تُستخدم المستحلبات في كل جانب تقريبًا من جوانب الحياة اليومية. ويتوسع نطاق معالجتها وتطويرها ليشمل العديد من الصناعات - الكيماويات، والطلاء، والأغذية، ومستحضرات التجميل، والمواد اللاصقة، والسوائل الصناعية، والمنتجات الصيدلانية، والنفط والغاز.
المستحلبات هي مزيج مستقر من سائلين غير قابلين للامتزاج، أحدهما منتشر بانتظام في الآخر على شكل قطرات أو جزيئات صغيرة. المستحلبات هي مخاليط من سوائل غير قابلة للامتزاج، وعادةً ما يوجد أحد السائلين على شكل قطرات صغيرة في الطور الآخر. هناك مستحلبات الزيت في الماء، وتُسمى مستحلبات الزيت في الماء (O/W)، وكذلك مستحلبات الماء في الزيت (W/O). يُسمى طور القطرات بالطور المنتشر، والطور المحيط به بالطور المستمر. يؤثر تفاعل الطورين المنتشر والمستمر بشكل كبير على خصائص المستحلب. يمكن توصيف المستحلبات باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات التحليلية. من أمثلة المستحلبات الشائعة:
محاليل البوليمرات الإلكتروليتية (المواد المُرَسِّبة) لمعالجة مياه الصرف الصحي. البولي أكريلاميدات عبارة عن بوليمرات ذات وزن جزيئي عالٍ جدًا تُستخدم كمواد مُرَسِّبة. تتوفر هذه البوليمرات بشكل أساسي على هيئة مسحوق أو مستحلب. وقد تكون أنيونية أو كاتيونية. يوجد بعض هذه المنتجات على شكل محاليل عالية اللزوجة (من 5,000 إلى 10,000 سنتيبواز) يمكن ضخها مباشرةً مع تخفيف ثانوي عند مخرج مضخة التغذية.
تُستخدم المستحلبات على نطاق واسع كمواد أولية ومنتجات نهائية، وذلك بفضل العدد الهائل من تركيبات أنظمة المستحلبات الممكنة. ويُعدّ توصيف بنيتها بشكل كامل خطوةً أساسيةً لتسويقها. وتجري باستمرار عمليات تطوير لأنواع جديدة من المستحلبات. ومن أحدث التطورات المستحلبات الدقيقة، وهي نوع خاص من المستحلبات يتميز بصغر حجم جسيماته وشفافيته واستقراره المُعزز مقارنةً بالأنظمة التقليدية. ومع استمرار العلم في الاستجابة لاحتياجات الصناعة، يجري تطوير المزيد من تركيبات المستحلبات الجديدة وغير التقليدية بوتيرة متسارعة.
تسعى قوى التوتر السطحي إلى إبقاء الطورين منفصلين، والهدف من تحضير المستحلبات هو تقليل هذا التوتر لتعزيز امتزاج الطورين بشكل أفضل. ويتحقق ذلك بطريقتين أساسيتين: تقليل لزوجة الطور الداخلي، واستخدام إضافات كيميائية. يُعد تسخين المنتج أبسط طريقة لتقليل اللزوجة، لأن معظم السوائل تصبح أقل لزوجة عند تسخينها. وعادةً ما يصاحب انخفاض اللزوجة انخفاض في التوتر السطحي، مما يؤدي إلى تحسين عملية الاستحلاب.
يُعدّ تكوين مستحلب مستقر من سائلين غير قابلين للامتزاج أمرًا نادرًا، وغالبًا ما يتطلب نوعًا من المساعدة الكيميائية. عادةً ما تُستخدم مادة كيميائية نشطة عند السطح الفاصل بين الطورين. يُشار إلى هذه المادة المضافة باسم المستحلب أو العامل السطحي الفعال. يتضمن التحضير التجاري لمعظم المستحلبات استخدام كلٍ من المستحلب الكيميائي وجهاز ميكانيكي، مثل مطحنة الغرويات أو الخلاط المدمج، لإنتاج طور مُشتت بحجم قطرات صغير بما يكفي للحصول على منتج نهائي بالخصائص المطلوبة.
يُعدّ استقرار المستحلبات عاملاً بالغ الأهمية في عمليات تصنيعها وتركيبها. غالباً ما يُنظر إلى المستحلبات على أنها شيء بسيط، ذو حجم كبير يمكن رؤيته ولمسه وحتى تذوقه، ولكن في الواقع، فإنّ خصائص القطرات النانوية المنتشرة في المستحلب هي التي تُساهم بشكل رئيسي في خصائصه الكلية. وعلى وجه التحديد، يؤثر حجم وشحنة القطرات المستحلبة بشكل مباشر على الاستقرار والطعم والسلامة والمظهر والملمس والوظيفة. لذا، من الأهمية بمكان القدرة على قياس هذه الخصائص للمستحلبات بدقة وسرعة.
تُعد هذه الخصائص ذات صلة كبيرة بمعالجة المستحلبات، وبعض هذه الخصائص مترابطة فيما بينها:
تُعدّ التركيزات المذكورة مهمة لأنها تؤثر على نوع واستقرار المستحلب النهائي. وبشكل عام، يميل الطور الموجود بتركيز أعلى إلى أن يكون الطور المستمر.
لتحضير المستحلب، تُخلط المكونات أولاً لتكوين مستحلب أولي خام. ويمكن تحضير هذا المزيج الأولي بعدة طرق:
تنتج الطريقة الأولى نتائج جيدة إذا تم استخدام جهاز قص ميكانيكي مثل مطحنة الغرويات أو الخلاط المدمج في خطوة التشطيب، وعادة ما تنتج طريقة الخلط المسبق الأولى نتائج جيدة.
بعد ضمان الحصول على مزيج أولي مُصاغ جيدًا ومستقر، يُمكن لطاحونة الغرويات أو الخلاط المدمج إتمام عملية الاستحلاب. تعمل منطقة قوى القص الهيدروليكية الشديدة داخل رأس طاحونة الغرويات أو الخلاط المدمج على تفتيت قطرات الطور الداخلي، مما يُنتج حجم الجسيمات الصغير المطلوب عادةً. إذا استُخدمت كمية كافية من المستحلب لمواكبة الزيادة الهائلة في مساحة السطح الناتجة عن هذه العملية، فمن المتوقع أن يُظهر المنتج النهائي استقرارًا مُعززًا.
في بعض الحالات، يمكن إنتاج مستحلب جيد باستخدام مستوى معتدل من الطاقة الميكانيكية، بينما ينتج مستحلب رديء عند زيادة مستوى الطاقة. تؤدي زيادة الطاقة المستخدمة إلى تقليل حجم الجسيمات بشكل إضافي، ولكن دون تعديل تركيز المستحلب، لا تكون الجسيمات الأصغر مستقرة. يُعرف هذا بفرط معالجة المستحلب. توفر معدات المعالجة، مثل الخلاطات المدمجة التي توفر إدارة منطقة القص (مناطق قص متعددة وقابلة للتخصيص وعالية الكفاءة) والتحكم في ترتيب الخلط (غرف خلط قابلة للتعديل لإدخال مواد المعالجة في مواقع مختلفة في منطقة القص)، مزايا بالغة الأهمية لتطوير المستحلبات ومعالجتها تجاريًا.
يُحسّن انخفاض لزوجة الطور المُشتت تكوين المستحلب، ولكن ما هي التأثيرات المتوقعة من تغيرات لزوجة الطور المستمر؟ من المفترض أن يؤدي انخفاض اللزوجة إلى سهولة تكوين المستحلب نتيجةً لانخفاض التوتر السطحي. مع ذلك، يجب مراعاة عامل آخر. فزيادة لزوجة الطور المستمر تُحسّن استقرار المستحلب بشكل كبير عن طريق إبطاء صعود قطرات الزيت إلى السطح. في معظم الحالات، يُعدّ هذا المنتج النهائي الأكثر استقرارًا هو الأهم، ويُقبل قرار الحصول على هذه الميزة على حساب التغلب على ارتفاع التوتر السطحي في مرحلة المعالجة الميكانيكية.
تُصبح مراقبة والتحكم في لزوجة عملية الاستحلاب أمراً بالغ الأهمية لتحقيق عملية قابلة للتكرار وفعالة.
بالنظر إلى الخصائص الفيزيائية للمستحلبات، فإن المعلومات اللازمة للتحقق من النتائج من خلال عملية مراقبة الجودة الموثوقة ضرورية للغاية لضمان أن عمليات التشتيت والتجانس تنتج نتائج موثوقة عبر الدفعات.
التَكَوُّن هو ظاهرة انفصال الطور المُشتَّت، مُشكِّلاً طبقةً فوق الطور المُستمر. ومن الجدير بالذكر أن الطور المُشتَّت يبقى في حالة كريات أثناء التَكَوُّن، مما يُتيح إعادة تشتيته بالرج. يُمكن تقليل التَكَوُّن بزيادة لزوجة الطور المُستمر. أسهل طريقة هي وضع المُستحلب على رف ومراقبته لرصد التَكَوُّن بمرور الوقت. يُمكن تحديد الحد الأدنى المقبول لفترة الصلاحية كأحد مواصفات مراقبة الجودة. مع ذلك، فإن ثمن هذه البساطة هو احتمال عدم اكتشاف أي دفعة رديئة إلا بعد وصول المنتج إلى المستهلك. وللتغلب على هذه المشكلة، يُمكن تسريع عملية التَكَوُّن بتسخين المُستحلب أو بفصله بالطرد المركزي. يجب بعد ذلك ربط هذه النتائج بمعدل التَكَوُّن الساكن المُناسب عند درجة حرارة الغرفة. جميع قياسات معدل التَكَوُّن هذه بسيطة، لكنها ليست دقيقة.
تؤثر عوامل عديدة على استقرار المستحلب. ومن المشكلات الشائعة في عدم استقرار المستحلب: التكتل، والتكتل، والانفصال، والتفكك. لذا، من المهم مراقبة خصائصه في الوقت الفعلي وإجراء تعديلات تكيفية.
نظراً لأن لزوجة المستحلب ليست معلمة ثابتة ولكنها تتغير بسبب متطلبات العملية وكذلك بسبب المعالجة نفسها، فمن الضروري مراقبة اللزوجة والتحكم فيها أثناء دورة المعالجة الكاملة.
تُعد الحاجة إلى تحديد خصائص المستحلب أمرًا بالغ الأهمية في تركيب المستحلبات وتوسيع نطاقها ومعالجتها واختبارها، وكذلك في تصميم وتطوير المعدات المستخدمة في هذه العمليات.
تُعد اللزوجة عاملاً أساسياً لإيجاد طريقة لقياس جودة المستحلب بحيث يمكن الحفاظ على درجة معينة من الاتساق من دفعة إلى أخرى.
تعمل أنظمة الدوار/الثابت ذات القص العالي للغاية على تسريع دورة الإنتاج عن طريق تقليل عدد مرات المرور المطلوبة عبر جهاز التجنيس عالي الضغط، وهو جهاز ذو إنتاجية منخفضة بطبيعته ويستهلك طاقة عالية. ونظرًا لأن أجهزة التجنيس تتطلب صيانة دورية مكثفة، فإن استخدام "خلاط أولي" فعال يوفر وفورات كبيرة في التكلفة الإجمالية للإنتاج. وفي بعض التطبيقات، تُعدّ الخلاطات ذات القص العالي للغاية بديلاً عمليًا لأجهزة التجنيس.
نظراً لحساسية التركيب الكيميائي للمستحلبات، لا يمكن تحقيق وفورات في الوقت والتكلفة على حساب الجودة، التي يجب أن تبقى عالية جداً. يضمن رصد اللزوجة والتحكم بها لتحسين عمليات الإنتاج الدفعي الاتساق والجودة وتوفيراً كبيراً في تكاليف المواد، فضلاً عن الكشف الدقيق عن نقطة النهاية وتقدير استقرار عملية الخلط لكل دفعة على حدة. يمكن تحسين التحكم في عملية الخلط المستمر وتتبعها من خلال الرصد والتحكم المباشر باللزوجة، مما يضمن أيضاً مستوى عالٍ من اتساق المنتج، وقابلية تكرار العمليات، وانخفاضاً ملحوظاً في معدلات الرفض.
تشمل الاستخدامات الأخرى لقياسات اللزوجة استخدام البيانات التي توفرها الأجهزة في تركيبات المنتجات، وفي البحث والتطوير، وذلك لإظهار الخصائص المستهدفة ولتوصيفها بفعالية. إضافةً إلى ذلك، في صناعات الأدوية والأغذية، تُعدّ إمكانية تتبع العملية أمرًا بالغ الأهمية للهيئات التنظيمية، وتُتيح القياسات المباشرة تتبعًا كاملًا للمنتجات طوال دورة الإنتاج.
يُعد قياس اللزوجة والتحكم الآلي في خط الإنتاج أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في اللزوجة أثناء معالجة المستحلب وضمان توافق الخصائص الحرجة تمامًا مع المتطلبات عبر دفعات متعددة، دون الحاجة إلى الاعتماد على طرق القياس غير المتصلة بالإنترنت وتقنيات أخذ العينات. Rheonics يقدم الحلول التالية للتحكم في العمليات وتحسينها في تركيب المستحلبات ومعالجتها وتوسيع نطاقها واختبارها.
Rheonics يقدم حلاً متكاملاً جاهزاً للاستخدام لإدارة جودة إنتاج المستحلبات، ويتكون من:
يقع مستشعر SRV في خط الإنتاج، لذا فهو يقيس اللزوجة (والكثافة في حالة SRD) باستمرار. يمكن ضبط التنبيهات لإخطار المشغل بالإجراء اللازم، أو يمكن أتمتة عملية الإدارة بالكامل. RPTC (Rheonics وحدة التحكم في التتبع التنبؤييؤدي استخدام جهاز SRV في خط إنتاج تحضير المستحلبات إلى تحسين الإنتاجية وهوامش الربح وتحقيق الامتثال التنظيمي. Rheonics تتميز هذه الحساسات بحجمها الصغير الذي يسهل تركيبها من قِبل الشركات المصنعة الأصلية أو عند تحديث الأنظمة القائمة. وهي لا تتطلب أي صيانة أو إعادة تهيئة. توفر هذه الحساسات نتائج دقيقة وقابلة للتكرار بغض النظر عن طريقة أو مكان تركيبها، دون الحاجة إلى حجرات خاصة أو أختام مطاطية أو حماية ميكانيكية. وبفضل عدم استخدامها لأي مواد استهلاكية وعدم حاجتها إلى إعادة معايرة، فإن حساسات SRV وSRD سهلة التشغيل للغاية، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل على المدى الطويل بشكل كبير.
بمجرد تهيئة بيئة العملية، لا يتطلب الأمر عادةً سوى القليل من الجهد للحفاظ على سلامة الأنظمة وتناسقها - إذ يمكن للمشغلين الاعتماد على التحكم الدقيق مع Rheonics حلول إدارة جودة إنتاج المستحلبات.
Rheonicsتتميز وحدات SRV وSRD بحجمها الصغير جدًا، مما يسهل تركيبها في أنظمة التصنيع الأصلية وأنظمة التحديث. كما أنها تتيح دمجها بسهولة في أي خط إنتاج. تتميز بسهولة تنظيفها ولا تتطلب صيانة أو إعادة تهيئة. وبفضل حجمها الصغير، يمكن تركيبها مباشرةً في أي خط إنتاج، مما يغني عن الحاجة إلى مساحة إضافية أو محولات.
Rheonics يتوفر كل من SRV وSRD في tri-clamp بالإضافة إلى وصلات DIN 11851 ووصلات العمليات المخصصة.
يتوافق كل من SRV و SRD مع متطلبات الامتثال المتعلقة بملامسة الأغذية وفقًا للوائح إدارة الغذاء والدواء الأمريكية والاتحاد الأوروبي.
Rheonics يستخدم كل من SRV وSRD رنانًا محوريًا فريدًا حاصلًا على براءة اختراع، حيث يلتف طرفا المستشعرين في اتجاهين متعاكسين، مما يلغي عزم الدوران الناتج عن تركيبهما، وبالتالي يجعلهما غير حساسين تمامًا لظروف التركيب ومعدلات التدفق. يوضع عنصر المستشعر مباشرة في السائل، دون الحاجة إلى غلاف خاص أو قفص واقٍ.
Rheonics' ريوبولس البرنامج قوي وسهل الاستخدام وبديهي. يمكن مراقبة سائل العملية في الوقت الفعلي على وحدة التحكم الصناعية المدمجة أو على جهاز كمبيوتر خارجي. تتم إدارة العديد من أجهزة الاستشعار المنتشرة في جميع أنحاء المصنع من لوحة تحكم واحدة. لا يؤثر نبض الضغط الناتج عن الضخ على عمل أجهزة الاستشعار أو دقة القياس. كما لا يؤثر الاهتزاز.
قم بتثبيت المستشعر مباشرةً في مجرى العملية لإجراء قياسات اللزوجة (والكثافة) في الوقت الفعلي. لا حاجة لخط جانبي: يمكن غمر المستشعر في الخط؛ ولا يؤثر معدل التدفق والاهتزازات على استقرار القياس ودقته.
في حال حدوث تلف غير متوقع في المستشعر، يمكن استبداله دون الحاجة إلى استبدال أو إعادة برمجة الدوائر الإلكترونية. تتوفر بدائل مباشرة للمستشعر والدوائر الإلكترونية دون الحاجة إلى تحديثات للبرامج الثابتة أو تغييرات في المعايرة. سهولة التركيب. متوفر بوصلات قياسية ومخصصة مثل NPT. Tri-Clampوصلات صحية وطبية أخرى، متوافقة مع معيار DIN 11851، ذات حواف، من نوع Varinline. لا تحتوي على حجرات خاصة. سهلة الفك للتنظيف أو الفحص. يتوفر صمام SRV أيضًا بمعيار DIN 11851 و tri-clamp وصلة لسهولة التركيب والفك. مجسات SRV محكمة الإغلاق للتنظيف في المكان (CIP) وتدعم الغسيل عالي الضغط مع موصلات IP69K M12.
مصدر طاقة تيار مستمر 24 فولت بسحب تيار أقل من 0.1 أمبير أثناء التشغيل العادي.
تُساهم الإلكترونيات فائقة السرعة والمتانة، بالإضافة إلى النماذج الحسابية الشاملة، في جعل Rheonics تُعدّ هذه الأجهزة من أسرع الأجهزة وأكثرها تنوعًا ودقة في هذا المجال. توفر تقنيتا SRV وSRD قياسات دقيقة للزوجة (والكثافة في حالة SRD) في الوقت الفعلي كل ثانية، ولا تتأثر بتغيرات معدل التدفق!
Rheonicsتم تصميم هذه الأجهزة لإجراء القياسات في أصعب الظروف.
SRV متاح مع أوسع نطاق تشغيلي في السوق لأجهزة قياس اللزوجة المدمجة في العمليات:
Rheonicsيُعدّ جهاز SRD منتجًا فريدًا يغني عن ثلاثة أجهزة مختلفة لقياس اللزوجة والكثافة ودرجة الحرارة. فهو يُزيل صعوبة وجود ثلاثة أجهزة مختلفة في نفس المكان، ويُقدّم قياسات دقيقة للغاية وقابلة للتكرار حتى في أقسى الظروف.
قم بدمج صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) في خط الإنتاج لضمان اتساق الأداء على مر السنين. يراقب صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) اللزوجة (والكثافة في حالة صمام إعادة تدوير اللزوجة SRD) ويتحكم بها باستمرار، كما يقوم بتفعيل الصمامات بشكل تكيفي لمعايرة مكونات الخليط. حسّن عملية الإنتاج باستخدام صمام إعادة تدوير اللزوجة (SRV) واستمتع بتقليل حالات التوقف، وخفض استهلاك الطاقة، وتقليل حالات عدم الامتثال، وتوفير تكاليف المواد. وفي النهاية، يُسهم ذلك في تحسين الأرباح النهائية والحفاظ على بيئة أفضل!
يراقب نظاما SRV وSRD عملية تنظيف خطوط السوائل من خلال قياس لزوجة (وكثافة) المنظف/المذيب أثناء عملية التنظيف. ويكشف المستشعر عن أي بقايا صغيرة، مما يُمكّن المشغل من تحديد متى يكون الخط نظيفًا وجاهزًا للاستخدام. كما يوفر نظاما SRV وSRD معلومات لنظام التنظيف الآلي لضمان تنظيف كامل ومتكرر بين عمليات التشغيل، وبالتالي ضمان الامتثال التام للمعايير الصحية في منشآت تصنيع الأغذية.
تُعدّ الإلكترونيات المتطورة الحاصلة على براءة اختراع بمثابة عقل هذه المستشعرات. يتوفر كل من SRV وSRD بوصلات عملية قياسية في الصناعة مثل ¾ بوصة NPT وDIN 11851 والشفة. Tri-clamp يسمح للمشغلين باستبدال مستشعر درجة الحرارة الحالي في خط المعالجة الخاص بهم بـ SRV/SRD مما يوفر معلومات قيمة وقابلة للتنفيذ للغاية عن سائل المعالجة مثل اللزوجة بالإضافة إلى قياس دقيق لدرجة الحرارة باستخدام Pt1000 المدمج (DIN EN 60751 الفئة AA، A، B متوفرة).
تتوفر إلكترونيات المستشعر في كل من غلاف جهاز الإرسال وحامل سكة DIN صغير الحجم، مما يتيح سهولة دمجها في خطوط الإنتاج وداخل خزائن معدات الآلات.
إن استخدام طرق اتصال تناظرية ورقمية متعددة في إلكترونيات المستشعرات يجعل الاتصال بأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الصناعية وأنظمة التحكم أمرًا بسيطًا وسهلاً.
خيارات الاتصال التناظري والرقمي
خيارات الاتصال الرقمي الاختيارية
Rheonics تُقدّم الشركة أجهزة استشعار آمنة بطبيعتها، حاصلة على شهادات ATEX وIECEx، للاستخدام في البيئات الخطرة. وتتوافق هذه الأجهزة مع متطلبات الصحة والسلامة الأساسية المتعلقة بتصميم وبناء المعدات وأنظمة الحماية المُخصصة للاستخدام في الأجواء القابلة للانفجار.
الشهادات التي تحملها جهاتٌ تتمتع بالأمان الجوهري ومقاومة الانفجار Rheonics كما يتيح ذلك تخصيص المستشعرات الموجودة، مما يوفر على عملائنا الوقت والتكاليف المرتبطة بتحديد واختبار بديل. ويمكن توفير مستشعرات مخصصة للتطبيقات التي تتطلب وحدة واحدة أو آلاف الوحدات، مع فترات تسليم تتراوح بين أسابيع وأشهر.
قم بتثبيت المستشعر مباشرةً في مسار العملية لإجراء قياسات فورية للزوجة والكثافة. لا حاجة لخط جانبي: يمكن غمر المستشعر مباشرةً في المسار؛ ولا يؤثر معدل التدفق أو الاهتزازات على استقرار القياس ودقته. حسّن أداء الخلط من خلال إجراء اختبارات متكررة ومتتالية ومتسقة على السائل.
مواقع مراقبة الجودة المباشرة
الأجهزة/المستشعرات
SRV مقياس اللزوجة أو SRD لزيادة الكثافة
Rheonics تصمم وتصنع وتسوق أنظمة استشعار ومراقبة السوائل المبتكرة. مصنعة بدقة في سويسرا. Rheonicsتتميز مقاييس اللزوجة ومقاييس الكثافة المدمجة بالحساسية المطلوبة للتطبيق والموثوقية اللازمة للعمل في بيئات قاسية. نتائج ثابتة حتى في ظل ظروف التدفق المعاكسة، دون أي تأثير لانخفاض الضغط أو معدل التدفق. وهي مناسبة تمامًا لقياسات مراقبة الجودة في المختبر، دون الحاجة إلى تغيير أي مكون أو معيار للقياس عبر النطاق الكامل.
يشكل الغبار القابل للاشتعال خطراً كبيراً لحدوث انفجارات في مختلف الصناعات مثل صناعة الأغذية والمواد الكيميائية والتعدين...
تُعد لزوجة المادة اللاصقة المنصهرة بالحرارة خاصية بالغة الأهمية، لأنها تؤثر بشكل مباشر على قدرتها على...
في صناعة البطاريات، تلعب اللزوجة والكثافة دورًا حاسمًا في تحقيق جودة متسقة للمادة اللزجة،...
التذرية هي عملية تُستخدم لتفتيت السائل إلى قطرات دقيقة، وعادةً ما تتم...
