Door naar hoofdmenu
+ 41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     
Mengen optimaliseren met viscositeitsbeheer: een wetenschappelijk perspectief

Gebruik inline-viscositeitsmeters om mengbewerkingen in verschillende industrieën te optimaliseren en nauwkeurig en consistent te regelen.

Klaar om uw mengproces te bewaken, regelen, optimaliseren en geld te verdienen, lees verder >>

Optimaliseren van mengbewerkingen met inline viscositeitsbeheer

Belangrijkste voordelen van viscositeitsbeheer bij mengtoepassingen:

  • Nauwkeurige en efficiënte menghandelingen – aanzienlijke besparingen op materiaalkosten en energie
  • Naadloze productwisseling: behendigheid bij het omgaan met verschillende en nieuwe productvarianten en producthistorie
  • Naleving van voorschriften
  • CIP-systemen optimaliseren

Introductie

In veel productieprocessen is mengen een cruciale stap. Het heeft misschien geen strikte precisie-eisen, maar overmatig mengen verspilt nog steeds energie en tijd. In de meeste gevallen is het mengen echter veel nauwkeuriger. Bij te weinig mengen zijn verschillende componenten ongelijk verdeeld, terwijl te veel mengen het eindproduct kan veranderen.

Er is een aantal redenen waarom een ​​reactor niet op volle capaciteit produceert. Over het algemeen moet het mengsysteem worden gecontroleerd als een van de eerste dingen die moet worden gecontroleerd, afhankelijk van de symptomen. Het agitatieproces is tenslotte een cruciaal onderdeel van het reactieproces en het is een van de technologieën die kan worden aangepast of geüpgraded om het hele proces te optimaliseren.

Er zijn meer factoren waarmee u rekening moet houden dan het roerwerk zelf bij het creëren van een unieke mengomgeving, waaronder roerbladen, keerschotten, mechanische afdichtingen, aandrijvingen en bedieningsprocedures (bladhoek, toerental, aantal lagen, enz.). Productkenmerken en temperatuurvereisten creëren een complex scala aan opties. Het is essentieel om al deze factoren in overweging te nemen bij het vaststellen of reconstrueren van de parameters van het proces.

Wat maakt mengprocessen complex?

Moeilijke producten en processen

Fysische eigenschappen van bepaalde producten maken ze moeilijk te mengen. Omdat die eigenschappen een product effectief of wenselijk kunnen maken, kan het product niet worden gemaakt met verschillende eigenschappen om het mengen gemakkelijker te maken.

Niet-Newtoniaans gedrag

Een bijzonder moeilijke eigenschap is de niet-Newtoniaanse viscositeit, een kenmerk van gewone alledaagse voorwerpen zoals producten voor persoonlijke verzorging, verf en voedsel. Viscositeit heeft als effect dat het weerstand biedt aan vloeistofbeweging, dus de beweging die wordt gecreëerd door een mixerwaaier in een viskeuze vloeistof kan uitsterven voordat deze de volledige inhoud van de tank verplaatst. Bij alle niet-Newtoniaanse vloeistoffen bestaat de mogelijkheid dat een deel van een tank onvermengd blijft vanwege onvoldoende vloeistofbeweging.

Niet-Newtons gedrag wordt over het algemeen duidelijk in vloeistoffen met viscositeiten hoger dan ongeveer 1,000 cP (1 Pa-sec). Op dat moment maakt alleen de viscositeit het mengen van de vloeistof moeilijker dan het mengen van laagviskeuze, waterachtige vloeistoffen. Kleine waaiers kunnen net een gat in de vloeistof boren, terwijl grote waaiers een hele batch kunnen verplaatsen. Een benadering voor het mengen van niet-Newtoniaanse en andere viskeuze vloeistoffen is het gebruik van grote waaiers of meerdere waaiers, zodat de vloeistof niet zo ver van de mixer hoeft te komen om andere delen van de tank te bereiken.

Niet-Newtoniaanse vloeistoffen vertonen afschuifafhankelijkheid - dwz de viscositeit verandert als de vloeistof door de mixer wordt afgeschoven (bewogen). Een vloeistof die een afname van de viscositeit ervaart wanneer deze wordt onderworpen aan afschuiving, wordt afschuifverdunning genoemd, terwijl een vloeistof die een toename van de viscositeit onder afschuiving ervaart, afschuifverdikking wordt genoemd. Afschuifinvloed op de schijnbare viscositeit is evenredig met de rotatiesnelheid.

Tijdonafhankelijke niet-Newtoniaanse vloeistoffen worden beïnvloed door de afschuifsnelheid die erop wordt toegepast. Tijdonafhankelijke, schuifverdunnende vloeistoffen worden vaak genoemd pseudokunststoffen, omdat ze zich gedragen als gesmolten polymeren. Afschuifverdikkende vloeistoffen worden soms dilaterende vloeistoffen, omdat veel slurries met een hoge concentratie zijn die op deeltjesniveau moeten uitzetten (dilateren) om te kunnen stromen.

Tijdsafhankelijke niet-Newtoniaanse vloeistoffen veranderen de schijnbare viscositeit niet alleen met de afschuifsnelheid, maar ook tijdens en na de toegepaste afschuiving. Tijdsafhankelijke, schuifverdunnende vloeistoffen worden beschreven als: thixotroop. Latexverf is een veel voorkomende thixotrope vloeistof. De verf wordt dunner wanneer deze tijdens het aanbrengen door de kwast of roller wordt geschoren. Hoewel de verf dun is, verspreidt deze zich gelijkmatig en verdwijnen de penseelstreken. Nadat de afschuiving van het applicatieproces is beëindigd, begint de verf weer dikker te worden, zodat deze niet langs de muur of van het geverfde item loopt. Dit thixotrope gedrag kan zelfs het mengen van latexverf ter voorbereiding op gebruik problematisch maken. Sommige tijdsafhankelijke, afschuifverdunnende vloeistoffen ervaren een permanente verlaging van de viscositeit, waardoor de mengtijd een belangrijke factor is bij het verkrijgen van de gewenste producteigenschappen. Tijdsafhankelijke, schuifverdikkende vloeistoffen worden reopectisch vloeistoffen. Drukinkt kan rheopectische eigenschappen vertonen.

Sommige moeilijkere niet-Newtonse vloeistoffen hebben visco-elastische of vloeispanningseigenschappen. EEN visco-elastische vloeistof gedraagt ​​zich als brooddeeg of pizzadeeg als het terugkeert naar zijn oorspronkelijke staat. Als het deeg wordt gemengd of gekneed, kan het uitrekken en bewegen; wanneer de uitgeoefende kracht wordt verwijderd, heeft het deeg de neiging om (ten minste gedeeltelijk) terug te kruipen naar waar het was voordat het werd uitgerekt. Vanwege zowel de hoge viscositeit als het elastische gedrag is vaak speciale apparatuur nodig voor het mengen van visco-elastische materialen. Deegmengapparatuur heeft bijvoorbeeld meestal messen die het deeg uitrekken en vouwen of snijden (bijv. een peddel of deeghaak in een keukenmixer). Vloeistoffen met vloeispanning worden het gemakkelijkst geïdentificeerd door hun gelachtige eigenschappen en hun aanvankelijke weerstand tegen beweging. Enkele veel voorkomende vloeistoffen voor vloeispanning zijn ketchup, mayonaise, haargel en handlotion. Er moet een bepaalde minimale kracht worden uitgeoefend voordat een vloeistof met vloeispanning gaat stromen. Vloeistoffen met vloeispanning kunnen een holte van bewegende vloeistof rond de waaier vormen, waarbij stilstaande vloeistof het bewegende volume omgeeft.

Het mengen van niet-Newtoniaanse vloeistoffen kan dubbel gecompliceerd zijn wanneer het mengproces de niet-Newtoniaanse eigenschappen creëert. Een formuleringsproces kan bijvoorbeeld beginnen met een vloeistof met een lage viscositeit, en mengen zorgt ervoor dat de viscositeit toeneemt totdat de vloeistof niet-Newtoniaans wordt. Soms kan het vermogen van de mixer worden gebruikt als een indicator van de uiteindelijke viscositeit van de vloeistof.

De bedoeling van vrijwel elk mengproces is hetzelfde: het vereiste niveau van homogeniteit bereiken. Mengen en mengen zijn veelvoorkomende stappen in de procesindustrieën:

  1. Eten en drinken
  2. Farmaceutische
  3. Chemie
  4. schoonheidsmiddelen
  5. Inkten, verf en coating
  6. accu
  7. Kleefstoffen en afdichtingsmiddelen

Niet alleen vereist het mengsel de juiste samenstelling en het percentage vaste stoffen, de viscositeit moet worden gehandhaafd zodat een consistent product wordt geproduceerd. Het hele proces van mengen/mengen moet continu worden gereguleerd. De mate van variabiliteit van de viscositeit van verschillende delen van het monster is een echte indicator van de mate van homogeniteit van het mengsel. Continue viscositeitscontrole tijdens het mengproces is een nauwkeurige methode om de belangrijkste parameters (zoals % vaste stoffen) te meten en uiteindelijk te regelen om de beoogde eigenschappen te bereiken.

OLYMPUS DIGITALE CAMERA

Twee van de andere moeilijke processen waarbij niet-Newtonse vloeistoffen betrokken zijn, zijn poedertoevoeging en emulgering

Poeder toevoeging. Toevoeging van poeder is beladen met een verscheidenheid aan problemen die een functie zijn van het feit of het poeder oplosbaar, onoplosbaar of hydraterend is.

Problemen met de toevoeging van oplosbaar poeder zijn vaak zelfcorrigerend als het poeder oplost, hoewel langere mengtijden nodig kunnen zijn. Alle ontbinding vereist wat extra tijd; langzaam oplossende deeltjes kunnen mengtijden nodig hebben van minuten tot, in het uiterste, uren. De tijd die nodig is om poeders op te lossen hangt voornamelijk af van de oplosbaarheid en deeltjesgrootte, en minder van de mengintensiteit, zolang de deeltjes maar gesuspendeerd zijn. Onoplosbare poeders en hydraterende poeders kunnen agglomeraten of klonten vormen die intensieve verwerking vereisen om te breken en te dispergeren.

Een moeilijkheid bij het toevoegen van poeder is om het poeder grondig nat te maken. Bevochtiging omvat zowel de oppervlakte-eigenschappen van de deeltjes als de oppervlaktespanning van de vloeistof. De oppervlakte-elektrische eigenschappen van sommige poeders maken ze hydrofoob, zodat ze niet goed nat worden met water. Dat kan het nodig maken het materiaal te veranderen, indien mogelijk, of het materiaal voor te behandelen om de bevochtigende eigenschappen te veranderen. Het veranderen van de oppervlaktespanning van de vloeistof, misschien door toevoeging van een oppervlakteactieve stof, kan de bevochtigingseigenschappen van de vloeistof verbeteren en het toevoegen van poeder vergemakkelijken. De deeltjesgrootte heeft ook invloed op de bevochtiging.

Grotere deeltjes dringen sneller door het oppervlak dan fijne deeltjes. Fijne deeltjes en deeltjes met een lage dichtheid hebben de neiging om op het vloeistofoppervlak te drijven, wat het toevoegen van poeder extreem moeilijk maakt.

De snelheid van toevoeging en oppervlaktebeweging kunnen de poedertoevoeging verslechteren of verbeteren. Veel poeders moeten langzaam genoeg worden toegevoegd zodat ze de tijd hebben om te worden bevochtigd en in de vloeistof te worden opgenomen. Sommige hydraterende verdikkingsmiddelen, zoals cellulosepolymeren, moeten snel worden toegevoegd, terwijl de vloeistof nog steeds een lage viscositeit en turbulentie heeft om het toevoegen en dispergeren van het poeder te vergemakkelijken. Er moet dus een evenwicht worden gevonden tussen snelle en langzame toevoeging om de beste en meest volledige menging te bereiken. Voor het regelen van de toevoegingssnelheid is mogelijk meer nodig dan alleen een instructie met de tekst 'langzaam toevoegen'. Alleen omdat er een specificatie voor de toevoegingssnelheid bestaat, betekent niet dat het proces altijd dienovereenkomstig wordt uitgevoerd. Om de toevoegingssnelheid te regelen, kan een deel van het poeder worden toegevoegd, gevolgd door langdurig mengen, voordat meer poeder wordt toegevoegd.

Oppervlaktebeweging moet voldoende zijn om de deeltjes afzonderlijk aan het oppervlak te bevochtigen of ze snel van het oppervlak naar het gebied van intense menging nabij de waaier te brengen. Een bescheiden draaikolk op het oppervlak kan helpen om vloeistof over het oppervlak te verplaatsen. Een diepe vortex zal lucht in de vloeistof trekken. Een sterke draaikolk is waarschijnlijk een teken van slecht mengen (zoals later besproken).

De ruimtes tussen poederdeeltjes zijn gevuld met lucht. Het toevoegen van poeder aan een vloeistof heeft de potentie om luchtbellen toe te voegen. Als luchtbellen zich eenmaal in een vloeistof bevinden, vooral een stroperige vloeistof, kunnen ze moeilijk te verwijderen zijn.

De beste manier om een ​​probleem van bellen in een vloeistof op te lossen, is door de vorming ervan te beperken of om te voorkomen dat ze in de vloeistof terechtkomen. Om luchtinsluiting en bellenvorming te verminderen, vermijdt u opspattend oppervlak door een gedeeltelijk ondergedompelde waaier en zorgt u ervoor dat een diepe vortex de waaier niet bereikt. Sommige poedertoevoegingen vereisen speciale inline-mengapparatuur om poeders snel te combineren en te dispergeren in een vloeistofstroom. Het toevoegen van poeders onder vacuüm is moeilijk, maar kan de enige manier zijn om luchtbellen in een stroperig product te verminderen.

emulgering. Emulgeren is bijna een kunst, omdat het zowel de mengintensiteit als het gebruik van stabilisatiemiddelen omvat.

De meeste emulsies zijn een combinatie van een oliefase en een waterige fase, de ene gedispergeerd in de andere. Sommige emulsies hebben echter meer dan twee vloeibare fasen of de aanwezigheid van gedispergeerde poeders. Als de druppeltjes in de gedispergeerde fase klein genoeg zijn, zal de dispersie niet scheiden, vooral als er een oppervlakteactieve stof aanwezig is om als stabilisator te werken. Gebruikelijke producten zoals mayonaise, latexverf en huidlotion zijn emulsies.

In het algemeen kan intensiever mengen de benodigde hoeveelheid stabilisator verminderen, of meer stabilisator kan de mengintensiteit verminderen die nodig is om een ​​emulsie te vormen. Emulsievorming vereist bijna altijd mengen met hoge afschuiving, vaak geleverd door speciale waaierbladen. In sommige gevallen is een op hoge snelheid werkend zaagblad voldoende om een ​​emulsie te vormen. In andere gevallen is een rotor-statormenger noodzakelijk.

Om een ​​stabiele emulsie te vormen, moet worden voorkomen dat de gedispergeerde fase samenvloeit, wat het creëren van voldoende oppervlakte en oppervlaktespanning tussen de niet-mengbare druppeltjes en de continue vloeibare fase vereist. Verschillen tussen de viscositeiten van de twee fasen kunnen het proces veranderen en de vorming van een emulsie verder bemoeilijken. Omdat viscositeit een functie is van temperatuur en al het vermogen dat door een mixer wordt toegevoegd uiteindelijk warmte wordt, kunnen de temperatuur en viscositeit veranderen tijdens het emulgeringsproces.

Zorgvuldige observatie en begrip van de factoren die een emulsie beïnvloeden zijn noodzakelijk om een ​​emulgeringsproces te verbeteren. De uiteindelijke emulsie zal vaak een viscositeit hebben die hoger is dan een van de twee niet-mengbare vloeistoffen. De emulsie-eigenschappen en stabiliteit kunnen het gewenste procesresultaat zijn.

Veelgestelde vragen over toepassingen

Hoe en waarom beïnvloedt de viscositeit het mengen?

Vloeistofviscositeit remt de vloeistofbeweging, dus de beweging van een waaier in een stroperige vloeistof kan uitsterven voordat deze de volledige inhoud van de tank verplaatst. In niet-Newtoniaanse vloeistoffen bestaat de mogelijkheid dat een deel van de tank ongemengd blijft vanwege onvoldoende vloeistofbeweging.

Mengtijd, snelheid, keuze van roerderwaaier en mengvatkenmerken kunnen allemaal worden gewijzigd om de gewenste mengresultaten te bereiken.

Ontwerp en selectie van roerders worden beïnvloed door materiaaldichtheden, afschuifkarakteristieken en mengtijd. De juiste waaierselectie is cruciaal voor efficiënt mengen.

Mengen met hoge viscositeit vereist meestal een waaier met lage afschuiving om vloeistoffen uniform viskeus te houden. Voor mengtanks zijn vaak waaiers met een nauwe speling nodig, zoals waaiers in spiraalvorm of ankerstijl, of vleugelvleugels met een hoge viscositeit om een ​​uniforme viscositeit te behouden. Alle inhoud van de container wordt voldoende gemengd door een schoepenarme waaier. Hoog viskeuze vloeistoffen, gemengd met een high-shear waaier, zullen zich anders gedragen dan vloeistoffen in de buitenste delen van de mengtank. Het kan resulteren in een inferieur eindproduct. Viscositeit verhoogt de weerstand op tanks en andere interne elementen (zoals schotten). Voor zeer viskeuze vloeistoffen zijn mogelijk geen schotten nodig.

Vloeistoffen met een lage viscositeit kunnen baat hebben bij extra agitatie van de keerplaten. Bij het ontwerp van mengsystemen moet niet alleen rekening worden gehouden met de initiële viscositeit van de vloeistoffen, maar ook met veranderingen in viscositeit als gevolg van veranderingen in temperatuur en afschuifsnelheid.

Hoe meng of meng je hoog- en laagviskeuze vloeistoffen?

Om vloeistoffen met verschillende viscositeiten te mengen, begint u met een vloeistof met een lagere viscositeit en voegt u vervolgens vloeistof met een hogere viscositeit toe. Dit is energiezuiniger omdat de mixer niet gedimensioneerd hoeft te worden om zeer hoge viscositeiten aan te kunnen. Kleur en kleurstof kunnen aan het einde worden toegevoegd, omdat dit een visuele indicator is dat er een consistente mix is ​​bereikt.

Hoe meng je vloeistoffen met een hoge viscositeit?

Vloeistoffen met een hoge viscositeit vereisen een mengwaaier die effectief kan werken in een laminair stromingsregime met een hoge viscositeit. Ankerwaaiers, poortwaaiers en waaiers met dubbele helix zijn typische waaiers met laminaire stroming.

De dubbele HiFlow-waaier met grote diameter creëert een mengzone in wezen over de diameter van de mengtank, waardoor circulatie van boven naar beneden mogelijk wordt voor toepassingen zoals de productie van lijm/lijm. Viscosematerialen kunnen de mengzone niet omzeilen, omdat de waaier over de hele diameter van het vat veegt. Het zorgt voor een uitstekende agitatie in de overgangszone (Reynolds-getallen in het bereik van 10-10,000) zonder dat er schotten nodig zijn.

Dubbele Helix Waaiers | Bron: https://proquipinc.com/industrial-mixing-basics-high-viscosity-mixing-impellers/

 

Dubbel hellende high-flow waaiers | Bron: https://proquipinc.com/industrial-mixing-basics-high-viscosity-mixing-impellers/

Hoe creëer je een homogene poedermix?

Het mengen van poeder- en korrelige materialen is belangrijk in veel processen in de voedingsmiddelen-, farmaceutische, papier-, kunststof- en rubberindustrie. Het eindproduct moet aan drie belangrijke vereisten voldoen: stroming, homogeniteit en bemonstering om de menging te beoordelen.

Om de kwaliteit van een mengsel te karakteriseren, moeten in het algemeen meerdere monsters worden genomen en geanalyseerd. Door het mengmechanisme te begrijpen, kan de bemonsteringspositie zo worden gekozen dat langzaam bewegende gebieden of secties de neiging hebben om segregatie te vertonen. De bemonsteringsmethoden zijn ontworpen om theoretisch representatieve monsters te geven, ervan uitgaande dat een eventuele bemonsteringsfout verwaarloosbaar is. Aangezien variaties in poedermengselmonsters verband zouden houden met de deeltjesgrootteverdeling, is het onmogelijk om de absolute efficiëntie van de techniek te meten.

Hoe bevorderen online monitoringtools de mengtechnologie?

Homogeniteit van het mengsel is van het grootste belang in de farmaceutische industrie om te garanderen dat de geneesmiddelsubstantie gelijkmatig door het poeder-/granulaatmengsel wordt verdeeld. Het is gebruikelijk om bemonsteringsdieven te gebruiken om farmaceutische mengsels te bemonsteren. Thief sampling heeft als voordeel dat monsters kunnen worden verzameld in grote blenders en vervolgens kunnen worden gemengd totdat de optimale mengtijd is bereikt. Stroombemonstering is een ander alternatief voor bemonsteringsdieven. Het kan zich niet richten op locaties waarvan wordt vermoed dat ze suboptimale menging bieden. Bemonsteringsstromen zijn ontworpen om representatieve monsters te verkrijgen, niet om zich te concentreren op specifieke locaties. Wanneer blijkt dat het actieve farmaceutische ingrediënt in het mengsel binnen de specificaties valt, wordt het mengsel als homogeen beschouwd. Resultaten worden gewoonlijk uitgedrukt als milligram per gram actief ingrediënt in het farmaceutische mengsel en als standaarddeviatie of relatieve standaarddeviatie van het geneesmiddelgehalte. Om een ​​betrouwbare schatting te krijgen, moet men talrijke steekproeven nemen. De kwaliteit van een mix kan niet snel worden bepaald vanwege de variantie in monsterhoeveelheden die door mensen worden genomen en de variantie die tijdens analyse kan optreden. Tegenwoordig zijn er meer veelbelovende alternatieven voor bemonstering voor het monitoren van mengingen en het bestuderen van de procesdynamiek.

Het gebruik van nabij-infrarood (NIR) of inline viscositeitsmetingen om mengprofielen in realtime te meten, kan nuttig zijn voor het bestuderen van poedermengdynamiek. Naarmate sensoren zoals viscositeitsmeters, NIR en gegevensverwerking geavanceerder worden, kunnen nu meer parameters online worden gecontroleerd. Deze automatisering heeft geleid tot een aanzienlijke toename van verzamelbare testgegevens, waardoor statistische analyse grondiger is geworden.

Wat zijn enkele verschillende methoden voor het kwantitatief meten van mengtijden?

  • Offline bemonstering: Als een off-line analysetechniek wordt gebruikt, wordt een chemische marker zoals een bepaald zout, kleurstof of zuur aan het mengvat toegevoegd en worden er regelmatig monsters verwijderd. De concentratie van de marker in elk monster wordt gemeten en de mate van uniformiteit wordt afgeleid uit deze metingen. Het installeren van een geschikt bemonsteringssysteem kan moeilijk zijn en deze techniek is niet geschikt als de mengtijd erg kort is, aangezien er over het algemeen een eindige bemonsteringstijd is.
  • Op Schlieren effect gebaseerde mengmetingen: De op Schlieren gebaseerde techniek is gebaseerd op de lichtverstrooiing die optreedt wanneer twee vloeistoffen met verschillende brekingsindices worden gemengd.
  • Op thermokoppel gebaseerde mengtijdmetingen: Een op thermokoppel gebaseerde mengtijdtest kan worden uitgevoerd door een vloeistof toe te voegen die een andere temperatuur heeft dan de bulk.
  • Geleidbaarheidssondetechniek: De mengtijdtechniek van de geleidbaarheidssonde gebruikt een elektrolyt in de toegevoegde vloeistof als marker. Geleidbaarheidssondes bewaken de lokale geleidbaarheid als functie van de tijd.
  • Mengtijdgegevens verwerken: Gegevens verzameld door de geleidbaarheids-, thermokoppel- of pH-technieken moeten worden verwerkt om een ​​karakteristieke mengtijd voor het onderzochte systeem te verkrijgen.
  • RTD voor CSTR: De geleidbaarheidssondetechniek kan ook worden gebruikt om de verblijftijdverdeling van continue stroomsystemen te meten door sondes aan de in- en uitlaat van het mengvat te installeren.

Wat zijn enkele van de meest voorkomende mengproblemen met betrekking tot viscositeit?

Vaste suspensie maakt het meten van de viscositeit moeilijk. De viscositeit van vaste suspensies moet worden gemeten met behulp van een viscositeitsmeter die vaste stoffen in suspensie houdt omdat deze de viscositeit meet over een reeks afschuifsnelheden.

Het gebruik van te veel schotten in de tank kan het mengproces belemmeren. Hoogviskeuze vloeistoffen zijn van nature verbijsterend vanwege hun weerstand tegen stroming, dus te grote of te grote schotten veroorzaken een lage of geen stroming bij de tankwanden.

Een te kleine waaier gebruiken – te kleine waaiers creëren niet genoeg stroming in de buurt van de tankwanden. Kennis van het ontwerp van roerders is van cruciaal belang bij het creëren van het perfecte mengsysteem voor viskeuze materialen.

Waarom is viscositeitsbeheer cruciaal in mengtoepassingen?

De brede en belangrijke factoren die viscositeitsbeheer belangrijk maken in vrijwel elke mengtoepassing:

  1. Kwaliteit: De viscositeit van het mengsel is een indicator van de belangrijkste doeleigenschappen, waardoor het cruciaal is voor de kwaliteit. Afhankelijk van de toepassing bepaalt de viscositeit in wezen de belangrijkste eigenschappen van het geproduceerde mengsel. Te weinig mengen zal leiden tot niet-homogeniteit en te veel mengen zal de kwaliteit van het eindproduct beïnvloeden, waardoor continue viscositeitscontrole onmisbaar wordt voor de gewenste kwaliteit. In veel meng-/mengprocessen is continue bewaking van de viscositeit belangrijk om ervoor te zorgen dat het product gedurende het hele proces aan de specificaties voldoet.
  2. Verspilling: Overmenging kan niet alleen de toestand van het eindproduct veranderen, maar is ook een verspilling van tijd en energie. Viscositeitsbeheer in het mengproces kan het mogelijk maken het eindpunt betrouwbaar en nauwkeurig te identificeren, wat leidt tot een significante vermindering van afkeuringen en verspilling.
  3. Efficiëntie: Probleemloze, real-time monitoring van de viscositeit van het mengsel kan veel tijd en moeite besparen die gepaard gaat met offline analyse van het monster en het nemen van procesbeslissingen op basis van die analyse. In veel industrieën resulteert dit in een grotere veiligheid voor de operator.
  4. Milieu: Door de viscositeit continu te beheersen in een mengproces kan niet alleen de productkwaliteit worden verbeterd, maar kan ook het stroom-/energieverbruik worden geoptimaliseerd en de CO2-uitstoot worden verminderd.

Overig Overwegingen voor toepassingen voor het mengen van voedingsmiddelen en farmaceutische producten

Eenvoudig schoon te maken. Een ander belangrijk aspect is de mogelijkheid om de apparatuur gemakkelijk en probleemloos te reinigen. Hoe gemakkelijker machines te reinigen zijn, hoe minder tijd er nodig is om onderdelen en machines te reinigen en hoe sneller ze weer operationeel kunnen zijn. Machines die gemakkelijk te demonteren zijn, helpen het reinigingsproces efficiënt te houden. Een voorbeeld hiervan is dat de klant apparatuur aanschaft die een handmatige of automatische reiniging ter plaatse (CIP) biedt, wat de meest efficiënte manier is om een ​​vulmiddel te reinigen. CIP zal de reinigingsoplossing door de machine laten lopen om ervoor te zorgen dat alle bevochtigde onderdelen schoon zijn.

 

 

Mixers voor levensmiddelen (CIP-toepassingen)

Bron afbeelding: https://www.amixon.com/en/industries/food 

 

Gemak flexibiliteit, omschakeling en schaalbaarheid. Het omschakelingsgemak en de flexibiliteit van de machine zijn ook een integraal onderdeel van een efficiënt verpakkingssysteem. Dit betekent dat apparatuur in staat moet zijn om meerdere soorten containers of vloeistoffen te bevatten zonder dat onderdelen moeten worden vervangen. Sommige fabrikanten hebben machines die in staat zijn om meerdere flesgroottes te hanteren door het gebruik van een enkel apparaat, zolang de viscositeit van de vloeistoffen consistent is. Machines moeten ook gemakkelijk te upgraden zijn, wat vooral belangrijk is naarmate het bedrijf groeit.

Viscositeitsmeting en procesuitdagingen

In alle bedrijfstakken erkennen mengoperators de noodzaak om de viscositeit te bewaken, maar het maken van die meting heeft in de loop der jaren procesingenieurs en kwaliteitsafdelingen uitgedaagd.

Uitdagingen met off-line viscositeitsmetingen

Bestaande laboratoriumviscositeitsmeters zijn van weinig waarde in procesomgevingen omdat de viscositeit direct wordt beïnvloed door temperatuur, afschuifsnelheid en andere variabelen die off-line heel anders zijn dan in-line. De toestand van de offline viscositeitsmeting is vaak een niet-geroerd monster dat mogelijk geen waarheidsgetrouwe weergave geeft van de weerstand van de coating tegen vloeien, viscositeit. Het verzamelen van in het laboratorium te testen monsters en het nemen van procesbeslissingen op basis van de bevindingen in het laboratorium kan zeer omslachtig, tijdrovend en uiterst inefficiënt zijn. Het is behoorlijk onnauwkeurig, inconsistent en niet herhaalbaar, zelfs met een ervaren operator.

Uitdagingen met roterende viscometers

De roterende viscositeitsmeter meet de viscositeit van de mix door het koppel te bewaken dat nodig is om een ​​spil met een constante snelheid in de vloeistof te draaien. Het meetprincipe van de viscositeit is als volgt: het koppel, meestal gemeten door het reactiekoppel op de motor te bepalen, is evenredig met de viskeuze weerstand op de spil, en dus met de viscositeit van de vloeistof. Deze techniek levert echter meer problemen op dan het oplost:

  • Koppelbewaking wordt uitgevoerd door het meten van de voedingsstroom tijdens het mengproces. Schommelingen in de geleverde stroom naar de motor maken de metingen volledig onbetrouwbaar, waardoor het moeilijk is om de kosten op een beheersbaar niveau te houden en grotere hoeveelheden afvalbeton worden gegenereerd. Het beheersen van stroomschommelingen door over te schakelen op een betrouwbaardere stroomvoorziening in de vorm van een generator kan een zeer dure optie zijn.

Omdat de spil roteert, zouden de draden die aan de koppelsensor op de as zijn bevestigd opwinden en klikken. Sleepringen kunnen alternatieven zijn, maar niet ideaal vanwege insteltijden, kosten en onvermijdelijke slijtage.

Rheonics 'oplossingen voor het verbeteren van de mengprestaties

Geautomatiseerde en continue in-line viscositeitsmeting is cruciaal voor betonmix. Rheonics biedt de volgende oplossingen voor het betonmengproces:

  1. In lijn viscositeit afmetingen: SRV van Rheonics is een is een breed bereik, in-line viscositeitsmeetapparaat met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting en is in staat om viscositeitsveranderingen in elke processtroom in realtime te detecteren.
  2. In lijn Viscositeit en dichtheid afmetingen: SRD van Rheonics is een in-line simultaan meetinstrument voor dichtheid en viscositeit met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting. Als dichtheidsmeting belangrijk is voor uw activiteiten, is SRD de beste sensor om aan uw behoeften te voldoen, met operationele mogelijkheden die vergelijkbaar zijn met de SRV, samen met nauwkeurige dichtheidsmetingen.

Geautomatiseerde in-line viscositeitsmeting via SRV of een SRD elimineert de variaties in monsterafname en laboratoriumtechnieken die worden gebruikt voor viscositeitsmeting volgens de traditionele methoden. De sensoren van Rheonics worden aangedreven door gepatenteerde torsieresonatoren. Rheonics gebalanceerde torsieresonatoren samen met de eigen 3rd-generatie elektronica en algoritmen maken deze sensoren nauwkeurig, betrouwbaar en herhaalbaar onder de zwaarste bedrijfsomstandigheden. De sensor bevindt zich in lijn zodat hij continu de viscositeit van het mengsel meet. De consistentie van het betonmengsel kan worden gewaarborgd door automatisering van het doseersysteem via een controller met behulp van continue realtime viscositeitsmetingen. Beide sensoren hebben een compacte vormfactor voor eenvoudige OEM- en retrofit-installatie. Ze vereisen geen onderhoud of herconfiguraties. Zonder verbruiksartikelen zijn SRV en SRD uiterst eenvoudig te bedienen.

Typische mengtoepassingen in verschillende industrieën

  • Voorbereiding van monsters voor aflatoxinetesten Aflatoxinetesten
  • Vervaardiging van Cloud Emulsions voor Frisdranken Drank
  • Vervaardiging van plantaardige melkalternatieven – niet-zuivelmelkverwerkende drank
  • Vervaardiging van Smoothies Drank
  • Frisdrankproductie - Dispersie van kunstmatige zoetstoffen Drank
  • Frisdrankproductie - Dispersie/hydratatie van functionele ingrediënten Drank
  • Frisdrankproductie - Bereiding van suikersiroopdrank
  • Dispersie van bierschuimkop Behoudmiddelen Brouwen en distilleerderij
  • Dispersie van filterhulppoeders voor brouwen en distilleerderij
  • Bereiding van Isinglass Finings Brewing & Distillery
  • Productie van Cream Likeurs Brewing & Distillery
  • Hoge snelheid terugwinning van zoetwaren Zoetwaren
  • IJsproductie — Hydratatie van stabilisatoren en emulgatoren Zuivel
  • Vervaardiging van babymelk en zuigelingenvoeding
  • Vervaardiging van gezoete gecondenseerde melkzuivel
  • Premixen voor mousses en andere luchtige desserts Zuivel
  • Premixen voor Yoghurt en andere Gekweekte Melk Desserts Zuivel
  • Bereiding van ijsmixen Zuivel
  • Verwerkte Kaas Zuivel
  • Productie van gearomatiseerde melkdranken Zuivel
  • Productie van margarine en magere zuivelproducten
  • Raffinage van eetbare oliën
  • Productie van smaakemulsies
  • Bereiding van carboxymethylcellulose (CMC) oplossingen
  • Dispersie en hydratatie van alginaten
  • Dispersie van pectine voor gelei en conserven
  • Dispersie van zetmeel
  • Hydratatie van Xanthaangom
  • Bereiding van gelatine-oplossingen
  • Bereiding van guargomoplossingen
  • Cannabidiol Olie (CBD) in voedingsproducten Ingrediënten
  • Mengen met honingingrediënten
  • Deagglomererende beslagmixen
  • Bereiding van beslag- en coatingmixen
  • Bereiding van pekel voor de vleesindustrie
  • Bereiding van Petfood Gravies en Gels
  • Vervaardiging van Hummus
  • Productie van tomatenketchup
  • Mayonaise Vervaardiging
  • Bereiding van mosterd
  • Productie van saladedressings
  • Vervaardiging van pesticiden
  • Raffinage van plantaardige oliën voor biobrandstoffen
  • Bereiding van boorvloeistoffen
  • Hoge snelheid oplossen van viscositeitsindexverbeteraars in Luboils
  • Hoge snelheidsdispersie van titaniumdioxide
  • Vervaardiging van inkjetcoderings- en markeringsinkten
  • Polymeer-/pigmentdispersie in de textielfabricage
  • Herdispersie van filtercake
  • Voorbereiding van papiercoatings
  • Productie van autopoetsmiddelen
  • Productie van solide poetsmiddelen
  • Hoge snelheidsvoorbereiding van rubberoplossingen
  • Dispersie van gerookt silica
  • Grafeen productie
  • Hoge snelheidsdispersie van bentoniet
  • Bereiding van oplossingen van polyvinylalcohol (PVA)
  • Oplossen van harsen in oplosmiddelen en oliën
  • Xanthaangom in chemische toepassingen
  • Vervaardiging van deodorants en anti-transpiranten
  • Dispersie en hydratatie
  • CBD-olie in cosmetische producten
  • Vervaardiging van zonnebrandcrèmes en lotions
  • Productie van cosmetische crèmes en lotions
  • Vervaardiging van handdesinfecterende middelen
  • Verdunning van hoogactieve oppervlakteactieve stoffen
  • Vervaardiging van lippenstift
  • Nagellak Vervaardiging:
  • Vervaardiging van shampoos
  • Vervaardiging van tandpasta
  • Analyse van farmaceutische producten
  • Productie van farmaceutische crèmes en zalven
  • Vervaardiging van oogheelkundige en contactlensoplossingen
  • Productie van hoestmengsels en farmaceutische siropen
  • Mengen van steriele ingrediënten
  • Vervaardiging van farmaceutische tabletcoatings
  • Vervaardiging van water-in-olie (W/O) geëmulgeerde vaccins

Het voordeel van Rheonics

Compacte vormfactor, geen bewegende delen en vereisen geen onderhoud

De SRV en SRD van Rheonics hebben een zeer kleine vormfactor voor eenvoudige OEM- en retrofit-installatie. Ze maken eenvoudige integratie in elke processtroom mogelijk. Ze zijn eenvoudig te reinigen en vereisen geen onderhoud of herconfiguraties. Ze hebben een kleine voetafdruk waardoor Inline-installatie in elke proceslijn mogelijk is, waardoor extra ruimte of adaptervereisten worden vermeden.

Hygiënisch, sanitair ontwerp

Rheonics SRV en SRD zijn beschikbaar in tri-clamp- en DIN 11851-verbindingen naast aangepaste procesverbindingen.

SRV - DIN 11851 - Inline viscositeitssensor voor hygiënische, medische farmaceutische voedselbeslagtoepassingen voor chocoladebeslag SRV - DIN 11851
SRV - Triclamp - Inline viscositeitssensor voor printen, coaten, voedsel, mengen en malen SRV - Triclamp

Zowel SRV als SRD voldoen aan de vereisten voor voedselcontact conformiteitsvereisten volgens de Amerikaanse FDA- en EU-voorschriften.

Conformiteitsverklaring - Naleving van voedselcontact voor SRV en SRD

Hoge stabiliteit en ongevoelig voor montageomstandigheden: elke configuratie mogelijk

Rheonics SRV en SRD gebruiken een unieke gepatenteerde coaxiale resonator, waarbij twee uiteinden van de sensoren in tegengestelde richtingen draaien, waardoor reactiekoppels bij hun montage worden opgeheven en ze daardoor volledig ongevoelig worden voor montageomstandigheden en stroomsnelheden. Sensorelement zit direct in de vloeistof, zonder speciale vereisten voor behuizing of beschermende kooi.

Direct nauwkeurige uitlezingen over 'stroombaarheid' - Compleet systeemoverzicht en voorspellende controle

Rheonics' RheoPulse software is krachtig, intuïtief en gemakkelijk te gebruiken. Real-time procesvloeistof kan worden gecontroleerd op de geïntegreerde IPC of een externe computer. Meerdere sensoren verspreid over de fabriek worden beheerd vanuit één dashboard. Geen effect van drukpulsatie door pompen op sensorwerking of meetnauwkeurigheid. Geen effect van trillingen.

Direct in de tank installeren of inline-metingen uitvoeren op de bypass-leiding

Installeer de sensor rechtstreeks in uw processtroom om realtime viscositeits- (en dichtheids)metingen te doen. De sensor kan in-line worden ondergedompeld in de bypass-leiding; debiet en trillingen hebben geen invloed op de meetstabiliteit en nauwkeurigheid.

Sensor_Pipe_mounting Montage - Buizen
Sensor_Tank_mounting Montage - Tanks

Eenvoudige installatie en geen herconfiguraties / herkalibraties nodig - geen onderhoud / stilstandtijden

In het onwaarschijnlijke geval van een beschadigde sensor, vervang de sensoren zonder elektronica te vervangen of opnieuw te programmeren. Drop-in vervangingen voor zowel sensor als elektronica zonder firmware-updates of kalibratiewijzigingen. Eenvoudige montage. Verkrijgbaar met standaard en maatwerk procesaansluitingen zoals NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flens, Varinline en andere sanitaire en hygiënische aansluitingen. Geen speciale kamers. Gemakkelijk te verwijderen voor reiniging of inspectie. SRV is ook verkrijgbaar met DIN11851 en tri-clamp-aansluiting voor eenvoudige montage en demontage. SRV-sondes zijn hermetisch afgesloten voor Clean-in-place (CIP) en ondersteunen hogedrukreiniging met IP69K M12-connectoren.

Rheonics-instrumenten hebben roestvrijstalen sondes en bieden optioneel beschermende coatings voor speciale situaties.

Laag energieverbruik

24V DC voeding met minder dan 0.1 A stroomopname tijdens normaal gebruik.

Snelle reactietijd en temperatuur gecompenseerde viscositeit

Ultrasnelle en robuuste elektronica, gecombineerd met uitgebreide rekenmodellen, maken Rheonics-apparaten tot een van de snelste, veelzijdige en meest nauwkeurige in de branche. SRV en SRD geven elke seconde realtime, nauwkeurige viscositeitsmetingen (en dichtheid voor SRD) en worden niet beïnvloed door variaties in de stroomsnelheid!

Brede operationele mogelijkheden

De instrumenten van Rheonics zijn gebouwd om metingen uit te voeren in de meest uitdagende omstandigheden.

SRV is verkrijgbaar met het breedste operationele assortiment op de markt voor inline procesviscometer:

  • Drukbereik tot 5000 psi
  • Temperatuurbereik van -40 tot 200 ° C
  • Viscositeitsbereik: 0.5 cP tot 50,000 cP (en hoger)

SRD: één instrument, drievoudige functie - Viscositeit, temperatuur en dichtheid

De SRD van Rheonics is een uniek product dat drie verschillende instrumenten vervangt voor metingen van viscositeit, dichtheid en temperatuur. Het elimineert de moeilijkheid van het co-lokaliseren van drie verschillende instrumenten en levert extreem nauwkeurige en herhaalbare metingen in de moeilijkste omstandigheden.

Beheren doseren / vullen efficiënter, verlaag de kosten en verhoog de productiviteit

Integreer een SRV in de proceslijn en zorg voor consistentie door de jaren heen. SRV bewaakt en controleert constant de viscositeit (en dichtheid in het geval van SRD) en activeert adaptief kleppen voor het doseren van de mengselbestanddelen. Optimaliseer het proces met een SRV en ervaar minder uitval, lager energieverbruik, minder niet-naleving en besparing op materiaalkosten. En uiteindelijk draagt ​​het bij aan een beter bedrijfsresultaat en een beter milieu!

Clean in place (CIP) en sterilisatie ter plaatse (SIP)

SRV (en SRD) bewaakt de reiniging van de vloeistofleidingen door de viscositeit (en dichtheid) van de reiniger / het oplosmiddel tijdens de reinigingsfase te bewaken. Elk klein residu wordt gedetecteerd door de sensor, waardoor de operator kan beslissen wanneer de lijn schoon / geschikt is voor het beoogde doel. Als alternatief levert SRV (en SRD) informatie aan het geautomatiseerde reinigingssysteem om volledige en herhaalbare reiniging tussen runs te garanderen, waardoor volledige naleving van de hygiënische normen van voedselproductiefaciliteiten wordt gegarandeerd.

Superieur sensorontwerp en -technologie

Geavanceerde, gepatenteerde elektronica vormt het brein van deze sensoren. SRV en SRD zijn verkrijgbaar met industriestandaard procesaansluitingen zoals ¾ ”NPT, DIN 11851, Flens en Tri-clamp, waardoor operators een bestaande temperatuursensor in hun proceslijn kunnen vervangen door SRV / SRD, wat zeer waardevolle en bruikbare procesvloeistofinformatie oplevert, zoals viscositeit een nauwkeurige temperatuurmeting met behulp van een ingebouwde Pt1000 (DIN EN 60751 klasse AA, A, B beschikbaar).

Elektronica gebouwd om aan uw behoeften te voldoen

De sensorelektronica is verkrijgbaar in zowel een transmitterbehuizing als een kleine DIN-railmontage en maakt eenvoudige integratie in proceslijnen en in apparatuurkasten van machines mogelijk.

MKB-DRM
KMO_TRD
Ontdek elektronica en communicatie-opties

Eenvoudig te integreren

Meerdere analoge en digitale communicatiemethoden die in de sensorelektronica zijn geïmplementeerd, maken het aansluiten op industriële PLC- en besturingssystemen eenvoudig en eenvoudig.

Analoge en digitale communicatie-opties

Analoge en digitale communicatie-opties

Optionele digitale communicatie-opties

Optionele digitale communicatie-opties

ATEX- en IECEx-naleving

Rheonics biedt intrinsiek veilige sensoren gecertificeerd door ATEX en IECEx voor gebruik in gevaarlijke omgevingen. Deze sensoren voldoen aan de essentiële gezondheids- en veiligheidseisen met betrekking tot het ontwerp en de constructie van apparatuur en beveiligingssystemen die zijn bedoeld voor gebruik in mogelijk explosieve atmosferen.

De intrinsiek veilige en explosieveilige certificeringen van Rheonics maken ook aanpassing van een bestaande sensor mogelijk, waardoor onze klanten de tijd en kosten kunnen vermijden die gepaard gaan met het identificeren en testen van een alternatief. Aangepaste sensoren kunnen worden geleverd voor toepassingen die één eenheid tot duizenden eenheden vereisen; met doorlooptijden van weken versus maanden.

Rheonics SRV & SRD zijn beide ATEX- en IECEx-gecertificeerd.

ATEX (2014 / 34 / EU) gecertificeerd

De ATEX-gecertificeerde intrinsiek veilige sensoren van Rheonics voldoen aan de ATEX-richtlijn 2014/34 / EU en zijn gecertificeerd voor intrinsieke veiligheid tot Ex ia. De ATEX-richtlijn specificeert minimale en essentiële vereisten met betrekking tot gezondheid en veiligheid om werknemers te beschermen die in gevaarlijke atmosferen werken.

De ATEX-gecertificeerde sensoren van Rheonics worden erkend voor gebruik binnen Europa en internationaal. Alle ATEX-gecertificeerde onderdelen zijn gemarkeerd met "CE" om naleving aan te geven.

IECEx gecertificeerd

De intrinsiek veilige sensoren van Rheonics zijn gecertificeerd door IECEx, de International Electrotechnical Commission voor certificering volgens normen met betrekking tot apparatuur voor gebruik in explosieve atmosferen.

Dit is een internationale certificering die zorgt voor naleving van de veiligheid voor gebruik in gevaarlijke gebieden. Rheonics-sensoren zijn gecertificeerd voor Intrinsic Safety to Ex i.

Implementatie

Installeer de sensor rechtstreeks in uw processtroom om realtime viscositeits- en dichtheidsmetingen uit te voeren. Er is geen bypass-leiding nodig: de sensor kan in-line worden ondergedompeld; debiet en trillingen hebben geen invloed op de meetstabiliteit en nauwkeurigheid. Optimaliseer de mengprestaties door herhaalde, opeenvolgende en consistente tests op de vloeistof uit te voeren.

In-line kwaliteitscontrolelocaties

  • in tanks
  • In de verbindingsleidingen tussen verschillende verwerkingscontainers

Instrumenten / sensoren

SRV Viscometer OF een SRD voor extra dichtheid

Rheonics instrumentkeuze

Rheonics ontwerpt, produceert en verkoopt innovatieve systemen voor vloeistofdetectie en -bewaking. Precisie gebouwd in Zwitserland, de in-line viscometers en dichtheidsmeters van Rheonics hebben de gevoeligheid die de toepassing vereist en de betrouwbaarheid die nodig is om te overleven in een barre werkomgeving. Stabiele resultaten - zelfs onder ongunstige stromingsomstandigheden. Geen effect van drukval of debiet. Het is even goed geschikt voor kwaliteitscontrolemetingen in het laboratorium. U hoeft geen componenten of parameters te wijzigen om het volledige bereik te meten.

Voorgestelde product (en) voor de toepassing

  • Breed viscositeitsbereik - bewaak het volledige proces
  • Herhaalbare metingen in zowel Newtoniaanse als niet-Newtoniaanse vloeistoffen, eenfase en meerfase vloeistoffen
  • Hermetisch afgesloten, alle roestvrijstalen 316L-bevochtigde onderdelen
  • Ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting
  • Compacte vormfactor voor eenvoudige installatie in bestaande proceslijnen
  • Eenvoudig schoon te maken, geen onderhoud of herconfiguraties nodig
  • Eén instrument voor meting van procesdichtheid, viscositeit en temperatuur
  • Herhaalbare metingen in zowel Newtoniaanse als niet-Newtoniaanse vloeistoffen, eenfase en meerfase vloeistoffen
  • Geheel metalen (316L roestvrij staal) constructie
  • Ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting
  • Compacte vormfactor voor eenvoudige installatie in bestaande leidingen
  • Eenvoudig schoon te maken, geen onderhoud of herconfiguraties nodig
Zoeken