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Optimización de la mezcla con gestión de la viscosidad: una perspectiva científica

Utilice viscosímetros en línea para optimizar y controlar de forma precisa y coherente las operaciones de mezcla en todas las industrias.

Listo para monitorear, controlar, optimizar y monetizar su proceso de mezcla, siga leyendo >>

Optimización de las operaciones de mezcla con gestión de la viscosidad en línea

Ventajas clave de la gestión de la viscosidad en aplicaciones de mezcla:

  • Operaciones de mezcla precisas y eficientes: ahorros significativos en costos de materiales y energía
  • Cambio de producto sin problemas: agilidad en el tratamiento de variantes de productos nuevos y diferentes y procedencia del producto
  • Cumplimiento de las normas
  • Optimización de los sistemas CIP

Introducción

En muchos procesos de fabricación, la mezcla es un paso crucial. Puede que no tenga requisitos de precisión estrictos, pero mezclar en exceso aún desperdicia energía y tiempo. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la mezcla es mucho más precisa. La mezcla insuficiente deja varios componentes distribuidos de manera desigual, mientras que la mezcla excesiva puede alterar el producto final.

Hay varias razones por las que un reactor no está produciendo a su máxima capacidad. En general, el sistema de mezcla debe comprobarse como una de las primeras cosas a comprobar en función de los síntomas. Después de todo, el proceso de agitación es una parte crítica del proceso de reacción y es una de las tecnologías que se pueden modificar o actualizar para optimizar todo el proceso.

Hay más factores a considerar que el propio agitador al establecer un entorno de mezcla único, incluidas las palas del agitador, los deflectores, los sellos mecánicos, los accionamientos y los procedimientos operativos (ángulo de la cuchilla, rpm, número de niveles, etc.). Las características del producto y los requisitos de temperatura crean una compleja gama de opciones. Es fundamental considerar todos estos factores a la hora de establecer o reconstruir los parámetros del proceso.

¿Qué hace que los procesos de mezcla sean complejos?

Productos y procesos difíciles

Las propiedades físicas de ciertos productos dificultan su mezcla. Debido a que esas propiedades pueden ser las que hacen que un producto sea eficaz o deseable, el producto no se puede elaborar con propiedades diferentes para aumentar la facilidad de mezcla.

Comportamiento no newtoniano

Una propiedad particularmente difícil es la viscosidad no newtoniana, una característica de artículos cotidianos comunes como productos de cuidado personal, pinturas y alimentos. La viscosidad tiene el efecto de resistir el movimiento del fluido, por lo que el movimiento creado por un impulsor mezclador en un fluido viscoso puede desaparecer antes de que mueva todo el contenido del tanque. Con todos los fluidos no newtonianos, existe la posibilidad de que una parte de un tanque permanezca sin mezclar debido al movimiento inadecuado del fluido.

El comportamiento no newtoniano generalmente se hace evidente en fluidos con viscosidades superiores a aproximadamente 1,000 cP (1 Pa-seg). En ese punto, la viscosidad por sí sola hace que mezclar el fluido sea más difícil que mezclar fluidos similares al agua de baja viscosidad. Los impulsores pequeños pueden simplemente perforar un agujero en el fluido, mientras que los impulsores grandes pueden mover un lote completo. Un método para mezclar fluidos no newtonianos y otros fluidos viscosos es utilizar impulsores grandes o impulsores múltiples, de modo que el fluido no tenga que viajar tan lejos del mezclador para llegar a otras partes del tanque.

Los fluidos no newtonianos exhiben dependencia del cizallamiento, es decir, la viscosidad cambia cuando el fluido es cizallado (movido) por el mezclador. Un fluido que experimenta una disminución de la viscosidad cuando se somete a cizallamiento se denomina adelgazamiento por cizallamiento, mientras que un fluido que experimenta un aumento de viscosidad bajo cizallamiento se denomina espesamiento por cizallamiento. La influencia del cizallamiento en la viscosidad aparente es proporcional a la velocidad de rotación.

Los fluidos no newtonianos independientes del tiempo están influenciados por la velocidad de corte que se les aplica. Los fluidos diluyentes por cizallamiento independientes del tiempo se denominan a menudo pseudoplásticos, porque se comportan como polímeros fundidos. Los fluidos espesantes por cizallamiento a veces se denominan fluidos dilatantes, porque muchas son suspensiones de alta concentración que deben expandirse (dilatarse) al nivel de las partículas para fluir.

Los fluidos no newtonianos que dependen del tiempo cambian la viscosidad aparente no solo con la velocidad de cizallamiento, sino también durante y después del cizallamiento aplicado. Los fluidos diluyentes por cizallamiento dependientes del tiempo se describen como tixotrópico. La pintura de látex es un fluido tixotrópico común. La pintura se adelgaza cuando se corta con la brocha o el rodillo mientras se aplica. Si bien la pintura es fina, se esparce uniformemente y las pinceladas desaparecen. Una vez que finaliza el proceso de cizallamiento del proceso de aplicación, la pintura comienza a espesarse nuevamente, por lo que no se escurre por la pared ni se desprende del elemento pintado. Este comportamiento tixotrópico puede hacer que incluso mezclar pintura de látex en preparación para su uso sea problemático. Algunos fluidos diluyentes por cizallamiento que dependen del tiempo experimentan una reducción permanente de la viscosidad, lo que hace que el tiempo de mezcla sea un factor importante para obtener las propiedades deseadas del producto. Los fluidos de espesamiento por cizallamiento dependientes del tiempo se denominan reopectico fluidos. La tinta de impresión puede presentar propiedades reopécticas.

Algunos fluidos no newtonianos más difíciles tienen propiedades viscoelásticas o de límite elástico. A viscoelástico El fluido se comporta como la masa de pan o de pizza cuando vuelve a su estado original. A medida que la masa se mezcla o amasa, puede estirarse y moverse; cuando se elimina la fuerza aplicada, la masa tiende a deslizarse (al menos parcialmente) hacia donde estaba antes de ser estirada. Debido tanto a la alta viscosidad como al comportamiento elástico, a menudo se requiere un equipo especial para mezclar materiales viscoelásticos. El equipo para mezclar masa, por ejemplo, típicamente tiene cuchillas que estiran y doblan o cortan la masa (por ejemplo, una paleta o gancho para masa en una batidora de cocina). Los fluidos de límite elástico se identifican más fácilmente por sus características de gel y su resistencia inicial al movimiento. Algunos fluidos de estrés de rendimiento comunes incluyen ketchup, mayonesa, gel para el cabello y loción para manos. Se debe aplicar una cierta fuerza mínima antes de que fluya un fluido de límite elástico. Los fluidos de tensión de rendimiento pueden formar una caverna de fluido en movimiento alrededor del impulsor, con fluido estancado rodeando el volumen que se está moviendo.

La mezcla de fluidos no newtonianos puede resultar doblemente complicada cuando el proceso de mezcla crea las propiedades no newtonianas. Por ejemplo, un proceso de formulación puede comenzar con un líquido de baja viscosidad y la mezcla hace que la viscosidad aumente hasta que el líquido se vuelve no newtoniano. A veces, la potencia del mezclador se puede utilizar como indicador de la viscosidad final del fluido.

La intención de prácticamente todos los procesos de mezcla es la misma: lograr el nivel de homogeneidad requerido. Mezclar y combinar son pasos comunes en todas las industrias de procesos:

  1. Comida
  2. Farmacéuticos
  3. Química​
  4. Cosméticos
  5. Tintas, Pinturas y Recubrimientos
  6. Batería
  7. Adhesivos y selladores

La mezcla no solo requiere la composición y el porcentaje de sólidos correctos, la viscosidad debe mantenerse para que se produzca un producto consistente. Todo el proceso de mezcla / combinación debe regularse continuamente. El grado de variabilidad de la viscosidad de varias partes de la muestra es un verdadero indicador del grado de homogeneidad de la mezcla. El monitoreo continuo de la viscosidad durante todo el proceso de mezcla es un método preciso para medir y eventualmente controlar los parámetros clave (como el porcentaje de sólidos) para lograr las propiedades objetivo.

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Dos de los otros procesos difíciles que involucran fluidos no newtonianos son la adición de polvo y la emulsificación.

Adición de polvo. La adición de polvo está plagada de una variedad de problemas que dependen de si el polvo es soluble, insoluble o hidratante.

Los problemas con la adición de polvos solubles suelen autocorregirse a medida que el polvo se disuelve, aunque pueden ser necesarios tiempos de mezcla prolongados. Toda disolución requiere algún tiempo adicional; las partículas que se disuelven lentamente pueden requerir tiempos de mezcla desde minutos hasta, en el extremo, horas. El tiempo necesario para disolver los polvos depende principalmente de la solubilidad y el tamaño de las partículas, y menos de la intensidad de la mezcla, siempre que las partículas estén suspendidas. Los polvos insolubles y los polvos hidratantes pueden formar aglomerados o grumos que requieren un procesamiento intenso para romperse y dispersarse.

Una dificultad de la adición de polvo es lograr que el polvo se humedezca completamente. La humectación involucra tanto las propiedades superficiales de las partículas como la tensión superficial del líquido. Las características eléctricas de superficie de algunos polvos los hacen hidrófobos, por lo que no se mojan bien con agua. Eso puede requerir cambiar el material, si es posible, o pretratar el material para alterar sus propiedades humectantes. La alteración de la tensión superficial del líquido, quizás añadiendo un tensioactivo, puede mejorar las características de humectación del líquido y facilitar la adición de polvo. El tamaño de las partículas también afecta la humectación.

Es más probable que las partículas más grandes penetren en la superficie que las partículas finas. Las partículas finas y las partículas de baja densidad tienden a flotar en la superficie del líquido, lo que dificulta enormemente la adición de polvo.

La velocidad de adición y el movimiento de la superficie pueden empeorar o mejorar la adición de polvo. Muchos polvos deben agregarse lo suficientemente lentamente como para que tengan tiempo de humedecerse e incorporarse al líquido. Algunos espesantes hidratantes, como los polímeros celulósicos, deben agregarse rápidamente, mientras que el fluido sigue siendo de baja viscosidad y turbulento para ayudar a la adición y dispersión del polvo. Por lo tanto, se debe lograr un equilibrio entre la adición rápida y lenta para lograr la mejor y más completa mezcla. Controlar la tasa de adición puede requerir algo más que una instrucción que diga "agregar lentamente". El hecho de que exista una especificación para la tasa de adición no significa que el proceso siempre se lleve a cabo en consecuencia. Para controlar la tasa de adición, se puede agregar una porción del polvo, seguido de mezclar durante un tiempo prolongado, antes de agregar más polvo.

El movimiento de la superficie debe ser suficiente para mojar las partículas individualmente en la superficie o llevarlas rápidamente de la superficie a la región de mezcla intensa cerca del impulsor. Un vórtice modesto en la superficie puede ayudar a mover el líquido a través de la superficie. Un vórtice profundo atraerá aire al líquido. Un vórtice fuerte es probablemente un signo de mala mezcla (como se explica más adelante).

Los espacios entre las partículas de polvo se llenan de aire. Agregar cualquier polvo a un líquido tiene el potencial de agregar burbujas de aire. Una vez que las burbujas de aire están en un líquido, especialmente un líquido viscoso, pueden ser difíciles de eliminar.

La mejor manera de resolver un problema de burbujas en un líquido es limitar su formación o evitar que entren en el líquido en primer lugar. Para reducir el arrastre de aire y la formación de burbujas, evite las salpicaduras en la superficie por un impulsor parcialmente sumergido y asegúrese de que un vórtice profundo no llegue a un impulsor. Algunas adiciones de polvo requieren un equipo de mezcla en línea especial para combinar y dispersar rápidamente los polvos en una corriente líquida. Agregar polvos al vacío es difícil, pero puede ser la única forma de reducir las burbujas en un producto viscoso.

Emulsificación. La emulsificación es casi un arte, ya que implica tanto la intensidad de la mezcla como el uso de agentes estabilizantes.

La mayoría de las emulsiones son una combinación de una fase oleosa y una fase acuosa, una dispersa en la otra. Sin embargo, algunas emulsiones implican más de dos fases líquidas o la presencia de polvos dispersos. Si las gotitas de la fase dispersa son lo suficientemente pequeñas, la dispersión no se separará, especialmente si hay presente un tensioactivo que actúe como estabilizador. Los productos comunes como la mayonesa, la pintura de látex y la loción para la piel son emulsiones.

En general, una mezcla más intensa puede reducir la cantidad de estabilizador necesaria, o más estabilizador puede reducir la intensidad de mezcla requerida para formar una emulsión. La formación de emulsión casi siempre requiere una mezcla de alto cizallamiento, a menudo proporcionada por paletas especiales del impulsor. En algunos casos, una hoja de sierra que funcione a alta velocidad es suficiente para formar una emulsión. En otros casos, es necesario un mezclador rotor-estator.

Para formar una emulsión estable, se debe evitar que la fase dispersa se coaleszca, lo que requiere crear suficiente área superficial y tensión superficial entre las gotitas inmiscibles y la fase líquida continua. Las diferencias entre las viscosidades de las dos fases pueden alterar el proceso y complicar aún más la formación de una emulsión. Debido a que la viscosidad es una función de la temperatura y toda la energía agregada por un mezclador eventualmente se convierte en calor, la temperatura y la viscosidad pueden cambiar durante el proceso de emulsificación.

Es necesario observar y comprender cuidadosamente los factores que afectan una emulsión para mejorar un proceso de emulsificación. La emulsión final a menudo tendrá una viscosidad más alta que cualquiera de los dos líquidos inmiscibles. Las propiedades de la emulsión y la estabilidad pueden ser el resultado del proceso deseado.

Preguntas frecuentes sobre aplicaciones

¿Cómo y por qué afecta la viscosidad a la mezcla?

La viscosidad del fluido inhibe el movimiento del fluido, por lo que el movimiento de un impulsor en un líquido viscoso puede desaparecer antes de que mueva todo el contenido del tanque. En los fluidos no newtonianos, existe la posibilidad de que una parte del tanque permanezca sin mezclar debido al movimiento insuficiente del fluido.

El tiempo de mezcla, la velocidad, la selección del impulsor del agitador y las características del recipiente de mezcla se pueden modificar para lograr los resultados de mezcla deseados.

El diseño y la selección de los impulsores del agitador están influenciados por las densidades del material, las características de corte y el tiempo de mezcla. La selección adecuada del impulsor es crucial para una mezcla eficiente.

La mezcla de alta viscosidad generalmente requiere un impulsor de bajo cizallamiento para mantener los fluidos uniformemente viscosos. Los tanques de mezcla a menudo requieren impulsores de espacio reducido, como impulsores en espiral o tipo ancla, o perfiles aerodinámicos de alta viscosidad para mantener una viscosidad uniforme. Todo el contenido del recipiente se mezcla adecuadamente con un impulsor de bajo cizallamiento. Los fluidos muy viscosos, cuando se mezclan con un impulsor de alto cizallamiento, se comportan de manera diferente a los fluidos en las partes externas del tanque de mezcla. Puede resultar en un producto final inferior. La viscosidad aumenta la resistencia a los tanques y otros elementos internos (como deflectores). Para fluidos muy viscosos, es posible que no se necesiten deflectores.

Los fluidos de baja viscosidad pueden beneficiarse de la agitación adicional de los deflectores. El diseño de los sistemas de mezcla debe tener en cuenta no solo la viscosidad inicial de los fluidos, sino también los cambios en la viscosidad como resultado de los cambios de temperatura y velocidad de cizallamiento.

¿Cómo se mezclan o combinan líquidos de alta y baja viscosidad?

Para mezclar líquidos de diferentes viscosidades, comience con un líquido de menor viscosidad, luego agregue líquido de mayor viscosidad. Esto es más eficiente desde el punto de vista energético porque el mezclador no tiene que tener el tamaño adecuado para manejar viscosidades muy altas. Se puede agregar color y tinte al final, ya que esto actuará como un indicador visual de que se ha logrado una mezcla consistente.

¿Cómo se mezclan líquidos de alta viscosidad?

Los fluidos de alta viscosidad requieren un impulsor de mezcla que pueda operar eficazmente en un régimen de flujo laminar con alta viscosidad. Los impulsores de anclaje, impulsores de compuerta e impulsores de doble hélice son impulsores típicos de flujo laminar.

El impulsor HiFlow de doble paso de gran diámetro crea una zona de mezcla esencialmente a lo largo del diámetro del tanque de mezcla, lo que permite la circulación de arriba hacia abajo para aplicaciones como la fabricación de adhesivos / pegamentos. Los materiales de viscosa no pueden pasar por alto la zona de mezcla ya que el impulsor barre todo el diámetro del recipiente. Proporciona una excelente agitación en la zona de transición (números de Reynolds en el rango de 10 a 10,000) sin necesidad de deflectores.

Impulsores de doble hélice | Fuente: https://proquipinc.com/industrial-mixing-basics-high-viscosity-mixing-impellers/

 

Impulsores de alto caudal de doble paso | Fuente: https://proquipinc.com/industrial-mixing-basics-high-viscosity-mixing-impellers/

¿Cómo se crea una mezcla de polvo homogénea?

La mezcla de materiales en polvo y granulares es importante en muchos procesos de las industrias alimentaria, farmacéutica, papelera, plástica y del caucho. El producto final debe cumplir con tres requisitos importantes: flujo, homogeneidad y muestreo para evaluar la mezcla.

En general, para caracterizar la calidad de una mezcla, es necesario tomar y analizar varias muestras. Al comprender el mecanismo de mezcla, se puede elegir la posición de muestreo de modo que las regiones o secciones que se mueven lentamente tengan tendencia a mostrar segregación. Los métodos de muestreo están diseñados para dar muestras teóricamente representativas, asumiendo que cualquier error de muestreo es insignificante. Dado que las variaciones en las muestras de mezcla de polvo estarían relacionadas con la distribución del tamaño de partículas, es imposible medir la eficacia absoluta de la técnica.

¿Cómo están avanzando las herramientas de monitoreo en línea la tecnología de mezcla?

La homogeneidad de la mezcla es de suma importancia en la industria farmacéutica para garantizar que el fármaco se distribuya uniformemente por toda la mezcla de polvo / gránulos. Es común utilizar ladrones de muestreo para muestrear mezclas farmacéuticas. El muestreo de ladrones tiene la ventaja de que las muestras se pueden recolectar en mezcladores grandes y posteriormente mezclar hasta que se alcanza el tiempo de mezcla óptimo. El muestreo de corrientes es otra alternativa al muestreo de ladrones. No puede apuntar a ubicaciones sospechosas de proporcionar una mezcla subóptima. Los flujos de muestreo están diseñados para obtener muestras representativas, no para centrarse en ubicaciones específicas. Cuando el ingrediente farmacéutico activo de la mezcla se encuentra dentro de las especificaciones, la mezcla se considera homogénea. Los resultados se expresan generalmente como miligramos por gramo de ingrediente activo en la mezcla farmacéutica y como desviación estándar o desviación estándar relativa del contenido del fármaco. Para obtener una estimación fiable, se deben extraer numerosas muestras. La calidad de una mezcla no se puede determinar rápidamente debido a la variación en las cantidades de muestra tomadas por las personas y la variación que puede ocurrir durante el análisis. Hoy en día, existen alternativas más prometedoras al muestreo para el monitoreo de mezclas y el estudio de la dinámica del proceso.

El uso de mediciones de viscosidad en el infrarrojo cercano (NIR) o en línea para medir los perfiles de mezcla en tiempo real puede ser útil para estudiar la dinámica de mezcla de polvos. A medida que los sensores como los viscosímetros, NIR y el procesamiento de datos se vuelven más avanzados, ahora se pueden monitorear más parámetros en línea. Esta automatización ha dado lugar a un aumento significativo de los datos de prueba recopilables, lo que hace que el análisis estadístico sea más completo.

¿Cuáles son algunos métodos diferentes para la medición cuantitativa de los tiempos de mezcla?

  • Muestreo sin conexión: Si se utiliza una técnica de análisis fuera de línea, se agrega un marcador químico, como una sal, un tinte o un ácido en particular, al recipiente de mezcla y se extraen muestras con regularidad. Se mide la concentración del marcador en cada muestra y el grado de uniformidad se infiere de estas mediciones. La instalación de un sistema de muestreo adecuado puede resultar difícil y esta técnica no es adecuada si el tiempo de mezcla es muy corto, ya que generalmente habrá un tiempo de muestreo finito.
  • Medidas de mezcla basadas en efectos de Schlieren: La técnica basada en Schlieren se basa en la dispersión de la luz que se produce cuando se mezclan dos líquidos con diferentes índices de refracción.
  • Mediciones de tiempo de mezcla basadas en termopar: Se puede realizar una prueba de tiempo de mezcla basada en termopar agregando un líquido que tenga una temperatura diferente a la del volumen.
  • Técnica de sonda de conductividad: La técnica del tiempo de mezcla de la sonda de conductividad utiliza un electrolito en el líquido añadido como marcador. Las sondas de conductividad monitorean la conductividad local en función del tiempo.
  • Procesamiento de datos de tiempo de mezcla: Los datos recopilados por las técnicas de conductividad, termopar o pH deben procesarse para obtener un tiempo de mezcla característico para el sistema bajo investigación.
  • RTD para CSTR: La técnica de la sonda de conductividad también se puede utilizar para medir la distribución del tiempo de residencia de los sistemas de flujo continuo mediante la instalación de sondas en la entrada y salida del recipiente de mezcla.

¿Cuáles son algunos de los problemas de mezcla más comunes con respecto a la viscosidad?

La suspensión sólida dificulta la medición de la viscosidad. La viscosidad de las suspensiones sólidas debe medirse usando un viscosímetro que mantenga los sólidos en suspensión mientras mide la viscosidad en un rango de velocidades de cizallamiento.

Usar demasiados deflectores en el tanque puede dificultar el proceso de mezcla. Los fluidos altamente viscosos son naturalmente desconcertantes debido a su resistencia al flujo, por lo que los deflectores que son demasiado grandes o numerosos causan un flujo bajo o nulo en las paredes del tanque.

Usar un impulsor que es demasiado pequeño: los impulsores que son demasiado pequeños no crean suficiente flujo cerca de las paredes del tanque. Tener conocimiento del diseño del impulsor del agitador es fundamental a la hora de crear el sistema de mezcla perfecto para materiales viscosos.

¿Por qué el manejo de la viscosidad es crítico en las aplicaciones de mezcla?

Los factores amplios y significativos que hacen que la gestión de la viscosidad sea importante en prácticamente todas las aplicaciones de mezcla:

  1. Calidad: La viscosidad de la mezcla es un indicador de las propiedades clave del objetivo, por lo que es fundamental para la calidad. Dependiendo de la aplicación, la viscosidad determina esencialmente las propiedades clave de la mezcla producida. La mezcla insuficiente dará lugar a una falta de homogeneidad y la mezcla excesiva afectará la calidad del producto final, por lo que el control continuo de la viscosidad será indispensable para la calidad deseada. En muchos procesos de mezcla / combinación, el monitoreo continuo de la viscosidad es importante para garantizar que el producto cumpla con las especificaciones durante todo el proceso.
  2. Residuos: La mezcla excesiva no solo puede cambiar el estado del producto final, sino que es una pérdida de tiempo y energía. La gestión de la viscosidad en el proceso de mezcla puede permitir identificar el punto final de manera confiable y precisa, lo que conduce a una reducción significativa en los rechazos y desechos.
  3. Eficiencia: El monitoreo en tiempo real y sin complicaciones de la viscosidad de la mezcla puede ahorrar mucho tiempo y esfuerzo, lo que implica el análisis fuera de línea de la muestra y la toma de decisiones de proceso basadas en ese análisis. En muchas industrias, da como resultado una mayor seguridad para el operador.
  4. Ambiente: Al gestionar la viscosidad de forma continua en un proceso de mezcla, no solo se puede mejorar la calidad del producto, sino que también se puede optimizar el consumo de energía y se pueden reducir las emisiones de CO2.

Otros Consideraciones para aplicaciones de mezcla de alimentos y productos farmacéuticos

Facilidad de limpieza. Otro aspecto importante es la capacidad de limpiar el equipo fácilmente y sin problemas. Cuanto más fácil sea limpiar la maquinaria, menos tiempo se necesitará para limpiar las piezas y las máquinas, y más rápido podrá volver a ponerse en funcionamiento. La maquinaria que sea fácil de desmontar ayudará a que el proceso de limpieza sea eficiente. Un ejemplo de esto es que el cliente adquiera un equipo que ofrezca una limpieza in situ (CIP) manual o automática, que es la forma más eficiente de limpiar una llenadora. CIP ciclará la solución de limpieza a través de la máquina para asegurarse de que todas las partes húmedas estén limpias.

 

 

Mezcladores de grado alimenticio (aplicaciones CIP)

Fuente de imagen: https://www.amixon.com/en/industries/food 

 

Facilidad de flexibilidad, cambio y escalabilidad. La facilidad de cambio y la flexibilidad de la maquinaria también son parte integral de un sistema de embalaje eficiente. Esto significa que el equipo debe poder acomodar múltiples tipos de contenedores o líquidos sin la necesidad de cambiar piezas. Algunos fabricantes tienen maquinaria que es capaz de manejar botellas de varios tamaños mediante el uso de una sola pieza de equipo, siempre que la viscosidad de los líquidos sea constante. La maquinaria también debe ser fácil de actualizar, lo que es particularmente importante a medida que crece el negocio.

Retos de proceso y medición de viscosidad

En todas las industrias, los operadores de mezcla reconocen la necesidad de monitorear la viscosidad, pero hacer esa medición ha desafiado a los ingenieros de procesos y a los departamentos de calidad a lo largo de los años.

Desafíos con las mediciones de viscosidad fuera de línea

Los viscosímetros de laboratorio existentes tienen poco valor en entornos de proceso porque la viscosidad se ve directamente afectada por la temperatura, la velocidad de corte y otras variables que son muy diferentes fuera de línea de las que están en línea. La condición de la medición de viscosidad fuera de línea es a menudo una muestra no agitada que puede no dar una representación real de la resistencia del recubrimiento a fluir, viscosidad. La recolección de muestras para analizar en el laboratorio y la toma de decisiones de proceso basadas en los hallazgos en el laboratorio puede ser muy engorroso, lento y extremadamente ineficiente. Es bastante inexacto, inconsistente y no repetible incluso con un operador experimentado.

Desafíos con los viscosímetros rotacionales

El viscosímetro rotacional mide la viscosidad de la mezcla al monitorear el torque requerido para girar un eje a una velocidad constante dentro del fluido. El principio de medición de la viscosidad es el siguiente: el par, generalmente medido determinando el par de reacción en el motor, es proporcional al arrastre viscoso del husillo y, por tanto, a la viscosidad del fluido. Sin embargo, esta técnica plantea más problemas de los que resuelve:

  • La monitorización del par se realiza midiendo la corriente de suministro durante el proceso de mezcla. Las fluctuaciones en la potencia suministrada al motor hacen que las mediciones sean completamente poco confiables, lo que dificulta mantener los costos a un nivel controlable y genera mayores cantidades de desechos de hormigón. Controlar las fluctuaciones de energía cambiando a una fuente de alimentación más confiable en forma de generador puede ser una opción muy costosa.

Debido a que el eje gira, los cables conectados al sensor de torque en el eje se enrollarían y se romperían. Los anillos colectores pueden ser alternativas, pero no ideales debido a los tiempos de preparación, los costos y el desgaste inevitable.

Soluciones de Rheonics para mejorar el rendimiento de la mezcla

La medición automática y continua de la viscosidad en línea es crucial para la mezcla de concreto. Rheonics ofrece las siguientes soluciones para el proceso de mezcla de concreto:

  1. En línea Viscosidad mediciones: SRV de Rheonics Este es un dispositivo de medición de viscosidad en línea de amplio rango con medición de temperatura de fluido incorporada y es capaz de detectar cambios de viscosidad dentro de cualquier flujo de proceso en tiempo real.
  2. En línea Viscosidad y Densidad mediciones: SRD de Rheonics es un instrumento de medición simultánea en línea de densidad y viscosidad con medición de temperatura de fluido incorporada. Si la medición de densidad es importante para sus operaciones, SRD es el mejor sensor para satisfacer sus necesidades, con capacidades operativas similares al SRV junto con mediciones precisas de densidad.

La medición automática de la viscosidad en línea a través de SRV o un SRD elimina las variaciones en la toma de muestras y las técnicas de laboratorio que se utilizan para la medición de la viscosidad mediante los métodos tradicionales. Los sensores de Rheonics son accionados por resonadores torsionales patentados. Los resonadores de torsión balanceados Rheonics junto con la electrónica y algoritmos de generación 3rd patentados hacen que estos sensores sean precisos, confiables y repetibles en las condiciones de operación más duras. El sensor está ubicado en línea para que mida continuamente la viscosidad de la mezcla. La consistencia de la mezcla de concreto puede garantizarse mediante la automatización del sistema de dosificación a través de un controlador que utiliza mediciones continuas de viscosidad en tiempo real. Ambos sensores tienen un factor de forma compacto para una instalación sencilla de OEM y de retroadaptación. No requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Sin consumibles, SRV y SRD son extremadamente fáciles de operar.

Aplicaciones de mezcla típicas en diferentes industrias

  • Preparación de muestras para análisis de aflatoxinas Análisis de aflatoxinas
  • Fabricación de emulsiones en la nube para refrescos Bebidas
  • Fabricación de alternativas a la leche de origen vegetal: bebidas no lácteas para el procesamiento de la leche
  • Elaboración de Batidos de Bebidas
  • Fabricación de refrescos: dispersión de edulcorantes artificiales Bebidas
  • Fabricación de refrescos: dispersión / hidratación de ingredientes funcionales Bebida
  • Fabricación de refrescos: preparación de jarabes de azúcar para bebidas
  • Dispersión de los agentes de retención del cabezal de espuma de cerveza Elaboración de cerveza y destilería
  • Dispersión de coadyuvantes de filtración en polvo Elaboración de cerveza y destilería
  • Preparación de la elaboración de cerveza y destilería de colas de coraza
  • Producción de licor de crema Elaboración y destilería
  • Recuperación de alta velocidad de productos de confitería
  • Fabricación de helados - Hidratación de estabilizantes y emulsionantes Lácteos
  • Elaboración de leche para bebés y productos lácteos de fórmula para lactantes
  • Fabricación de productos lácteos de leche condensada azucarada
  • Premezclas para mousses y otros postres aireados Lácteos
  • Premezclas para yogur y otros postres lácteos cultivados Lácteos
  • Preparación de mezclas para helados lácteos
  • Lácteos de queso procesado
  • Producción de bebidas lácteas aromatizadas Lácteos
  • Producción de margarina y productos lácteos para untar bajos en grasa
  • Refinado de aceites comestibles
  • Producción de emulsiones aromatizantes
  • Preparación de soluciones de carboximetilcelulosa (CMC)
  • Dispersión e hidratación de Alginatos
  • Dispersión de pectina para jaleas y conservas
  • Dispersión de almidón
  • Hidratación de la goma xantana
  • Preparación de soluciones de gelatina
  • Preparación de soluciones de goma guar
  • Aceite de cannabidiol (CBD) en productos alimenticios Ingredientes
  • Mezclar con ingredientes de miel
  • Mezclas de rebozado desaglomeradoras
  • Preparación de mezclas de rebozado y revestimiento
  • Preparación de salmueras para la industria cárnica
  • Preparación de geles y salsas de alimentos para animales domésticos
  • Fabricación de hummus
  • Fabricación de salsa de tomate
  • Fabricación de mayonesa
  • Preparación de mostazas
  • Producción de aderezos para ensaladas
  • Fabricación de plaguicidas
  • Refino de aceites vegetales para biocombustibles
  • Preparación de fluidos de perforación
  • Disolución de alta velocidad de mejoradores del índice de viscosidad en aceites lubricantes
  • Dispersión de dióxido de titanio a alta velocidad
  • Fabricación de tintas de codificación y marcado de inyección de tinta
  • Dispersión de polímeros / pigmentos en la fabricación de textiles
  • Redispersión de la torta de filtración
  • Preparación de revestimientos de papel
  • Producción de abrillantadores automotrices
  • Producción de abrillantadores sólidos
  • Preparación de alta velocidad de soluciones de caucho
  • Dispersión de sílice pirógena
  • Producción de grafeno
  • Dispersión de bentonita a alta velocidad
  • Preparación de soluciones de alcohol polivinílico (PVA)
  • Solubilización de resinas en solventes y aceites.
  • Goma xantana en aplicaciones químicas
  • Fabricación de desodorantes y antitranspirantes
  • Dispersión e hidratación
  • Aceite de CBD en productos cosméticos
  • Fabricación de cremas y lociones de protección solar
  • Producción de cremas y lociones cosméticas
  • Fabricación de desinfectantes para manos
  • Dilución de tensioactivos altamente activos
  • Fabricación de pintalabios
  • Fabricación de barniz de uñas
  • Fabricación de champús
  • Fabricación de pasta de dientes
  • Ensayo de productos farmacéuticos
  • Producción de cremas y ungüentos farmacéuticos
  • Fabricación de soluciones para lentes de contacto y oftálmicas
  • Producción de mezclas para la tos y jarabes farmacéuticos
  • Mezcla de ingredientes estériles
  • Fabricación de recubrimientos para tabletas farmacéuticas
  • Fabricación de vacunas emulsionadas de agua en aceite (W / O)

La ventaja de Rheonics

Factor de forma compacto, sin partes móviles y no requiere mantenimiento

El SRV y el SRD de Rheonics tienen un factor de forma muy pequeño para la instalación sencilla de OEM y modificaciones. Permiten una fácil integración en cualquier flujo de proceso. Son fáciles de limpiar y no requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Tienen una huella pequeña que permite la instalación en línea en cualquier línea de proceso, evitando cualquier espacio adicional o requisito de adaptador.

Diseño higiénico y sanitario.

Rheonics SRV y SRD están disponibles en conexiones de triple abrazadera y DIN 11851 además de conexiones de proceso personalizadas.

SRV - DIN 11851 - Sensor de viscosidad de proceso en línea para aplicaciones de mezcla de alimentos de masa de chocolate farmacéutica médica higiénica SRV - DIN 11851
SRV - Triclamp - Sensor de viscosidad de proceso en línea para aplicaciones de impresión, recubrimiento, alimentos, mezcla y molienda SRV - Triclamp

Tanto SRV como SRD cumplen con los requisitos de Cumplimiento de Contacto con Alimentos de acuerdo con las regulaciones de la FDA de EE. UU. Y la UE.

Declaración de cumplimiento - Cumplimiento de contacto con alimentos para SRV y SRD

Alta estabilidad e insensible a las condiciones de montaje: cualquier configuración posible

Rheonics SRV y SRD utilizan un resonador coaxial patentado único, en el que dos extremos de los sensores giran en direcciones opuestas, cancelando los pares de reacción en su montaje y, por lo tanto, haciéndolos completamente insensibles a las condiciones de montaje y los caudales. El elemento sensor se asienta directamente en el fluido, sin requisitos especiales de carcasa o jaula protectora.

Lecturas instantáneas precisas sobre la 'fluidez': descripción general completa del sistema y control predictivo

Rheonics RheoPulso El software es potente, intuitivo y cómodo de usar. El fluido del proceso en tiempo real se puede monitorear en el IPC integrado o en una computadora externa. Varios sensores distribuidos por la planta se gestionan desde un único panel. Ningún efecto de la pulsación de presión del bombeo sobre el funcionamiento del sensor o la precisión de la medición. Sin efecto de vibración.

Instale directamente en el tanque o realice mediciones en línea en la línea de derivación

Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad (y densidad) en tiempo real. El sensor se puede sumergir en línea en la línea de derivación; el caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición.

Sensor_Pipe_mounting Montaje - Tuberías
Sensor_Tank_mounting Montaje: tanques

Instalación sencilla y sin necesidad de reconfiguraciones / recalibraciones: cero mantenimiento / tiempos de inactividad

En el caso poco probable de que un sensor se dañe, reemplace los sensores sin reemplazar ni reprogramar la electrónica. Reemplazos directos tanto para el sensor como para la electrónica sin actualizaciones de firmware ni cambios de calibración. Fácil montaje. Disponible con conexiones de proceso estándar y personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline y otras conexiones sanitarias e higiénicas. Sin cámaras especiales. Se quita fácilmente para su limpieza o inspección. SRV también está disponible con DIN11851 y conexión de triple abrazadera para un fácil montaje y desmontaje. Las sondas SRV están selladas herméticamente para limpieza en el lugar (CIP) y admiten el lavado a alta presión con conectores IP69K M12.

Los instrumentos reónicos tienen sondas de acero inoxidable y, opcionalmente, proporcionan revestimientos protectores para situaciones especiales.

Bajo consumo de energía

Fuente de alimentación de 24 V CC con consumo de corriente inferior a 0.1 A durante el funcionamiento normal.

Tiempo de respuesta rápido y viscosidad compensada por temperatura

La electrónica ultrarrápida y robusta, combinada con modelos computacionales integrales, hace que los dispositivos Rheonics sean uno de los más rápidos, versátiles y precisos de la industria. SRV y SRD brindan mediciones precisas de viscosidad (y densidad para SRD) en tiempo real cada segundo y no se ven afectados por variaciones de caudal.

Amplias capacidades operativas

Los instrumentos de Rheonics están diseñados para realizar mediciones en las condiciones más desafiantes.

SRV está disponible con la gama operativa más amplia del mercado para viscosímetros de proceso en línea:

  • Rango de presión hasta 5000 psi
  • Rango de temperatura desde -40 hasta 200 ° C
  • Rango de viscosidad: 0.5 cP hasta 50,000 cP (y superior)

SRD: instrumento único, función triple - Viscosidad, temperatura y densidad

El SRD de Rheonics es un producto único que reemplaza tres instrumentos diferentes para mediciones de viscosidad, densidad y temperatura. Elimina la dificultad de ubicar tres instrumentos diferentes y ofrece mediciones extremadamente precisas y repetibles en las condiciones más duras.

Gestiona dispensación / llenado de manera más eficiente, reduzca costos y mejore la productividad

Integre un SRV en la línea de proceso y asegure la consistencia a lo largo de los años. SRV monitorea y controla constantemente la viscosidad (y la densidad en el caso de SRD) y activa válvulas de forma adaptativa para dosificar los componentes de la mezcla. Optimice el proceso con una SRV y experimente menos paradas, menor consumo de energía, menores incumplimientos y ahorros en los costos de materiales. ¡Y al final de todo, contribuye a un mejor resultado final y un mejor medio ambiente!

Limpiar en el lugar (CIP) y esterilización en el lugar (SIP)

SRV (y SRD) monitorea la limpieza de las líneas de fluido al monitorear la viscosidad (y densidad) del limpiador / solvente durante la fase de limpieza. El sensor detecta cualquier pequeño residuo, lo que permite al operador decidir cuándo la línea está limpia / apta para su propósito. Alternativamente, SRV (y SRD) proporciona información al sistema de limpieza automatizado para asegurar una limpieza completa y repetible entre corridas, asegurando así el pleno cumplimiento de las normas sanitarias de las instalaciones de fabricación de alimentos.

Diseño y tecnología de sensores superiores.

La electrónica sofisticada y patentada es el cerebro de estos sensores. SRV y SRD están disponibles con conexiones de proceso estándar de la industria como ¾ ”NPT, DIN 11851, Brida y Tri-clamp, lo que permite a los operadores reemplazar un sensor de temperatura existente en su línea de proceso con SRV / SRD, lo que brinda información de fluidos de proceso altamente valiosa y procesable, como la viscosidad, una medición precisa de la temperatura utilizando un Pt1000 incorporado (DIN EN 60751 Clase AA, A, B disponible).

Electrónica construida para satisfacer sus necesidades.

Disponible tanto en una carcasa de transmisor como en un montaje en riel DIN de factor de forma pequeño, la electrónica del sensor permite una fácil integración en las líneas de proceso y dentro de los gabinetes de equipos de las máquinas.

PYME-DRM
PYME_TRD
Explore las opciones de electrónica y comunicación

Fácil de integrar

Múltiples métodos de comunicación analógica y digital implementados en la electrónica del sensor hacen que la conexión a PLC industriales y sistemas de control sea sencilla y sencilla.

Opciones de comunicación analógica y digital

Opciones de comunicación analógica y digital

Opciones de comunicación digital opcionales

Opciones de comunicación digital opcionales

Cumplimiento de ATEX e IECEx

Rheonics ofrece sensores intrínsecamente seguros certificados por ATEX e IECEx para su uso en entornos peligrosos. Estos sensores cumplen con los requisitos esenciales de salud y seguridad relacionados con el diseño y la construcción de equipos y sistemas de protección destinados a utilizarse en atmósferas potencialmente explosivas.

Las certificaciones intrínsecamente seguras y a prueba de explosiones de Rheonics también permiten la personalización de un sensor existente, lo que permite a nuestros clientes evitar el tiempo y los costos asociados con la identificación y prueba de una alternativa. Se pueden proporcionar sensores personalizados para aplicaciones que requieren una unidad hasta miles de unidades; con plazos de entrega de semanas versus meses.

Rheonics SRV & SRD están certificados por ATEX e IECEx.

Certificado ATEX (2014 / 34 / EU)

Los sensores intrínsecamente seguros con certificación ATEX de Rheonics cumplen con la directiva ATEX 2014/34 / EU y están certificados para seguridad intrínseca según Ex ia. La directiva ATEX especifica requisitos mínimos y esenciales relacionados con la salud y la seguridad para proteger a los trabajadores empleados en atmósferas peligrosas.

Los sensores con certificación ATEX de Rheonics están reconocidos para su uso en Europa e internacionalmente. Todas las piezas con certificación ATEX están marcadas con “CE” para indicar cumplimiento.

Certificación IECEx

Los sensores intrínsecamente seguros de Rheonics están certificados por IECEx, la Comisión Electrotécnica Internacional para la certificación de estándares relacionados con equipos para uso en atmósferas explosivas.

Esta es una certificación internacional que garantiza el cumplimiento de la seguridad para su uso en áreas peligrosas. Los sensores Rheonics están certificados para seguridad intrínseca a Ex i.

Implementación

Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad y densidad en tiempo real. No se requiere línea de derivación: el sensor se puede sumergir en línea; el caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición. Optimice el rendimiento de la mezcla proporcionando pruebas repetidas, consecutivas y consistentes en el fluido.

Ubicaciones de control de calidad en línea

  • En tanques
  • En las tuberías de conexión entre varios contenedores de procesamiento.

Instrumentos / Sensores

SRV Viscosímetro O un SRD para densidad adicional

Selección de instrumentos reónicos

Rheonics diseña, fabrica y comercializa sistemas innovadores de detección y monitoreo de fluidos. Precisión construida en Suiza, los viscosímetros en línea y medidores de densidad de Rheonics tienen la sensibilidad que exige la aplicación y la confiabilidad necesaria para sobrevivir en un entorno operativo hostil. Resultados estables, incluso en condiciones de flujo adversas. Sin efecto de caída de presión o caudal. Es igualmente adecuado para mediciones de control de calidad en el laboratorio. No es necesario cambiar ningún componente o parámetro para medir en todo el rango.

Producto (s) sugerido (s) para la aplicación

  • Amplio rango de viscosidad: supervise el proceso completo
  • Mediciones repetibles en fluidos newtonianos y no newtonianos, fluidos monofásicos y multifásicos.
  • Sellado herméticamente, todas las piezas húmedas 316L de acero inoxidable
  • Medida de temperatura de fluido incorporada
  • Factor de forma compacto para una instalación simple en líneas de proceso existentes
  • Fácil de limpiar, no necesita mantenimiento ni reconfiguraciones
  • Instrumento único para medir la densidad, viscosidad y temperatura del proceso
  • Mediciones repetibles en fluidos newtonianos y no newtonianos, fluidos monofásicos y multifásicos.
  • Construcción totalmente metálica (acero inoxidable 316L)
  • Medida de temperatura de fluido incorporada
  • Factor de forma compacto para una instalación simple en tuberías existentes
  • Fácil de limpiar, no necesita mantenimiento ni reconfiguraciones
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