrázek 8)Před plnicími tryskami lze umístit senzory, aby se ověřilo, zda je produkt ve správném stavu pro vstřikování. Monitorování v této fázi pomáhá předcházet ucpávání trysek a přeplnění nebo nedoplnění produktu, čímž zajišťuje správné plnění sáčků a sprejů na čistou hmotnost.

Setkáváme se také s procesy zahrnujícími vysoce viskózní kapaliny, jako jsou polotuhé látky nebo pasty, například zubní pasty, gely, masti a krémy, kde jsou produkty obvykle baleny v tubách, (Obrázek 9)Tento proces se blíží extruznímu systému: produkt se nejprve naplní do násypky a poté se přivádí dávkovacím pístovým čerpadlem, které vstřikuje materiál do trubice před jejím utěsněním. V tomto uspořádání může být senzor instalován v přívodním potrubí produktu nebo násypce, aby monitoroval stav produktu a zajistil správnou průtokovou schopnost vstřikovacích trysek. Alternativně může být senzor umístěn přímo v vstřikovacím potrubí; to je však praktické pouze tehdy, když se produkt vstřikuje kontinuálně, a nikoli v krátkých plnicích cyklech založených na jednotkách.

Rheonics Senzory typu SR (SRV a SRD) poskytují kontinuální in-line měření viskozity, hustoty a teploty pro monitorování a řízení procesů. SRV je navržen k měření viskozity a teploty, zatímco SRD přidává k měření hustotu.

Tyto senzory jsou kalibrovány z výroby a po celou dobu své provozní životnosti nevyžadují rekalibraci. Klienti však mohou v rámci kontroly kvality vyžadovat kalibraci nebo ověření přístrojů používaných v jejich odvětví. V případě potřeby lze provést volitelné úpravy nebo korekce ofsetu, aby odpovídaly specifickým referencím.

Všechny senzory jsou kalibrovány z výroby a mohou fungovat po celou dobu své životnosti bez nutnosti rekalibrace. Některá odvětví však mohou vyžadovat ověření nebo kalibraci jako součást svých postupů kontroly kvality. Lze také provést opětovné seřízení nebo korekce ofsetu, aby se dosáhlo souladu s konkrétními referenčními standardy. Více informací naleznete na Kalibrace inline viskozimetru SRV v terénu a ve výrobě.

Rheonics Senzory pracují s patentovanou technologií Balanced Torsional Resonator (BTR). Tato technologie nabízí oproti alternativním technologiím jasné výhody: senzory jsou kompaktní, lehké a odolné vůči vnějším vibracím.

Rheonics Senzory SRV a SRD jsou osvědčenými řešeními v plnicích linkách pro produkty spotřební péče. Zajišťují měření viskozity a hustoty v reálném čase, čímž zajišťují, že produkty jako šampony, pleťové vody, krémy, gely a aerosoly si udržují konzistentní vlastnosti toku v průběhu celého plnicího procesu. Nepřetržité monitorování v rámci linky zlepšuje uniformitu mezi jednotlivými šaržemi, minimalizuje plýtvání produkty a zvyšuje celkovou efektivitu a spolehlivost plnicí linky.

Ve výchozím nastavení Rheonics Sondy typu SR jsou vyrobeny s hygienickým mechanickým provedením, které zajišťuje jejich vhodnost pro sanitární aplikace. V případě potřeby mohou být dodány i s certifikacemi od uznávaných organizací, jako jsou 3-A a EHEDG.

Pro více informací navštivte Rheonics hygienická a sanitární instalace.

Je důležité zdůraznit určité aspekty instalace, které platí pro oba Rheonics senzory, SRV a SRD. Bez ohledu na variantu sdílejí všechny varianty stejný design rezonátoru a správná instalace závisí na správném umístění snímací oblasti sond (červeně označené oblasti v Obrázek 13Hlavní body jsou:

• Oblast by měla být bez usazenin nebo překážek

• Oblast by měla být zcela ponořena do sledované tekutiny.

Kromě dvou výše uvedených hlavních požadavků má senzor SRD ještě dva další aspekty:

• Zachovat tepelnou stabilitu, pokud teplotní gradient mezi kapalinou a vnějším prostředím přesahuje 15 °C. (Pouze pro SRD, více informací zde: Udržování teplotní rovnováhy SRD pro vysokou přesnost hustoty)

• Zarovnejte snímací hrot se směrem proudění kapaliny, jak je znázorněno na Obrázek 14(Pouze pro SRD, více informací zde:) Orientace konce kapaliny SRD)

Tyto podmínky lze podrobněji rozebrat v dalším článku, Instalace vhodné pro SRV a SRD.

Jedno Rheonics Senzory typu SR mají modulární a kompaktní konstrukci, která umožňuje jejich implementaci v široké škále konfigurací v závislosti na podmínkách aplikace. Například:

FET-XXT: Tri-Clamp loketní tričko

V aplikacích s vysoce viskózními kapalinami nebo velikostmi částic přesahujícími mikronové měřítko se doporučuje instalace kolena. V takových případech Rheonics nabízí FET (viz Obrázek 15), hygienický Tri-Clamp T-kus s kolenem a zkráceným otvorem, který zajišťuje správnou instalaci senzoru.

FET je navržen pro SRV-X3 si SRD-X3, krátké senzory s Tri-Clamp připojení. Je k dispozici v několika velikostech (1.5“, 2“, 3“, 4“ atd.) a je dodáván se svorkou a těsněním svorky pro sondu. Další podrobnosti viz FET-XXT.

HPT-12G: Hygienická průtoková cela HPHT

Pro hygienické aplikace zahrnující malé potrubí nebo hadicové instalace, Rheonics nabízí HPT-12G (viz Obrázek 16). Tato průtoková cela je navržena pro procesy s vysokým tlakem a vysokou teplotou a umisťuje senzor do úhlového uspořádání pomocí závitového procesního připojení.

HPT-12G je kompatibilní výhradně s SRV-X1-12G, který je vybaven závitovým připojením G 1/2”. To zajišťuje spolehlivé hygienické utěsnění s kompatibilitou s CIP/SIP, a je tak ideální pro hygienické aplikace. Více informací viz HPT-12G.

Hygienický svařovací konektor a ferule pro senzory typu SR

Kolmá instalace na potrubí, stěnu nádrže nebo základnu je jedním z nejběžnějších uspořádání. Toho se obvykle dosahuje pomocí svařovaných otvorů. Pro hygienické aplikace... Rheonics nabízí specializovaná řešení pro oba Tri-Clamp a procesní připojení G 1/2”. V těchto případech kratší ferule zajišťuje správné ponoření snímacího prvku ve srovnání se standardní ferulí (viz Obrázek 17).

WFT-15T (viz Obrázek 18) je hygienický Tri-Clamp weldolet určený pro senzory s Tri-Clamp procesní připojení. Zajišťuje spolehlivé a hygienické utěsnění a správné ponoření snímacího prvku v hygienických aplikacích. Více informací viz WFT-15T.

HAW-12G-OTK (viz Obrázek 19) je hygienický adaptér s přivařovacím pouzdrem určený pro senzory se závitovým připojením G 1/2”. Zajišťuje bezpečné a hygienické utěsnění a správné ponoření pro hygienické aplikace. Více informací viz HAW-12G-OTK.

Zde je několik důležitých aspektů pro plnicí linky v aplikacích spotřební elektroniky:

Proces čištění a postupy CIP/SIP

V plnicích linkách pro produkty péče o spotřebitele se na snímacím povrchu SRV nebo SRD mohou postupně hromadit usazeniny z viskózních materiálů, jako jsou pleťové vody, krémy a gely. Pravidelná kontrola a čištění sondy pomáhá předcházet hromadění a zajišťuje stabilní a spolehlivá měření. Pokyny ke správným metodám čištění jsou uvedeny v Jak vyčistit váš Rheonics sonda?.

Oba senzory jsou vyrobeny s hygienickým provedením, díky čemuž jsou vhodné pro integraci do systémů CIP (Clean-in-Place) a SIP (Sterilize-in-Place). Volitelně Rheonics nabízí také hygienickou certifikaci.

Částice a bubliny

Rheonics Senzory jsou odolné vůči přítomnosti měkkých částic v mikronovém měřítku s minimálním vlivem na spolehlivost měření. Elektronika senzoru automaticky filtruje malé rušení, i když větší částice mohou stále způsobovat občasné špičky nebo šum, které je třeba při vyhodnocování dat zohlednit.

Pokud jde o bubliny, výkon se mezi oběma modely liší. SRV udržuje stabilní hodnoty viskozity i v bublinkových kapalinách, zatímco SRD, který měří jak viskozitu, tak hustotu, je citlivější na strhávaný vzduch. Vysoké koncentrace bublin se pro SRD nedoporučují, protože mohou ohrozit přesnost měření hustoty.

Pohyblivé části a překážky

V míchacích nebo zpracovatelských nádržích, které používají lopatky, míchací ramena nebo jiná mechanická míchadla, je důležité umístit senzor SRV nebo SRD ve správné vzdálenosti od pohyblivých součástí. Správná vzdálenost zabraňuje fyzickému rušení, snižuje riziko mechanického poškození a zajišťuje dobré podmínky měření.

[1] Skupina Plastek. „Obaly pro osobní péči“.

[2] Accutek Packaging. „Plnění přeplněným materiálem“.

[3] Indiamart „Automatický balicí stroj do sáčků“.

[4] TWP. „Typy těsnění trubek“.

[5] Bratney. „Technologie trubkových výplní a těsnění na vzestupu“.

[6] Stroje první třídy. „Plnící linka aerosolů“.

Navštivte další související články:

Optimalizace kapalných obalů, plnění s vloženým řízením viskozity