Встроенный мониторинг вязкости для оптимизации линий розлива потребительских товаров

---

Содержание

• 1. Введение
• 2. Линии розлива потребительских товаров по уходу за собой
• 2.1 Основные области применения
• 2.2. Значение вязкости и плотности при розливе в потребительские товары для ухода
• 2.3 Процесс производства/применения
• 3. Rheonics Обзор линейных датчиков типа SR
• 3.1 Гигиеническая сертификация
• 4. Рекомендуемая установка
• 4.1. Вопросы, касающиеся механической установки
• 4.1.1 Требования к установке SRV и SRD
• 4.1.2. Дополнительные требования к установке SRD
• 4.2. Общее решение Rheonics
• 5. Условия процесса и передовой опыт
• 6. Рекомендации

Производителям средств по уходу требуется точность в разработке рецептур и упаковке для обеспечения однородности продукта, безопасности потребителей и соответствия нормативным требованиям. Линии розлива играют ключевую роль в этом процессе и сталкиваются с различными трудностями, включая работу с продуктами с широким диапазоном вязкости, предотвращение вспенивания и расслоения при дозировании, а также обеспечение точного содержания нетто в упаковках разных форматов.

Изменчивость вязкости и плотности сырья и конечного продукта, температурная чувствительность и стабильность от партии к партии в процессе производства усложняют производство. Обычно используются традиционные лабораторные методы отбора проб, но они дают лишь эпизодическую информацию, не способную отразить изменения свойств жидкости в реальном времени. С другой стороны, измерения в потоке обеспечивают непрерывный контроль процесса в реальном времени, позволяя быстрее реагировать на изменения.

Rheonics Датчики обеспечивают значительные эксплуатационные и экономические преимущества для линий розлива потребительских товаров, выходя за рамки точности измерений и повышая эффективность, надежность и экономию средств:

• Точно измеряйте вязкость, консистенцию, плотность, концентрацию и температуру средств бытовой химии.

• Обеспечивают надежную работу в условиях высокого давления и температуры.

• Совместимость с CIP и сертификация EHEDG, с гигиеническими технологическими соединениями, такими как Tri-Clamp, Варинлайн и многое другое.

• Простая интеграция с системами ПЛК/РСУ через Profinet, Modbus, Ethernet/IP, выходы 4–20 мА и т. д.

• Откалиброван на заводе и подходит для любой жидкости; повторная калибровка не требуется.

• Повысить эффективность линии, сократить потери продукции и количество отбракованных партий, что позволит окупить инвестиции в датчики в течение первого года.

Средства по уходу, такие как шампуни, лосьоны, кремы, гели и зубные пасты, требуют точного контроля производства. Линии розлива этих продуктов требуют точного контроля реологических свойств, таких как вязкость и плотность. Это обеспечивает стабильность продукта и единообразие дозировки при упаковке и контроле качества.

Эти продукты можно разделить на две основные группы: жидкости и полутвердые вещества, и их можно расфасовывать в различные типы упаковок, такие как бутылки, пакетики, тубы, банки и аэрозоли.

Для каждой категории товаров требуется определённый тип упаковки, для производства которого используются разные технологии. К ним относятся:

Жесткие контейнеры (бутылки, дозаторы и банки)

Обычно они изготавливаются из пластика, а иногда и из стекла, и являются наиболее распространённой формой упаковки, предназначенной для жидких и кремообразных продуктов (например, шампуней, кондиционеров, жидких моющих средств, жидкого мыла, ополаскивателей для полости рта, кремов и лосьонов). Среди распространённых методов розлива — гравитационный, переливной, поршневой, винтовой или вакуумный.

Саше (гибкие пакеты)

Также распространены для жидких и кремообразных продуктов, но они популярны на массовом рынке благодаря своей экономичности и простоте упаковки. Для них требуются другие методы наполнения, например, формование-наполнение-запечатывание (FFS) или системы наполнения пакетов с дозирующими насосами.

Тюбы

Распространено для полутвёрдых продуктов, таких как зубная паста, гели, мази и кремы. Тубы обычно изготавливаются из пластика или алюминия и заполняются поршневыми или насосными дозаторами, а затем запечатываются.

Баллончики с распылителем (аэрозольные, распыляемые)

Встречается в таких продуктах, как дезодоранты, пены для бритья, лаки для волос и некоторые средства по уходу за кожей. Они требуют работы как с жидкой формулой, так и с пропеллентом (сжатым или сжиженным газом).

Вязкость измеряет сопротивление жидкости течению. В производстве средств индивидуальной защиты потребителей она влияет на движение продуктов по линии, точность дозирования и чистоту упаковки.

• Точность наполнения и точность дозирования: Вязкость определяет, будет ли продукт плавно протекать через насадки или возникнут такие проблемы, как образование тяжей, капание или разбрызгивание.

• Стабильность и срок годности продукта: Правильная вязкость помогает эмульсиям и суспензиям оставаться стабильными, предотвращая разделение фаз, образование осадка или ухудшение текстуры.

Плотность — это масса материала на единицу объёма. В производстве средств индивидуальной защиты потребителей она напрямую связана с консистенцией продукта, соответствием упаковки требованиям и качеством рецептуры.

• Контроль чистого содержимого: Плотность влияет на соотношение объема и массы, гарантируя, что контейнеры соответствуют заявленным требованиям по весу или объему и предотвращают недолив или перелив.

• Консистенция рецептуры: Изменения плотности могут указывать на отклонения в пропорциях сырья, температурные эффекты или нестабильность процесса, которые могут повлиять на эксплуатационные характеристики продукта.

Все процессы розлива начинаются в смесителе или подготовительном резервуаре, где продукт либо готовится, либо хранится после производства для поддержания надлежащего смешивания и гомогенизации. На этом этапе контроль плотности и вязкости помогает обеспечить однородность продукта, что напрямую влияет на качество розлива на последующих этапах и постоянство партии. Отсюда смесь может быть направлена ​​на различные этапы розлива. Как правило, продукт сначала перекачивается в буферный резервуар, где датчики могут быть установлены либо вдоль линии передачи, либо непосредственно на буферном резервуаре для контроля готового продукта перед розливом.

Для процессов гравитационного наполнения и наполнения переливом (Рисунок 7)Датчики могут быть установлены в буферной емкости или на линии передачи для контроля состояния продукта перед розливом, обеспечивая его оптимальную текучесть по линиям розлива. Это гарантирует воспроизводимость результатов партии и снижает риск брака из-за неравномерности потока.

Для процессов наполнения аэрозолей и формования-заполнения-запечатывания (FFS) (Рисунок 8)Датчики можно разместить перед наполнительными соплами, чтобы контролировать, что продукт находится в правильном состоянии для впрыскивания. Мониторинг на этом этапе помогает предотвратить засорение сопел и перелив или недолив продукта, обеспечивая правильное наполнение пакетиков и аэрозольных баллончиков по чистой массе.

Мы также сталкиваемся с процессами, в которых используются высоковязкие жидкости, такие как полутвердые вещества или пасты, например, зубная паста, гели, мази и кремы, где продукты обычно упаковываются в тюбики, (Рисунок 9)Этот процесс ближе к экструзионной системе: продукт сначала загружается в бункер, а затем подается поршневым насосом-дозатором, который впрыскивает материал в трубку перед ее запечатыванием. В такой конструкции датчик может быть установлен в линии подачи продукта или бункере для контроля состояния продукта и обеспечения его надлежащей текучести через инжекционные сопла. В качестве альтернативы датчик может быть установлен в самой линии инжекции; однако это целесообразно только при непрерывном инжекции продукта, а не при коротких циклах розлива.

Rheonics Датчики типа SR (SRV и SRD) обеспечивают непрерывные измерения вязкости, плотности и температуры в потоке для мониторинга и управления технологическими процессами. Датчик SRV предназначен для измерения вязкости и температуры, а датчик SRD добавляет к измерениям плотность.

Эти датчики откалиброваны на заводе и не требуют повторной калибровки в течение всего срока службы. Однако клиенты могут потребовать калибровки или проверки приборов, используемых в их отрасли, в рамках контроля качества. При необходимости можно выполнить дополнительную настройку или корректировку смещения для соответствия конкретным эталонным значениям.

Все датчики калибруются на заводе и могут прослужить весь срок службы без повторной калибровки. Однако в некоторых отраслях промышленности может потребоваться проверка или калибровка в рамках процедур контроля качества. Кроме того, для соответствия конкретным эталонным стандартам могут применяться повторные настройки или корректировки смещения. Подробнее см. Калибровка вискозиметра SRV в полевых и заводских условиях.

Rheonics Датчики работают на основе запатентованной технологии сбалансированного крутильного резонатора (BTR). Эта технология обладает очевидными преимуществами по сравнению с альтернативными технологиями: датчики компактны, лёгкие и устойчивы к внешним вибрациям.

Rheonics Датчики SRV и SRD — проверенные решения для линий розлива средств личной гигиены. Они обеспечивают измерение вязкости и плотности в режиме реального времени, гарантируя постоянство текучести таких продуктов, как шампуни, лосьоны, кремы, гели и аэрозоли, на протяжении всего процесса розлива. Непрерывный встроенный мониторинг улучшает однородность от партии к партии, минимизирует отходы продукции и повышает общую эффективность и надежность линии розлива.

По умолчанию Rheonics Датчики типа SR имеют гигиеническую механическую конструкцию, что гарантирует их пригодность для применения в санитарно-гигиенических условиях. При необходимости они могут быть сертифицированы такими признанными организациями, как 3-A и EHEDG.

Для получения дополнительной информации, посетите Rheonics гигиенические и санитарные установки.

Важно подчеркнуть некоторые аспекты установки, которые применимы к обоим вариантам. Rheonics Датчики SRV и SRD. Независимо от варианта, каждый из них имеет одинаковую конструкцию резонатора во всех вариантах, и правильная установка зависит от правильного расположения чувствительной области датчиков (области, отмеченные красным на рисунке). Рисунок 13). Основные моменты:

• В этом месте не должно быть никаких отложений или препятствий.

• Область должна быть полностью погружена в интересующую жидкость.

Помимо двух основных требований, указанных выше, датчик SRD должен учитывать два дополнительных фактора:

• Сохранять термическую стабильность, когда жидкость и внешняя среда имеют температурный градиент более 15°C. (Только для SRD, более подробная информация здесь: Поддержание температурного баланса SRD для обеспечения высокой точности плотности)

• Совместите наконечник датчика с направлением потока жидкости, как показано на рисунке. Рисунок 14. (Только для SRD, более подробная информация здесь: Ориентация конца жидкости SRD)

Более подробно эти условия можно рассмотреть в следующей статье. Подходящие установки SRV и SRD.

Команда Rheonics Датчики типа SR имеют модульную и компактную конструкцию, что позволяет использовать их в широком диапазоне конфигураций в зависимости от условий применения. Например:

FET-XXT: Tri-Clamp локтевой тройник

В условиях работы с высоковязкими жидкостями или с частицами размером, превышающим микронный, рекомендуется установка коленчатого патрубка. В таких случаях Rheonics предлагает FET (см. Рисунок 15), гигиенический Tri-Clamp угловой тройник с укороченным портом, обеспечивающий правильную установку датчика.

Полевой транзистор предназначен для СРВ-Х3 и СРД-Х3, датчики короткой версии с Tri-Clamp Соединения. Доступны в различных размерах (1.5”, 2”, 3”, 4” и т.д.) и поставляются с зажимом и уплотнителем для зонда. Подробнее см. ФЕТ-XXT.

HPT-12G: гигиеническая проточная ячейка HPHT

Для гигиенических применений, связанных с небольшими трубопроводами или шланговыми установками, Rheonics предлагает HPT-12G (см. Рисунок 16). Эта проточная ячейка предназначена для процессов высокого давления и высокой температуры и позволяет разместить датчик в коленчатой ​​конфигурации с использованием резьбового технологического соединения.

HPT-12G совместим исключительно с СРВ-Х1-12Г, который имеет резьбовое соединение G 1/2". Это обеспечивает надежную гигиеническую герметичность и совместимость с CIP/SIP, что делает его идеальным для гигиенических применений. Подробнее см. ХПТ-12Г.

Гигиенические приварные бобышки и наконечники для датчиков типа SR

Перпендикулярный монтаж на трубопровод, стенку резервуара или основание — один из наиболее распространённых вариантов. Обычно это достигается с помощью сварных соединений. Для гигиенических применений Rheonics предлагает специализированные решения для обоих Tri-Clamp и технологические соединения G 1/2". В этих случаях более короткая манжета обеспечивает надлежащее погружение чувствительного элемента по сравнению со стандартной манжетой (см. Рисунок 17).

WFT-15T (см. Рисунок 18) является гигиеническим Tri-Clamp Велдолет, предназначенный для датчиков с Tri-Clamp Технологические соединения. Обеспечивает надежную гигиеническую герметизацию и правильное погружение чувствительного элемента в гигиенических условиях. Подробнее см. ВФТ-15Т.

HAW-12G-OTK (см. Рисунок 19) — это гигиенический адаптер-приварная бобышка, предназначенный для датчиков с резьбовыми соединениями G 1/2". Он обеспечивает надежное гигиеническое уплотнение и надлежащее погружение для гигиенических применений. Подробнее см. HAW-12G-ОТК.

Вот некоторые важные соображения по заполнению линий в приложениях для потребительских средств гигиены:

Процесс очистки и процедуры CIP/SIP

На линиях розлива средств индивидуальной гигиены отложения вязких материалов, таких как лосьоны, кремы и гели, могут постепенно накапливаться на чувствительной поверхности SRV или SRD. Регулярный осмотр и очистка зонда помогают предотвратить накопление отложений и обеспечить стабильные и надежные измерения. Рекомендации по правильным методам очистки приведены в Как почистить Rheonics зонд?.

Оба датчика имеют гигиеническую конструкцию, что позволяет интегрировать их в системы CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте). Опционально: Rheonics также предлагает гигиеническую сертификацию.

Частицы и пузыри

Rheonics Датчики устойчивы к присутствию мягких частиц микронного размера, что минимально влияет на точность измерений. Электроника датчика автоматически отфильтровывает небольшие помехи, хотя более крупные частицы всё же могут вносить случайные всплески или шумы, которые следует учитывать при оценке данных.

Что касается пузырьков, то производительность двух моделей различается. SRV поддерживает стабильные показания вязкости даже в пузырьковых жидкостях, в то время как SRD, который измеряет как вязкость, так и плотность, более чувствителен к вовлеченному воздуху. Высокая концентрация пузырьков не рекомендуется для SRD, так как это может снизить точность измерения плотности.

Движущиеся части и препятствия

В смесительных или технологических емкостях, использующих лопасти, лопасти мешалки или другие механические перемешивающие устройства, важно размещать датчик SRV или SRD на достаточном расстоянии от движущихся компонентов. Соответствующий зазор предотвращает физическое взаимодействие, снижает риск механических повреждений и обеспечивает хорошие условия измерения.

[1] Группа компаний «Пластек». «Упаковка для средств личной гигиены».

[2] Упаковка Accutek. «Переполнение».

[3] Indiamart «Автоматическая машина для упаковки в пакеты».

[4] TWP. «Типы герметизации труб».

[5] Братни. «Технология трубчатой ​​формовки и запечатывания на подъеме».

[6] Первоклассные машины. «Линия наполнения аэрозолей».

Посетите другие статьи по теме:

Оптимизация упаковки жидкостей, операций по розливу с встроенным управлением вязкостью