Monitoraggio della viscosità in linea per l'ottimizzazione delle linee di riempimento nei prodotti per la cura dei consumatori

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Tabella dei Contenuti

• 1. introduzione
• 2. Linee di riempimento nei prodotti per la cura del consumatore
• 2.1 Applicazioni chiave
• 2.2 L'importanza della viscosità e della densità nelle linee di riempimento dei prodotti per la cura dei consumatori
• 2.3 Processo di produzione/applicazione
• 3. Rheonics Panoramica dei sensori in linea Type-SR
• 3.1 Certificazione igienica
• 4. Installazione consigliata
• 4.1. Considerazioni sull'installazione meccanica
• 4.1.1. Requisiti di installazione SRV e SRD
• 4.1.2. Requisiti di installazione aggiuntivi SRD
• 4.2. Soluzione comune di Rheonics
• 5. Condizioni di processo e buone pratiche
• 6. Riferimenti

I produttori di prodotti per la cura della persona richiedono precisione nella formulazione e nel confezionamento per garantire la coerenza del prodotto, la sicurezza del consumatore e la conformità alle normative. Le linee di riempimento sono fondamentali in questo processo e devono affrontare diverse sfide, tra cui la gestione di prodotti con un'ampia gamma di viscosità, la prevenzione della formazione di schiuma o filamenti durante l'erogazione e la garanzia di un contenuto netto accurato in diversi formati di confezionamento.

La variabilità di viscosità e densità nelle materie prime e nel prodotto finale, la sensibilità alla temperatura e la stabilità da lotto a lotto durante il processo rendono la produzione più complessa. Solitamente, vengono utilizzati metodi di campionamento tradizionali in laboratorio, ma questi forniscono informazioni occasionali che non sono in grado di catturare le variazioni in tempo reale delle proprietà del fluido. D'altra parte, le misurazioni in linea offrono una visibilità continua e in tempo reale del processo, consentendo una risposta di controllo più rapida.

Rheonics I sensori offrono notevoli vantaggi operativi ed economici per le linee di riempimento per la cura dei consumatori, andando oltre la precisione della misurazione per migliorare l'efficienza, l'affidabilità e il risparmio sui costi:

• Misura con precisione la viscosità, la consistenza, la densità, la concentrazione e la temperatura dei prodotti per la cura dei consumatori.

• Garantiscono prestazioni affidabili in condizioni di alta pressione e temperatura.

• Compatibile con CIP e certificato EHEDG, con connessioni di processo igieniche come Tri-Clamp, Varinline e altro ancora.

• Facile integrazione con sistemi PLC/DCS tramite Profinet, Modbus, Ethernet/IP, uscite 4–20 mA e altro ancora.

• Calibrato in fabbrica e adatto a qualsiasi fluido; non è necessaria alcuna ricalibrazione.

• Migliorare l'efficienza della linea, ridurre gli sprechi di prodotto e i lotti scartati, con conseguente investimento in sensori offset entro il primo anno.

I prodotti per la cura della persona, come shampoo, lozioni, creme, gel e dentifrici, richiedono un controllo di produzione preciso. Le linee di riempimento per questi prodotti necessitano di un controllo preciso delle proprietà reologiche come viscosità e densità. Ciò garantisce la stabilità del prodotto e un dosaggio costante durante il confezionamento e il controllo qualità.

Questi prodotti possono essere suddivisi in due gruppi principali: liquidi e semisolidi, e possono essere inseriti in diversi tipi di imballaggi, come bottiglie, bustine, tubetti, barattoli e aerosol.

I prodotti di ogni categoria richiedono un tipo di imballaggio distinto, che richiede tecniche di produzione diverse. Tra queste:

Contenitori rigidi (bottiglie, dispenser e barattoli)

Solitamente realizzati in plastica e talvolta in vetro, questi contenitori rappresentano la presentazione più comune, pensata per liquidi fluidi e prodotti cremosi (ad esempio shampoo, balsami, detersivi liquidi, sapone liquido, collutorio, creme e lozioni). Alcuni metodi di riempimento comuni sono a gravità, a trabocco, a pistone, con pompe a cavità progressiva o a vuoto.

Bustine (bustine flessibili)

Sono comuni anche per prodotti liquidi e cremosi, ma sono apprezzati nei mercati di massa per la loro presentazione semplice ed economica. Richiedono diversi processi di riempimento, come i sistemi form-fill-seal (FFS) o i sistemi di riempimento in buste dotati di pompe dosatrici.

Valvole

Comune per prodotti semisolidi come dentifricio, gel, unguenti e creme. I tubetti sono solitamente realizzati in plastica o alluminio e vengono riempiti tramite un pistone o una pompa, per poi essere sigillati.

Bombolette spray (Aerosol, Presentazione atomizzazione)

Presente in prodotti come deodoranti, schiume da barba, lacche per capelli e alcuni prodotti per la cura della pelle, richiede la manipolazione sia della formulazione liquida che del propellente (gas compresso o gas liquefatto).

La viscosità misura la resistenza di un fluido al flusso. Nelle applicazioni di riempimento per la cura della persona, influenza il modo in cui i prodotti si muovono lungo la linea, la precisione di erogazione e la pulizia del confezionamento.

• Precisione di riempimento e di erogazione: La viscosità determina se un prodotto scorre senza problemi attraverso gli ugelli o se crea problemi come filamenti, gocciolamenti o schizzi.

• Stabilità e durata di conservazione del prodotto: Una corretta viscosità aiuta le emulsioni e le sospensioni a rimanere stabili, prevenendo la separazione di fase, la sedimentazione o il degrado della consistenza.

La densità si riferisce alla massa di un materiale per unità di volume. Nelle applicazioni di riempimento per la cura del consumatore, è direttamente correlata alla consistenza del prodotto, alla conformità del packaging e alla qualità della formulazione.

• Controllo del contenuto netto: La densità influisce sul rapporto volume/massa, garantendo che i contenitori soddisfino i requisiti di peso o volume dichiarati e impedendo il riempimento insufficiente o eccessivo.

• Coerenza della formulazione: Le variazioni di densità potrebbero indicare deviazioni nelle proporzioni delle materie prime, effetti della temperatura o instabilità del processo che possono alterare le prestazioni del prodotto.

Tutti i processi di riempimento iniziano in un miscelatore o in un serbatoio di preparazione, dove il prodotto viene preparato o stoccato dopo la produzione per mantenerne una corretta miscelazione e omogeneizzazione. In questa fase, il monitoraggio della densità e della viscosità contribuisce a garantire l'uniformità del prodotto, che influisce direttamente sulla qualità del riempimento a valle e sulla coerenza del lotto. Da qui, la miscela può essere indirizzata a diversi processi di riempimento. In genere, il prodotto viene prima pompato in un serbatoio di accumulo, dove i sensori possono essere installati lungo la linea di trasferimento o sul serbatoio di accumulo stesso per monitorare il prodotto finale prima del riempimento.

Per processi di riempimento per gravità e riempimento a trabocco (Figura 7)È possibile installare sensori nel serbatoio di accumulo o nella linea di trasferimento per monitorare le condizioni del prodotto prima del riempimento, assicurando che mantenga la corretta fluidità attraverso le linee di riempimento. Ciò garantisce prestazioni ripetibili dei lotti, riducendo il rischio di lotti falliti a causa di incongruenze di flusso.

Per processi di riempimento aerosol e Form-Fill-Seal (FFS) (Figura 8)È possibile posizionare dei sensori a monte degli ugelli di riempimento per verificare che il prodotto mantenga lo stato corretto per l'iniezione. Il monitoraggio in questa fase aiuta a prevenire l'ostruzione degli ugelli e il riempimento eccessivo o insufficiente del prodotto, garantendo il corretto riempimento della massa netta in bustine e bombolette spray.

Incontriamo anche processi che coinvolgono fluidi altamente viscosi come semisolidi o paste, esempi includono dentifricio, gel, unguenti e creme, dove i prodotti sono in genere confezionati in tubi, (Figura 9)Questo processo è più simile a un sistema di estrusione: il prodotto viene prima caricato in una tramoggia e poi alimentato da una pompa dosatrice a pistone che inietta il materiale nel tubo prima della sua sigillatura. In questa configurazione, il sensore può essere installato nella linea di alimentazione del prodotto o nella tramoggia per monitorare le condizioni del prodotto e garantirne la corretta scorrevolezza attraverso gli ugelli di iniezione. In alternativa, il sensore può essere posizionato direttamente nella linea di iniezione; tuttavia, questa soluzione è praticabile solo quando il prodotto viene iniettato in un processo continuo piuttosto che in cicli di riempimento brevi e unitari.

Rheonics I sensori di tipo SR (SRV e SRD) forniscono misurazioni continue in linea di viscosità, densità e temperatura per il monitoraggio e il controllo del processo. Il sensore SRV è progettato per misurare viscosità e temperatura, mentre il sensore SRD aggiunge la densità alla misurazione.

Questi sensori sono calibrati in fabbrica e non necessitano di ricalibrazione durante il loro ciclo di vita operativo. Tuttavia, i clienti potrebbero richiedere la calibrazione o la verifica degli strumenti utilizzati nel loro settore nell'ambito del Controllo Qualità. Se necessario, è possibile eseguire ulteriori regolazioni o correzioni dell'offset per ottenere la corrispondenza con riferimenti specifici.

Tutti i sensori sono calibrati in fabbrica e possono funzionare per tutta la loro durata senza richiedere una ricalibrazione. Tuttavia, alcuni settori potrebbero richiedere la verifica o la calibrazione come parte delle loro procedure di Controllo Qualità. Inoltre, è possibile apportare modifiche o correzioni dell'offset per allinearli a specifici standard di riferimento. Per ulteriori informazioni, consultare Calibrazione del viscosimetro di processo in linea SRV in campo e in fabbrica.

Rheonics I sensori funzionano con una tecnologia brevettata, il Balanced Torsional Resonator (BTR). Questa tecnologia offre chiari vantaggi rispetto alle tecnologie alternative: i sensori sono compatti, leggeri e resistenti alle vibrazioni esterne.

Rheonics I sensori SRV e SRD sono soluzioni collaudate nelle linee di riempimento di prodotti per la cura del consumatore. Forniscono misurazioni in tempo reale di viscosità e densità, garantendo che prodotti come shampoo, lozioni, creme, gel e aerosol mantengano proprietà di flusso costanti durante tutto il processo di riempimento. Il monitoraggio continuo in linea migliora l'uniformità da lotto a lotto, riduce al minimo gli sprechi di prodotto e aumenta l'efficienza e l'affidabilità complessive della linea di riempimento.

Per impostazione predefinita, Rheonics Le sonde di tipo SR sono realizzate con un design meccanico igienico, che ne garantisce l'idoneità per applicazioni sanitarie. Se richiesto, possono anche essere fornite con certificazioni rilasciate da enti riconosciuti come 3-A ed EHEDG.

Per maggiori dettagli, visitare il sito Rheonics installazione igienica e sanitaria.

È importante evidenziare alcuni aspetti di installazione che si applicano ad entrambi Rheonics sensori, SRV e SRD. Indipendentemente dalla variante, ognuno condivide lo stesso design del risonatore in tutte le sue varianti e la corretta installazione dipende dal corretto posizionamento dell'area di rilevamento delle sonde (aree contrassegnate in rosso in Figure 13 ). I punti principali sono:

• L'area deve essere libera da depositi o ostruzioni

• La zona deve essere completamente immersa nel fluido di interesse.

Oltre ai due requisiti principali sopra menzionati, il sensore SRD deve tenere conto di due ulteriori considerazioni:

• Mantenere la stabilità termica quando il fluido e l'ambiente esterno presentano un gradiente di temperatura superiore a 15°C. (Solo per SRD, maggiori informazioni qui: Mantenimento dell'equilibrio termico dell'SRD per una precisione ad alta densità)

• Allineare la punta di rilevamento con la direzione del flusso del fluido come mostrato in Figure 14 (Solo per SRD, maggiori informazioni qui: Orientamento dell'estremità del fluido SRD)

Queste condizioni possono essere esaminate più in dettaglio nel prossimo articolo, Installazioni idonee SRV e SRD.

. Rheonics I sensori di tipo SR hanno un design modulare e compatto che consente di implementarli in un'ampia gamma di configurazioni, a seconda delle condizioni applicative. Ad esempio:

FET-XXT: Tri-Clamp maglietta a gomito

Nelle applicazioni con fluidi altamente viscosi o particelle di dimensioni superiori al micron, si consiglia l'installazione a gomito. In tali casi, Rheonics offre il FET (vedi Figure 15 ), un igienico Tri-Clamp raccordo a T con porta accorciata che garantisce la corretta installazione del sensore.

Il FET è progettato per SRV-X3 e al SRD-X3, sensori di versione corta con Tri-Clamp connessioni. È disponibile in diverse dimensioni (1.5", 2", 3", 4", ecc.) ed è fornito con un morsetto e una guarnizione per il morsetto della sonda. Per ulteriori dettagli, vedere FET-XXT.

HPT-12G: cella di flusso igienica HPHT

Per applicazioni igieniche che coinvolgono piccole condutture o installazioni di tubi flessibili, Rheonics offre l'HPT-12G (vedi Figure 16 ). Questa cella di flusso è progettata per processi ad alta pressione e alta temperatura e posiziona il sensore in una configurazione a gomito utilizzando un collegamento di processo filettato.

L'HPT-12G è compatibile esclusivamente con SRV-X1-12G, dotato di un attacco filettato G 1/2". Ciò garantisce una tenuta igienica affidabile con compatibilità CIP/SIP, rendendolo ideale per applicazioni igieniche. Per maggiori dettagli, vedere HPT-12G.

Weldolet e ghiera igienici per sensori di tipo SR

L'installazione perpendicolare su una tubazione, una parete di un serbatoio o una base è una delle configurazioni più comuni. Questa soluzione è in genere realizzata con porte saldate. Per applicazioni igieniche, Rheonics offre soluzioni dedicate per entrambi Tri-Clamp e connessioni di processo G 1/2". In questi casi, una ghiera più corta garantisce una corretta immersione dell'elemento sensibile rispetto a una ghiera standard (vedere Figure 17 ).

Il WFT-15T (vedi Figure 18 ) è un igienico Tri-Clamp weldolet progettato per sensori con Tri-Clamp Connessioni di processo. Garantisce una tenuta affidabile e igienica e una corretta immersione dell'elemento sensibile in applicazioni igieniche. Per maggiori dettagli, vedere WFT-15T.

L'HAW-12G-OTK (vedere Figure 19 ) è un adattatore igienico Weldolet progettato per sensori con attacchi filettati G 1/2". Garantisce una tenuta sicura e igienica e un'immersione adeguata per applicazioni igieniche. Per maggiori dettagli, vedere HAW-12G-OTK.

Ecco alcune considerazioni importanti per le linee di riempimento nelle applicazioni di prodotti per la cura dei consumatori:

Processo di pulizia e procedure CIP/SIP

Nelle linee di riempimento di prodotti per la cura del consumatore, depositi di materiali viscosi come lozioni, creme e gel possono accumularsi gradualmente sulla superficie di rilevamento della valvola di sicurezza (SRV) o della valvola di sicurezza (SRD). L'ispezione e la pulizia regolari della sonda aiutano a prevenire l'accumulo e a garantire misurazioni stabili e affidabili. Le istruzioni sui metodi di pulizia appropriati sono fornite in Come pulire il tuo Rheonics sonda?.

Entrambi i sensori sono realizzati con un design igienico, che li rende adatti all'integrazione nei sistemi CIP (Clean-in-Place) e SIP (Sterilize-in-Place). Facoltativamente, Rheonics offre anche la certificazione igienica.

Particelle e bolle

Rheonics I sensori sono resistenti alla presenza di particelle soffici su scala micrometrica, con un impatto minimo sull'affidabilità della misurazione. L'elettronica del sensore filtra automaticamente i piccoli disturbi, sebbene particelle più grandi possano comunque introdurre picchi o rumori occasionali di cui tenere conto durante la valutazione dei dati.

Quando si tratta di bolle, le prestazioni differiscono tra i due modelli. SRV mantiene letture di viscosità stabili anche in fluidi con bolle, mentre SRD, che misura sia la viscosità che la densità, è più sensibile all'aria intrappolata. Concentrazioni di bolle elevate non sono raccomandate per l'SRD, poiché potrebbero compromettere l'accuratezza della densità.

Parti mobili e ostruzioni

Nei serbatoi di miscelazione o di processo che utilizzano palette, bracci di agitazione o altri agitatori meccanici, è importante posizionare il sensore SRV o SRD a una distanza adeguata dai componenti in movimento. Una distanza adeguata previene interferenze fisiche, riduce il rischio di danni meccanici e garantisce buone condizioni di misurazione.

[1] Gruppo Plastek. “Imballaggi per la cura della persona”.

[2] Accutek Packaging. “Riempimento di traboccamento”.

[3] Indiamart “Macchina automatica per l’imballaggio di buste”.

[4] TWP. “Tipi di sigillatura dei tubi”.

[5] Bratney. “La tecnologia di riempimento e sigillatura tubolare è in ascesa”.

[6] Macchine di prima classe. “Linea di riempimento aerosol”.

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