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Mischbehälter - Monitororing und Kontrolle der Mischeffizienz

Inline-Überwachungoring der Mischleistung im Behältertank mit Welle und Rührwerken unter Verwendung Rheonics Inline-Viskositäts- und Dichtemessgerät

Echtzeit-Viskositätsentwicklung während des Mischens und Endprodukterkennung

Rheonics Prozessviskosimeter SRV or Rheonics Prozessdichte- und Viskosimeter SRD kann an verschiedenen Stellen im Herstellungsprozess installiert werden. Der Einsatz des Sensors im Behälter kann die Produktion vor allem dadurch verbessern, dass er die Viskositätsänderung im Verlauf des Mischvorgangs beobachtet. Durch die Anzeige der Viskosität während des Mischvorgangs kann der Bediener optimieren und Übermischen oder zeitabhängige Produktverschlechterung vermeiden. Dies ermöglicht Energie- und Zeiteinsparungen, da der Bediener definitiv sehen kann, wann das Endprodukt erreicht ist. Dies ist in den Beispiel-SRV-Daten in Abbildung 1 zu sehen, wenn die gemessene Viskosität einen gewünschten Sollwertbereich (grün) erreicht.

Monitoring Homogenität und Gleichmäßigkeit der Mischung

Zweitens kann Rauschen bei der Viskositätsmessung während des Mischens auf Inhomogenität hinweisen. Abbildung 1 zeigt beispielhafte SRV-Daten, bei denen das Rauschen in den Daten mit fortschreitendem Mischen abnimmt und dann, nachdem der Sollwert erreicht ist, weiter abnimmt, bis das Rauschen der Viskosität der Prozessflüssigkeit innerhalb der Toleranz bleibt (grüner Bereich). Daher können die SRV-Werte von Mischbehältern die Qualität des Mischens und in der Folge die Qualität oder Lebensdauer der Aufschlämmung anzeigen, da eine Überverarbeitung zu einer Verschlechterung der Aufschlämmung führen kann.

Erkennen von Mischproblemen

Schließlich ermöglicht die Installation eines Sensors in einem Mischer die Erkennung von Agglomeraten, Blasen oder anderen Artefakten im Tank. Abweichungen vom Prozessumfang können auf Klumpen und Blasen hinweisen. Abweichungen nach oben deuten im Allgemeinen auf feste Artefakte hin, Abweichungen nach unten deuten auf Blasen hin. (In diesem Beispieldatensatz werden keine Abweichungen dieser Art angezeigt.)

Abbildung 1: Beispielprozessdaten vom SRV im Mischbehälter. Grün zeigt Sollwert und Toleranzbereich an. Blau stellt einzelne Viskositätsmessungen dar. Schwarz stellt geglättete Viskositätsdaten dar.

Kontinuierliche vs. intermittierende Messungen

Der Einsatz von Viskositätssensoren in Mischbehältern kann kontinuierlich oder periodisch erfolgen. Während die meisten Informationen durch die permanente Installation der Sonde im Mischbehälter gewonnen werden können, gibt es Anwendungsfälle, die eine periodische Probenentnahme erfordern.

Kontinuierliche Überwachungoring des Mischprozesses

Diese Option ist in den meisten Situationen die einfachste und liefert dem Bediener die meisten Informationen. Diese Option bietet zwei Vorteile für die Qualitätskontrolle: 1) laufende Messungen, die jederzeit mit Offline-Messungen verglichen werden können: Dadurch wird der Bedarf an Offline-Messungen reduziert und 2) mögliche Probleme können sofort erkannt werden. Die Prozesskontrolle auf Grundlage kontinuierlicher Viskositätsmessung mit dem SRV kann streng kontrolliert werden, um Viskositätsüberschreitungen zu verhindern, die eine Charge oder einen Abschnitt eines kontinuierlichen Prozesses verderben könnten. Mit Daten aus der gesamten Verarbeitungszeit sind die Mischungseigenschaften immer bekannt und das System ist freihändig.

Intermittierende Überwachungoring des gemischten Produkts

Bei manchen Prozessen ist es wünschenswert, mit dem SRV im Mischbehälter intermittierende Messungen durchzuführen. Gründe hierfür können sein: sorgfältig vorgeschriebene Flüssigkeitsströmungsmuster, die selbst durch einen kleinen Sensor gestört werden können; Unfähigkeit, einen Sensor im Mischbehälter zu installieren (wenn die Klingen alle Oberflächen abkratzen und eine Montage vom Deckel aus nicht möglich ist); hohe Biegekraft auf den Sensor (Fluide mit hoher Viskosität – Lösungen gibt es in Rheonics Portfolio für hochviskoses Mischen); Reinigungsbedarf (Produktablagerung auf Sensoren); Reduzierung der Auswirkungen (mehrphasige Prozesse mit großen Aggregaten); oder Industriestandardprotokolle. Bei intermittierender Überwachungoringist es wichtig, die Messzeit zu beachten, unabhängig davon, ob es sich um eine fließende oder statische Umgebung handelt. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass die Sonde beim Vergleich von Messungen in fließenden Umgebungen in denselben Strömungsbereich eingeführt wird.

Installationsorte

Installation Rheonics Inline-Viskosimeter können vom Deckel, von der Seite, vom Boden oder in einer Umwälzleitung aus eingesetzt werden. Die folgende Tabelle verdeutlicht, welche Mischsituationen zu einer Empfehlung für die jeweilige Variante führen.

Inline-Viskosimeter und Dichtemessgerät in Mischprozesstanks und -leitungen

Rheonics Inline-Sensoren für Viskosität und Dichte können in Tanks und Umwälzpumpen installiert werden, um den Mischvorgang in der Form-, Getränke- und anderen Industriezweigen zu verfolgen.

Abbildung 2: Installationsorte für Mischtanks (Tipps zur Standortauswahl finden Sie in Tabelle 1).

Produktinformationen für jeden Installationsort finden Sie hier: Rheonics Inline-Viskosimeter und Dichtemessgerät in Tank und Rezirkulationsleitung für Mischprozesse. Darüber hinaus ist das Einführen der Sonde von oben bei intermittierenden Tests häufig die praktischste Lösung, da sie während des Mischvorgangs installiert bzw. entfernt werden kann.

Tabelle 1: Vergrößerte Ansichten und Empfehlungen für die Sensorpositionen aus Abbildung 2.

N °	Wann zu verwenden	Nachteile
1. Langes Einführen von oben	Der Mischrotor befindet sich unten und streift die Seiten. Schädliche Aggregate mit höherer Dichte als Flüssigkeit.	Variabilität des Tankfüllstands, wenn die Charge und das Prozessfluid mit der Zeit reduziert werden.
2. Bündiger Einbau	Ermöglicht einen großen Mischrotor, ideal für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität ohne Wandhaftung. Kompatibel mit hygienischem Design.	Reinigungs- oder Mischvorgänge unter Einsatz von Wandschabern.
3. Lang Tri-Clamp Einfügung an der Wand	Platziert die Sonde in den am besten gemischten Bereichen in Flüssigkeiten mit Wandeffekten wie Adhäsion und Grenzschichten.	Kleinerer Rotor erforderlich, um lange Sonde auf Rotorhöhe zu verwenden. Sensor ist anfälliger für Beschädigungen beim Entfernen des Rotors oder anderer Komponenten aus dem Tank.
4. Gewindeinstallation an der Wand	Ideal, wenn der Tank bereits über NPT-Gewindeanschlüsse verfügt.	Nicht immer hygienisch. Wenn das Weldolet zu lang ist, kann es zu Ablagerungen um die Oberseite des Sensorbereichs kommen.
5. Lange Installation von unten	Wenn ein Dichtegradient oder eine unvollständige Durchmischung vorliegen. Sollen abgesunkene feste Klumpen erkannt werden.	Wenn feste Klumpen groß und schwer genug sind, ist diese Position anfällig. Kann auch zu Reinigungsproblemen führen.
6. Gewindeinstallation im Rohr	Wenn der Reaktor vorgeschriebene Strömungsmuster aufweist, sollten diese im Mischbehälter selbst nicht gestört werden.	Die Rohrgröße muss berücksichtigt werden. Wenn keine Rücklaufleitung vorhanden ist, kann dies nur eine „Prüfung“ sein, nachdem das Produkt bereits in Bewegung zum nächsten Einheitsvorgang ist.
7. Installation mit langem Einführgewinde im Rohrbogen	Schmale Rohre, 2 Zoll und darunter. Ermöglicht die Sonde im Strömungsfeld, ohne dass Ablagerungen befürchtet werden müssen. Es muss keine Biegung am oberen Ende eines Rohrs vorhanden sein. Ideal für Materialien, die dazu neigen, auf Geräten zu erstarren.	Erfordert eine Biegung. Wenn keine Rücklaufleitung vorhanden ist, kann dies nur eine „Prüfung“ sein, nachdem das Produkt bereits in Bewegung zum nächsten Einheitsvorgang ist.

Die Abbildungen 3, 4 und 5 zeigen spezielle Mischbehälterinstallationen mit einem zentralen Rotormischer in Abbildung 3 und einem Hochgeschwindigkeitsmischer mit Abstreifer in Abbildung 4. Abbildung 5 zeigt eine Einrichtung für intermittierende Tests. Dies ist keinesfalls eine vollständige Liste, sondern zeigt einige gängige Mischbehälterinstallationen.

Abbildung 3: Installation im Mischbehälter

Abbildung 4: Einbau in einen Hochgeschwindigkeits-Mischer-Dissolver.

Abbildung 5: Installation eines intermittierenden Monitorsoring System, bei dem die Sonde bei Bedarf in den Mischer abgesenkt werden kann.

Prozesssteuerung und Automatisierung

Vollständige Kenntnis des Mischfortschritts und der Homogenität des Systems durch Überwachungoring Echtzeit-Viskositätsmessungen bieten die Möglichkeit, Ihre Eingangsflüssigkeiten schrittweise an die Bedingungen anzupassen. Nach längerem Einsatz kann ein Prozessingenieur anhand der Daten früherer Durchläufe, die der Sensor ermittelt hat, einen erwarteten Prozessbereich erstellen (siehe Abbildung 6). Anhand dieses erwarteten Bereichs können Bediener erkennen, ob sich die Viskosität normal entwickelt, und bei Bedenken Anpassungen vornehmen, ohne auf die vollständige Mischung warten zu müssen. Dies hilft, Unterschiede bei den Rohmaterialien frühzeitig zu erkennen. Im Beispiel in Abbildung 6 entwickelt sich die Viskosität über eine Mischzeit von 10 Stunden. Der aktuelle Durchlauf wird blau dargestellt, und man kann bereits nach wenigen Stunden darauf hingewiesen werden, dass der aktuelle Durchlauf abnormal verläuft. So kann der Bediener frühzeitig Anpassungen vornehmen und Stunden an Verarbeitungszeit sparen.

Abbildung 6: Gepunktete rote Linien bilden den erwarteten Prozessbereich. Frühere Läufe und ihre Durchschnittswerte sind grau dargestellt. Der Sollwert mit einer gegebenen Toleranz wird durch den grünen Bereich angezeigt. Beim aktuellen Lauf (blau) ist die abnormale Viskositätsentwicklung bereits nach 200 Minuten erkennbar.

Einfluss der Viskosität auf die Mischgeschwindigkeit

Bei nicht-newtonschen scherempfindlichen Flüssigkeiten ändern sich die Viskositätswerte mit der Durchflussrate, und eine steigende Viskosität kann bei gleichbleibender Mischmenge die Durchflussrate verringern. Dies sollte bei der Interpretation Ihrer Ergebnisse berücksichtigt werden.

Kontinuierliche Qualitätskontrolle

Daten über die aktuellen Bedingungen im Tank und ihre Beziehung zum resultierenden Produkt können den Bedienern die Gewissheit geben, dass Offline-Prüfungen die Qualitätskontrolle bestehen, und den Bedienern letztendlich mehr Vertrauen in die durchgängig korrekten Eigenschaften der Endprodukte geben. Die Einbeziehung von Datenpunkten, die aus standardmäßigen Qualitätskontrollmessungen (z. B. Brookfield, Zahn oder anderen manuellen Tests) gewonnen wurden, kann den Bedienern helfen zu erkennen, wie Abweichungen in diesen Messungen mit sich ändernden SR-Sensor-Messwerten korrelieren. Da die SR-Sensoren den Prozess nicht beeinträchtigen, können die manuellen Tests wie gewohnt weiter durchgeführt werden und eine empirische Korrelation zwischen dem manuellen Test und der SR-Sensor-Viskosität kann hergestellt werden. Eine solche Korrelation muss für jede produzierte Flüssigkeit einzigartig sein. Im Idealfall kann eine Abweichung in der SR-Sensor-Viskosität die Bediener sogar auf die Notwendigkeit eines manuellen Qualitätskontrolltests aufmerksam machen (ereignisgesteuerte Tests).

Auswahl des SR-Sensors

Für beide SR-Sensoren müssen die Prozessanforderungen an Explosionsschutz, Hygienesicherheit, Lebensmittelsicherheit und Clean in Place (CIP) beachtet werden. Wenn Explosionsschutz-Zertifizierungen erforderlich sind Rheonics bietet ATEX- und IECEx-zertifizierte SR-SensorenFür Hygiene und Lebensmittel-/Pharmaziesicherheit EHEDG-zertifizierte SR-Sensoren von Rheonics werden empfohlen. Nach der Installation können die SR-Sensoren verwendet werden, um die Sauberkeit einer Prozessleitung anzuzeigen und Optimieren Sie Clean-in-Place (CIP)-Systeme und mit 3-A zertifiziert Rheonics SR-Sensoren Sie können sicher sein, dass Sie die CIP-Hygienestandards in Ihrem Prozess vollständig einhalten. Wenn die Sensoren zur Reinigung (z. B. Molchen) entfernt werden müssen, Einziehbare SR-Sensoren verwendet werden. Die SR-Sensoren sind wartungsfrei, haben keine beweglichen Teile, eine Metall-Metall-Dichtung und benötigen für den Betrieb kein Polymer. Daher sind sie eine einfache Ergänzung für jeden Prozess zur Verbesserung von Kontrolle und Qualität.

Um zwischen SRD und SRV in Mischbehältern zu wählen, liefert ein SRD den Benutzern zusätzliche Informationen zu ihrem Prozess, nämlich die Flüssigkeitsdichte über die vom SRV gemessene Viskosität und Temperatur hinaus. Da Dichte und Viskosität physikalisch verwandte Eigenschaften sind, kann die Dichte frühzeitige Einblicke in einen unerwarteten Viskositätsanstieg geben. Bei SRD-Messungen können jedoch Blasen, niedrige Geschwindigkeit und große Kleckse im System das Rauschen in den Messwerten erhöhen. Wenn die Daten bei Verwendung eines SRV stark verrauscht sind, wird daher ein SRD nicht empfohlen und man sollte weiterhin das SRV verwenden.

Der Prozessanschluss der Sensoren ist individuell an Ihren Prozess anpassbar. Es stehen bündige, kurze und lange Fühler sowie verschiedene Prozessanschlüsse zur Verfügung, die Sie hier entdecken können: SRV- und SRD-Installation.