Monitorowanie lepkości w trybie inline w celu optymalizacji linii napełniania w produktach do pielęgnacji konsumenta

---

Spis treści

• 1. Wstęp
• 2. Linie napełniania w produktach do pielęgnacji konsumenta
• 2.1 Kluczowe zastosowania
• 2.2 Znaczenie lepkości i gęstości w liniach napełniających w produktach do pielęgnacji konsumenta
• 2.3 Proces produkcji/aplikacji
• 3. Rheonics Przegląd czujników liniowych typu SR
• 3.1 Certyfikacja higieniczna
• 4. Zalecana instalacja
• 4.1. Zagadnienia dotyczące instalacji mechanicznej
• 4.1.1. Wymagania dotyczące instalacji SRV i SRD
• 4.1.2. Dodatkowe wymagania instalacyjne SRD
• 4.2. Rozwiązanie wspólne Rheonics
• 5. Warunki procesu i najlepsze praktyki
• 6. Referencje

Producenci produktów do pielęgnacji wymagają precyzji w recepturowaniu i pakowaniu, aby zapewnić spójność produktu, bezpieczeństwo konsumenta i zgodność z przepisami. Linie napełniające odgrywają kluczową rolę w tym procesie i stoją przed różnorodnymi wyzwaniami, takimi jak obsługa produktów o szerokim zakresie lepkości, zapobieganie pienieniu się lub nitkowaniu podczas dozowania oraz zapewnienie dokładnej zawartości netto w różnych formatach opakowań.

Zmienność lepkości i gęstości surowców i produktu końcowego, wrażliwość na temperaturę oraz stabilność partii w trakcie procesu dodatkowo komplikują proces produkcyjny. Zazwyczaj stosuje się tradycyjne laboratoryjne metody pobierania próbek, ale dostarczają one sporadycznych informacji, które nie są w stanie uchwycić zmian właściwości płynu w czasie rzeczywistym. Z drugiej strony, pomiary inline zapewniają ciągły i bieżący wgląd w proces, umożliwiając szybszą reakcję na zmiany.

Rheonics czujniki oferują znaczące korzyści operacyjne i ekonomiczne dla linii napełniających w branży opieki nad klientem, wykraczając poza dokładność pomiaru, zwiększając wydajność, niezawodność i oszczędność kosztów:

• Dokładny pomiar lepkości, konsystencji, gęstości, stężenia i temperatury produktów do pielęgnacji ciała.

• Zapewniają niezawodną pracę w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury.

• Zgodne z CIP i certyfikowane przez EHEDG, z higienicznymi przyłączami procesowymi, takimi jak Tri-Clamp, Varinline i inne.

• Łatwa integracja z systemami PLC/DCS poprzez Profinet, Modbus, Ethernet/IP, wyjścia 4–20 mA i inne.

• Fabrycznie skalibrowane i odpowiednie do dowolnego płynu. Nie wymaga ponownej kalibracji.

• Poprawa wydajności linii produkcyjnej, redukcja strat produktów i odrzuconych partii, co przełoży się na inwestycję w czujnik offsetowy w ciągu pierwszego roku.

Produkty do pielęgnacji, takie jak szampony, balsamy, kremy, żele i pasty do zębów, wymagają precyzyjnej kontroli produkcji. Linie napełniające te produkty wymagają precyzyjnej kontroli właściwości reologicznych, takich jak lepkość i gęstość. Zapewnia to stabilność produktu i powtarzalność dozowania podczas pakowania i kontroli jakości.

Produkty te można podzielić na dwie główne grupy: płyny i półstałe. Można je napełniać różnymi rodzajami opakowań, takimi jak butelki, saszetki, tubki, słoiki i aerozole.

Produkty z każdej grupy kategorii wymagają odrębnego rodzaju opakowania, które wymaga zastosowania różnych technik produkcyjnych. Należą do nich:

Pojemniki sztywne (butelki, dozowniki i słoiki)

Zazwyczaj wykonane z plastiku, a czasem ze szkła, są to najpopularniejsze pojemniki przeznaczone do płynów o rzadkiej konsystencji i produktów o konsystencji kremu (np. szamponów, odżywek, detergentów w płynie, mydeł w płynie, płynów do płukania ust, kremów i balsamów). Do popularnych metod napełniania należą: grawitacja, przelew, tłok, pompy ślimakowe lub napełnianie próżniowe.

Saszetki (elastyczne torebki)

Są one również powszechne w przypadku produktów płynnych i kremowych, ale cieszą się popularnością na rynku masowym ze względu na ekonomiczną i prostą formę pakowania. Wymagają one różnych procesów napełniania, takich jak formowanie-napełnianie-zamykanie (FFS) lub systemy napełniania saszetek wyposażone w pompy dozujące.

rury

Typowe dla produktów półstałych, takich jak pasta do zębów, żele, maści i kremy. Tubki są zazwyczaj wykonane z plastiku lub aluminium i napełniane za pomocą tłoka lub pompki, a następnie zamykane.

Puszki ze sprayem (aerozol, forma rozpylona)

Występuje w produktach takich jak dezodoranty, pianki do golenia, lakiery do włosów i niektóre produkty do pielęgnacji skóry. Wymagają one kontaktu zarówno z płynną formułą, jak i z propelentem (gazem sprężonym lub skroplonym).

Lepkość mierzy opór cieczy przed przepływem. W zastosowaniach związanych z napełnianiem w branży artykułów higienicznych wpływa na sposób przemieszczania się produktów w linii produkcyjnej, precyzję ich dozowania oraz czystość pakowania.

• Dokładność napełniania i precyzja dozowania: Lepkość decyduje o tym, czy produkt swobodnie przepływa przez dysze, czy też stwarza problemy, takie jak nitkowanie, kapanie lub rozpryskiwanie.

• Stabilność produktu i okres przydatności do użycia: Właściwa lepkość pomaga zachować stabilność emulsji i zawiesin, zapobiegając rozdzielaniu się faz, sedymentacji i degradacji tekstury.

Gęstość odnosi się do masy materiału na jednostkę objętości. W zastosowaniach związanych z napełnianiem artykułów higienicznych jest ona bezpośrednio związana z konsystencją produktu, zgodnością opakowania i jakością receptury.

• Kontrola zawartości sieci: Gęstość ma wpływ na stosunek objętości do masy, co pozwala mieć pewność, że pojemniki spełniają wymagania dotyczące deklarowanej wagi lub objętości, a także zapobiega ich niedopełnieniu lub przepełnieniu.

• Spójność formulacji: Zmiany gęstości mogą wskazywać na odchylenia w proporcjach surowców, wpływ temperatury lub niestabilność procesu, co może mieć wpływ na wydajność produktu.

Wszystkie procesy napełniania rozpoczynają się w mieszalniku lub zbiorniku przygotowawczym, gdzie produkt jest przygotowywany lub przechowywany po produkcji w celu zapewnienia prawidłowego mieszania i homogenizacji. Na tym etapie monitorowanie gęstości i lepkości pomaga zapewnić jednorodność produktu, co bezpośrednio wpływa na jakość napełniania i spójność partii. Stąd mieszanina może być kierowana do różnych procesów napełniania. Zazwyczaj produkt jest najpierw pompowany do zbiornika buforowego, gdzie czujniki mogą być zainstalowane wzdłuż linii przesyłowej lub na samym zbiorniku buforowym, aby monitorować produkt końcowy przed napełnieniem.

Do procesów napełniania grawitacyjnego i przelewowego (Rysunek 7)W zbiorniku buforowym lub linii przesyłowej można zainstalować czujniki, aby monitorować stan produktu przed napełnieniem, zapewniając jego prawidłowy przepływ przez linie napełniające. Gwarantuje to powtarzalność partii, zmniejszając ryzyko nieudanych partii z powodu nierównomiernego przepływu.

Do procesów napełniania aerozolem i formowania-napełniania-zamykania (FFS) (Rysunek 8)Czujniki można umieścić przed dyszami napełniającymi, aby sprawdzić, czy produkt utrzymuje prawidłowy stan do wstrzyknięcia. Monitorowanie na tym etapie pomaga zapobiegać zatykaniu dysz oraz przepełnieniu lub niedopełnieniu produktem, zapewniając prawidłowe wypełnienie saszetek i puszek z aerozolem masą netto.

Spotykamy się również z procesami obejmującymi płyny o dużej lepkości, takie jak półstałe substancje lub pasty, przykładami są pasta do zębów, żele, maści i kremy, w których produkty są zazwyczaj pakowane w tubki, (Rysunek 9)Proces ten jest bliższy systemowi wytłaczania: produkt jest najpierw ładowany do leja zasypowego, a następnie podawany przez pompę tłokową dozującą, która wtłacza materiał do tuby przed jej zamknięciem. W tym przypadku czujnik można zainstalować w linii doprowadzającej produkt lub w leju zasypowym, aby monitorować jego stan i zapewnić prawidłowy przepływ przez dysze wtryskowe. Alternatywnie, czujnik można umieścić w samej linii wtryskowej; jest to jednak praktyczne tylko wtedy, gdy produkt jest wtryskiwany w procesie ciągłym, a nie w krótkich, jednostkowych cyklach napełniania.

Rheonics Czujniki typu SR (SRV i SRD) zapewniają ciągły pomiar lepkości, gęstości i temperatury w linii produkcyjnej w celu monitorowania i sterowania procesem. Czujnik SRV jest przeznaczony do pomiaru lepkości i temperatury, natomiast czujnik SRD dodatkowo mierzy gęstość.

Czujniki te są skalibrowane fabrycznie i nie wymagają ponownej kalibracji przez cały okres użytkowania. Klienci mogą jednak wymagać kalibracji lub weryfikacji instrumentów używanych w ich branży w ramach kontroli jakości. W razie potrzeby możliwe jest wykonanie opcjonalnych ponownych regulacji lub korekt offsetu w celu dopasowania do konkretnych wartości referencyjnych.

Wszystkie czujniki są kalibrowane fabrycznie i mogą działać przez cały okres użytkowania bez konieczności ponownej kalibracji. Jednak niektóre branże mogą wymagać weryfikacji lub kalibracji w ramach procedur kontroli jakości. Możliwe jest również zastosowanie ponownej regulacji lub korekcji offsetu w celu dostosowania do określonych norm odniesienia. Więcej informacji można znaleźć w artykule. Kalibracja wiskozymetru procesowego SRV w terenie i fabryce.

Rheonics Czujniki wykorzystują opatentowaną technologię Balanced Torsional Resonator (BTR). Technologia ta oferuje wyraźne korzyści w porównaniu z technologiami alternatywnymi: czujniki są kompaktowe, lekkie i odporne na drgania zewnętrzne.

Rheonics Czujniki SRV i SRD to sprawdzone rozwiązania na liniach napełniania produktów do pielęgnacji ciała. Zapewniają pomiary lepkości i gęstości w czasie rzeczywistym, zapewniając stałą płynność produktów takich jak szampony, balsamy, kremy, żele i aerozole w całym procesie napełniania. Ciągły monitoring w linii poprawia jednorodność partii, minimalizuje straty produktu oraz zwiększa ogólną wydajność i niezawodność linii napełniającej.

Domyślnie Rheonics Sondy typu SR charakteryzują się higieniczną konstrukcją mechaniczną, co gwarantuje ich przydatność do zastosowań sanitarnych. W razie potrzeby mogą być również dostarczone z certyfikatami uznanych organizacji, takich jak 3-A i EHEDG.

Więcej szczegółów można znaleźć Rheonics instalacja higieniczno-sanitarna.

Ważne jest podkreślenie pewnych aspektów instalacji, które dotyczą obu Rheonics Czujniki SRV i SRD. Niezależnie od wariantu, każdy z nich ma tę samą konstrukcję rezonatora we wszystkich swoich wariantach, a prawidłowa instalacja zależy od prawidłowego umiejscowienia obszaru wykrywania sond (zaznaczone na czerwono obszary w Rysunek 13). Główne punkty to:

• Obszar powinien być wolny od osadów i przeszkód

• Obszar powinien być całkowicie zanurzony w interesującym nas płynie.

Oprócz dwóch głównych wymagań wymienionych powyżej, czujnik SRD musi spełniać dwa dodatkowe warunki:

• Utrzymuje stabilność termiczną, gdy gradient temperatury między płynem a otoczeniem zewnętrznym jest większy niż 15°C. (Dotyczy tylko SRD, więcej informacji tutaj: Utrzymywanie równowagi temperaturowej SRD w celu zapewnienia dokładności pomiaru o dużej gęstości)

• Wyrównaj końcówkę czujnika z kierunkiem przepływu cieczy, jak pokazano na rysunku. Rysunek 14. (Tylko dla SRD, więcej informacji tutaj: Orientacja końca płynu SRD

Warunki te można omówić bardziej szczegółowo w następnym artykule, Instalacje odpowiednie dla SRV i SRD.

Rheonics Czujniki typu SR charakteryzują się modułową i kompaktową konstrukcją, co pozwala na ich zastosowanie w szerokim zakresie konfiguracji, w zależności od warunków zastosowania. Na przykład:

FET-XXT: Tri-Clamp trójnik łokciowy

W zastosowaniach z płynami o wysokiej lepkości lub cząstkami o rozmiarach przekraczających skalę mikronów zaleca się montaż kolankowy. W takich przypadkach Rheonics oferuje FET (zobacz Rysunek 15), higieniczny Tri-Clamp trójnik łokciowy ze skróconym otworem zapewniającym właściwy montaż czujnika.

Tranzystor FET jest przeznaczony do SRV-X3 oraz SRD-X3, czujniki w wersji krótkiej z Tri-Clamp Połączenia. Dostępny w wielu rozmiarach (1.5”, 2”, 3”, 4” itd.) i dostarczany z zaciskiem i uszczelką zaciskową do sondy. Więcej szczegółów można znaleźć w FET-XXT.

HPT-12G: Komórka przepływowa higieniczna HPHT

Do zastosowań higienicznych obejmujących małe rurociągi lub instalacje wężowe, Rheonics oferuje HPT-12G (zobacz Rysunek 16Ta komora przepływowa jest przeznaczona do procesów wymagających wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury. Czujnik jest umieszczany w konfiguracji kolankowej za pomocą gwintowanego przyłącza procesowego.

HPT-12G jest kompatybilny wyłącznie z SRV-X1-12G, który posiada przyłącze gwintowane G 1/2”. Zapewnia to niezawodne uszczelnienie higieniczne i kompatybilność z systemami CIP/SIP, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań higienicznych. Więcej szczegółów można znaleźć w sekcji HPT-12G.

Higieniczna tuleja i tuleja do czujników typu SR

Montaż prostopadły na rurociągu, ścianie zbiornika lub podstawie to jedna z najczęstszych konfiguracji. Zazwyczaj osiąga się to za pomocą portów spawanych. W zastosowaniach higienicznych, Rheonics oferuje dedykowane rozwiązania dla obu Tri-Clamp i przyłącza procesowe G 1/2”. W takich przypadkach krótsza tuleja zapewnia odpowiednie zanurzenie elementu pomiarowego w porównaniu ze standardową tulejką (patrz Rysunek 17).

WFT-15T (patrz Rysunek 18) jest higieniczny Tri-Clamp weldolet przeznaczony do czujników z Tri-Clamp Przyłącza procesowe. Zapewnia niezawodne, higieniczne uszczelnienie i prawidłowe zanurzenie elementu pomiarowego w zastosowaniach higienicznych. Więcej szczegółów można znaleźć w WFT-15T.

HAW-12G-OTK (patrz Rysunek 19) to higieniczny adapter weldolet przeznaczony do czujników z przyłączami gwintowanymi G 1/2”. Zapewnia bezpieczne, higieniczne uszczelnienie i odpowiednie zanurzenie w zastosowaniach higienicznych. Więcej szczegółów można znaleźć w sekcji HAW-12G-OTK.

Poniżej przedstawiono kilka ważnych kwestii, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze linii napełniających do zastosowań w artykułach do pielęgnacji konsumenta:

Proces czyszczenia i procedury CIP/SIP

Na liniach napełniania produktów do pielęgnacji ciała, osady z lepkich materiałów, takich jak balsamy, kremy i żele, mogą stopniowo gromadzić się na powierzchni czujnika SRV lub SRD. Regularna kontrola i czyszczenie sondy pomaga zapobiegać gromadzeniu się osadów i zapewnia stabilne, wiarygodne pomiary. Wskazówki dotyczące prawidłowych metod czyszczenia znajdują się w instrukcji obsługi. Jak wyczyścić Rheonics sonda?.

Oba czujniki mają higieniczną konstrukcję, dzięki czemu nadają się do integracji z systemami CIP (Clean-in-Place) i SIP (Sterilize-in-Place). Opcjonalnie, Rheonics oferuje również certyfikaty higieniczne.

Cząsteczki i bąbelki

Rheonics Czujniki są odporne na obecność miękkich cząstek o wielkości mikronów, przy minimalnym wpływie na niezawodność pomiaru. Elektronika czujnika automatycznie filtruje drobne zakłócenia, choć większe cząstki mogą nadal wprowadzać sporadyczne impulsy lub szumy, które należy uwzględnić podczas analizy danych.

Jeśli chodzi o bąbelki, wydajność obu modeli jest różna. SRV utrzymuje stabilne odczyty lepkości nawet w płynach z bąbelkami, podczas gdy SRD, który mierzy zarówno lepkość, jak i gęstość, jest bardziej wrażliwy na obecność powietrza. Wysokie stężenie pęcherzyków nie jest zalecane w przypadku SRD, ponieważ może to wpłynąć na dokładność pomiaru gęstości.

Części ruchome i przeszkody

W zbiornikach mieszających lub przetwarzających, w których stosuje się mieszadła łopatkowe, ramiona mieszające lub inne mieszadła mechaniczne, ważne jest, aby czujnik SRV lub SRD znajdował się w odpowiedniej odległości od ruchomych elementów. Odpowiedni odstęp zapobiega zakłóceniom fizycznym, zmniejsza ryzyko uszkodzeń mechanicznych i zapewnia dobre warunki pomiaru.

[1] Grupa Plastek. „Opakowania do pielęgnacji osobistej”.

[2] Accutek Packaging. „Napełnianie przelewowe”.

[3] Indiamart „Automatyczna maszyna pakująca w torebki”.

[4] TWP. „Rodzaje uszczelniania rur”.

[5] Bratney. „Rozwój technologii formowania, napełniania i zamykania rur”.

[6] Maszyny pierwszej klasy. „Linia napełniania aerozoli”.

Odwiedź więcej powiązanych artykułów:

Optymalizacja pakowania płynów, operacje napełniania z wbudowanym zarządzaniem lepkością