在线粘度监测，用于优化消费护理产品灌装线

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目录

• 1. 引言
• 2. 消费护理产品灌装线
• 2.1 主要应用
• 2.2 粘度和密度在消费护理产品灌装线中的重要性
• 2.3 生产/应用流程
• 3. Rheonics SR 型直列式传感器概述
• 3.1 卫生认证
• 4. 推荐安装
• 4.1 机械安装注意事项
• 4.1.1. SRV 和 SRD 安装要求
• 4.1.2. SRD 附加安装要求
• 4.2. 常见的解决方案 Rheonics
• 5. 工艺条件和最佳实践
• 6。 参考

护理产品制造商需要精准的配方和包装，以确保产品的一致性、消费者安全和合规性。灌装生产线是这一流程的核心，面临着各种挑战，包括处理各种粘度的产品、防止分配过程中出现起泡或拉丝，以及确保不同包装形式的净含量准确。

原材料和最终产品的粘度和密度变化、温度敏感性以及工艺过程中的批次间稳定性使生产更加复杂。通常采用传统的实验室采样方法，但这些方法偶尔会提供一些见解，无法捕捉流体特性的实时变化。另一方面，在线测量可以持续实时地查看工艺过程，从而实现更快的控制响应。

Rheonics 传感器为消费者护理品灌装生产线提供了显著的运营和经济优势，不仅提高了测量精度，还提高了效率、可靠性并节省了成本：

• 准确测量消费者护理产品的粘度、稠度、密度、浓度和温度。

• 在高压和高温条件下提供可靠的性能。

• 符合 CIP 要求，并通过 EHEDG 认证，配有卫生级过程连接，例如 Tri-Clamp、Varinline 等等。

• 通过 Profinet、Modbus、以太网/IP、4–20 mA 输出等轻松与 PLC/DCS 系统集成。

• 工厂校准并适用于任何流体；无需重新校准。

• 提高生产线效率，减少产品赠品和拒收批次，从而在第一年内实现偏移传感器投资。

洗发水、乳液、面霜、凝胶和牙膏等护理产品需要精确的生产控制。这些产品的灌装生产线需要精确控制粘度和密度等流变特性。这确保了产品在包装和质量控制过程中的稳定性和一致的剂量。

这些产品可分为两大类：液体和半固体，可以装入不同类型的包装中，如瓶子、小袋、管子、罐子和气雾剂。

每个类别的产品都需要不同类型的包装，而这些包装又需要不同的制造技术。这些包括：

硬质容器（瓶子、分配器和罐子）

这些灌装罐通常由塑料制成，有时也由玻璃制成，是稀薄液体和乳状产品（例如洗发水、护发素、液体洗涤剂、液体肥皂、漱口水、面霜和乳液）的最常见灌装方式。一些常见的灌装方法包括重力灌装、溢流灌装、活塞灌装、螺杆泵灌装或真空灌装。

小袋（软包装袋）

液体和乳脂类产品也常用于此，但这类产品因其经济实惠且外观简洁而更受大众市场的欢迎。这类产品需要不同的灌装工艺，例如成型-灌装-封口 (FFS) 或配备计量泵的袋装灌装系统。

管

常用于牙膏、凝胶、软膏和乳霜等半固体产品。软管通常由塑料或铝制成，通过活塞或泵式灌装机进行灌装，然后密封。

喷雾罐（气雾剂、雾化剂）

常见于除臭剂、剃须泡沫、发胶和一些护肤品等产品中。这些产品需要同时处理液体制剂和推进剂（压缩气体或液化气体）。

粘度衡量的是流体的流动阻力。在消费品灌装应用中，粘度会影响产品在生产线中的流动方式、分配的精确度以及包装的清洁度。

• 灌装精度及分配精度： 粘度决定了产品是否能顺利流过喷嘴或产生诸如拉丝、滴落或飞溅等问题。

• 产品稳定性和保质期： 适当的粘度有助于乳液和悬浮液保持稳定，防止相分离、沉淀或质地退化。

密度是指单位体积材料的质量。在消费品灌装应用中，密度与产品一致性、包装合规性和配方质量直接相关。

• 净含量控制： 密度会影响体积与质量的比值，确保容器满足声明的重量或体积要求，并防止填充不足或填充过量。

• 配方一致性： 密度的变化可能表明原材料比例的偏差、温度的影响或工艺的不稳定性会改变产品性能。

所有灌装流程均始于搅拌器或配制罐，产品在此进行配制或生产后储存，以保持适当的混合和均质。在此阶段，监测密度和粘度有助于确保产品的均匀性，这直接影响下游灌装质量和批次一致性。从这里，混合物可以被引导至不同的灌装工序。通常，产品首先被泵送到缓冲罐，传感器可以安装在输送管线或缓冲罐本身上，以便在灌装前监测最终产品。

适用于重力灌装和溢流灌装工艺 （图7）传感器可安装在缓冲罐或输送管线中，用于在灌装前监测产品状态，确保产品在灌装管线中保持适当的流动性。这保证了批次性能的可重复性，降低了因流量不一致导致批次失败的风险。

适用于气雾剂和成型-填充-密封 (FFS) 填充工艺 （图8）传感器可以放置在灌装喷嘴的上游，以验证产品是否保持正确的注射状态。在此阶段进行监控有助于防止喷嘴堵塞以及产品灌装过量或不足，确保小袋和喷雾罐的净质量灌装准确。

我们还遇到涉及高粘度流体（如半固体或糊状物）的过程，例如牙膏、凝胶、软膏和面霜，这些产品通常包装在管中， （图9），该工艺更接近于挤出系统：首先将产品装入料斗，然后由计量活塞泵送料，该泵将材料注入管内，最后进行密封。在这种装置中，传感器可以安装在产品进料管线或料斗中，以监测产品状态并确保通过喷嘴的流动性良好。或者，传感器也可以放置在注射管线本身中；然而，这仅适用于产品以连续过程而非短促的单元式灌装周期进行注射的情况。

Rheonics SR 型传感器（SRV 和 SRD）可连续在线测量粘度、密度和温度，以用于过程监控和控制。SRV 用于测量粘度和温度，而 SRD 则将密度添加到测量中。

这些传感器已进行工厂校准，在其使用寿命内无需重新校准。但是，客户可能需要对其行业中使用的仪器进行校准或验证，作为其质量控制的一部分。如果需要，可以进行可选的重新调整或偏移校正，以符合特定的参考值。

所有传感器均已进行工厂校准，在整个使用寿命期间无需重新校准。然而，某些行业可能要求将验证或校准作为其质量控制程序的一部分。此外，还可以进行重新调整或偏移校正，以符合特定的参考标准。更多信息，请参阅 现场和工厂内在线过程粘度计 SRV 的校准.

Rheonics 传感器采用专利技术——平衡扭转谐振器 (BTR)。与其他技术相比，该技术具有显著优势：传感器结构紧凑、重量轻，且耐外部振动。

Rheonics SRV 和 SRD 传感器是消费护理产品灌装生产线中久经考验的解决方案。它们可实时测量粘度和密度，确保洗发水、乳液、面霜、凝胶和气雾剂等产品在整个灌装过程中保持一致的流动特性。持续的在线监控可提高批次间一致性，最大限度地减少产品浪费，并提高整体灌装生产线的效率和可靠性。

默认情况下， Rheonics SR 型探头采用卫生级机械设计，确保其适用于卫生应用。如有需要，还可提供 3-A 和 EHEDG 等公认机构的认证。

详情请浏览 Rheonics 卫生设施.

强调适用于两者的某些安装方面很重要 Rheonics 传感器，SRV 和 SRD。无论哪种型号，所有型号都采用相同的谐振器设计，正确的安装取决于探头感应区域的正确定位（图中红色标记的区域）。 图13）。主要内容如下：

• 该区域应无沉积物或障碍物

• 该区域应完全浸入感兴趣的液体中。

除了上述两个主要要求外，SRD 传感器还有两个额外的考虑因素：

• 当流体与外部环境的温度梯度大于 15°C 时，保持热稳定性。（仅适用于 SRD，更多信息请点击此处： 保持SRD的温度平衡以实现高密度精度）

• 将传感尖端与流体流动方向对齐，如图所示 图14。（仅适用于 SRD，更多信息请参见： SRD流体端方向）

下一篇文章将更详细地讨论这些情况。 适合 SRV 和 SRD 的安装.

此 Rheonics SR 型传感器采用模块化紧凑设计，可根据应用条件实现多种配置。例如：

FET-XXT： Tri-Clamp 弯头三通

对于高粘度流体或粒径超过微米级的颗粒，建议使用弯头安装。在这种情况下， Rheonics 提供场效应晶体管（见 图15)，卫生 Tri-Clamp 带有缩短端口的弯头三通，可确保正确安装传感器。

该场效应晶体管（FET）设计用于 SRV-X3 以及 SRD-X3，短版传感器 Tri-Clamp 连接。该产品有多种尺寸可供选择（1.5 英寸、2 英寸、3 英寸、4 英寸等），并配有探头夹和夹紧密封件。更多详情，请参阅 场效应管XXT.

HPT-12G：HPHT卫生流通池

对于涉及小型管道或软管安装的卫生应用， Rheonics 提供 HPT-12G（参见 图16)。该流通池专为高压、高温过程而设计，并使用螺纹过程连接将传感器置于弯头配置中。

HPT-12G 仅与 SRV-X1-12G，采用 G 1/2 英寸螺纹接口。这确保了可靠的卫生密封，并兼容 CIP/SIP，使其成为卫生应用的理想选择。更多详情，请参阅 HPT-12G.

适用于 SR 型传感器的卫生型焊接头和套圈

垂直安装在管道、罐壁或基座上是最常见的安装方式之一。这通常通过焊接端口实现。对于卫生应用， Rheonics 为两者提供专用解决方案 Tri-Clamp 和 G 1/2” 过程连接。在这些情况下，与标准套圈相比，较短的套圈可确保传感元件正确浸入（参见 图17).

WFT-15T（参见 图18) 是一种卫生 Tri-Clamp 焊接底座专为带有传感器的 Tri-Clamp 过程连接。它确保可靠、卫生的密封，并在卫生应用中确保传感元件的正确浸入。更多详情，请参阅 WFT-15T.

HAW-12G-OTK（见 图19) 是一款卫生型焊接接头，专为 G 1/2 英寸螺纹连接的传感器而设计。它能够提供安全、卫生的密封，并适合卫生应用的浸入。更多详情，请参阅 HAW-12G-OTK.

以下是消费护理产品应用中灌装生产线的一些重要注意事项：

清洁过程和 CIP/SIP 程序

在消费护理产品灌装生产线中，乳液、面霜和凝胶等粘稠物质的沉积物会逐渐积聚在SRV或SRD的传感表面。定期检查和清洁探头有助于防止沉积物积聚，确保测量稳定可靠。正确清洁方法的指导请参见 如何清洁 Rheonics 探测？.

两款传感器均采用卫生设计，适合集成到 CIP（就地清洗）和 SIP（​​就地灭菌）系统中。此外， Rheonics 还提供卫生认证。

颗粒和气泡

Rheonics 传感器能够有效抵御微米级软颗粒的影响，且对测量可靠性的影响极小。传感器电子元件会自动滤除微小干扰，但较大的颗粒仍会偶尔引入尖峰或噪声，这些干扰应在数据评估过程中予以考虑。

当谈到气泡时，两种型号的性能有所不同。 SRV 即使在有气泡的液体中也能保持稳定的粘度读数，而 SRD可同时测量粘度和密度，对夹带空气更为敏感。不建议在SRD中使用高气泡浓度，因为这会影响密度精度。

移动部件和障碍物

在使用桨叶、搅拌臂或其他机械搅拌器的混合或加工槽中，务必将 SRV 或 SRD 传感器与运动部件保持适当的间距。适当的间隙可防止物理干扰，降低机械损坏的风险，并确保良好的测量条件。

[1] Plastek Group.“个人护理包装”。

[2] Accutek Packaging.“溢流填充”。

[3] Indiamart“自动袋装包装机”。

[4] TWP.“管道密封类型”。

[5] Bratney.“管状成型填充密封技术的兴起”。

[6] First Class Machines.“气雾剂灌装线”。

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