Il tecnico davanti alla specola h24 costa più del sensore. Il sensore a impedenza rileva il cambio di fase in 100–500 ms — chiude la valvola nel momento esatto, ogni volta, senza operatore. Per processi batch e continui.
In un processo batch di estrazione o sintesi chimica il momento più critico è la separazione della fase acquosa dal solvente organico. Quello che accade ogni giorno in centinaia di aziende chimiche e farmaceutiche italiane:
Il sensore rileva il cambio di conducibilità tra fase acquosa (conduttiva: 100–2.000 µS/cm) e solvente organico (non conduttivo: <0,1 µS/cm) sulla linea di uscita. Quando rileva il passaggio, l'elettronica commuta in 40–400 ms — comanda la valvola nel momento esatto, ogni volta.
40–400 ms dal cambio di fase alla commutazione del relay (configurabile in funzione del range). Nessun operatore può avvicinarsi a questa precisione.
Ogni batch ha gli stessi parametri. Zero variabilità tra turno diurno e notturno, tra operatore esperto e nuovo. Critico per qualifica GMP.
Il tecnico è libero durante lo scarico. 2–4 ore di presidio fisico per batch risparmiate ogni giorno.
Certificazione II 1/2G Ex d ia IIC T6 (Direttiva 2014/34/EU). Standard per aree con solventi infiammabili. Versione Ex ia per zona 0.
La chimica fine e la farmaceutica hanno tradizionalmente operato in batch, ma la tendenza degli ultimi anni è verso processi continui (in particolare CMP — Continuous Manufacturing of Pharmaceuticals — sostenuto da FDA ed EMA per ridurre variabilità di lotto e tempi di rilascio). Il sensore a impedenza copre entrambi i regimi con la stessa tecnologia di base ma due configurazioni diverse della sonda.
| Aspetto | Processo batch | Processo continuo |
|---|---|---|
| Apparecchiatura tipica | Reattore + decantatore statico, scarico discreto | Decantatore in linea, mixer-settler, colonna di estrazione |
| Cosa va misurato | Il momento di passaggio dell'interfaccia attraverso la linea di scarico | La quota dell'interfaccia in continuo per controllo PID |
| Sensore consigliato | Sonda a tubo TSS80 — switch on/off via relay | Sonda a barra STM — uscita 4-20 mA |
| Logica di controllo | Sequenza valvole: acqua → WWT, transizione → rilavorazione, organico → prodotto | Regolazione PID continua su valvola di scarico modulante |
| Pagina pillar dedicata | Misura di livello interfase (switch) | Misura continua livello interfase |
| Investimento indicativo | 10.000–15.000 € | 10.000–20.000 € |
Quale regime è il tuo? Reattore con decantazione e scarico programmato a fine batch = switch. Decantatore in linea, mixer-settler, colonna di estrazione = misura continua. Se non sei sicuro, partiamo dalla descrizione del processo: la scelta del regime è la prima domanda della nostra analisi applicativa.
| Solvente / fase organica | Compatibilità | Tipico in | Note |
|---|---|---|---|
| Toluolo / xilene / benzene | ✔ Eccellente | Fine chemicals, sintesi | Contrasto >10.000:1. ATEX obbligatorio. |
| Acetato di etile (EtOAc) | ✔ Ottimale | API farmaceutici, naturali | Solvente più usato in farma. ATEX zona 1. Guarnizioni VITON. |
| MTBE | ✔ Ottimale | Purificazione farma, sostituto del DEE | Buona alternativa al dietiletere. ATEX. |
| THF (tetraidrofurano) | ✔ Ottimale | API, sintesi farma | Polarità intermedia, parzialmente miscibile in alta concentrazione di acqua. Guarnizioni VITON o EPDM. |
| MIBK (metilisobutilchetone) | ✔ Ottimale | Estrazione antibiotici, recupero metalli | Solvente classico per estrazione di principi attivi. |
| n-butanolo / sec-butanolo | ✔ Ottimale | Estrazione antibiotici, intermedi farma | Bassa miscibilità con acqua. Preferiti agli alcoli C1-C3 quando serve fase distinta. |
| DCM / diclorometano | ✔ Ottimale | API, sintesi, cromatografia preparativa | Più denso dell'acqua — phase reversal. Sensore su uscita inferiore o regime continuo a polarità invertita. PTFE encapsulato raccomandato. |
| Cloroformio (CHCl₃) | ✔ Ottimale | Cromatografia, estrazione naturali | Phase reversal come DCM. PTFE encapsulato. |
| Esano / cicloesano / eptano | ✔ Eccellente | Estrazione naturali, lavaggio API | Contrasto eccellente. ATEX standard. |
| Etere etilico (DEE) | ✔ Ottimale | Sintesi tradizionale | Punto infiammabilità molto basso (-45°C) — ATEX critico, zona 1. |
| Solvente alcolico in acqua <20% | ⚠ Verificare | Cristallizzazione farma | Contrasto si riduce con concentrazione alcolica crescente. Inviare composizione effettiva. |
| Etanolo / IPA / acetone in alta % in acqua | ✗ Non affidabile | Da evitare in queste concentrazioni | Miscibilità totale o parziale → contrasto insufficiente. Servono tecnologie alternative (densitometro). |
→ Tabella completa di compatibilità chimica con 15 solventi | → Come funziona il sensore a impedenza
L'estrazione liquido-liquido a stadi multipli è centrale in molti processi farmaceutici critici: recupero di principi attivi da brodi di fermentazione (antibiotici, vitamine), separazione di enantiomeri, purificazione di intermedi di sintesi, idrometallurgia di metalli farmaceutici (platino, palladio, rodio per catalisi). In tutti questi casi serve la misura continua dell'interfaccia.
Apparecchi a stadi multipli con miscelazione (mixer) e decantazione (settler) ripetuti in serie. L'interfaccia nel settler oscilla in funzione delle portate di alimentazione e del comportamento di fase. La sonda a barra a impedenza fornisce la variabile di controllo per il PID che regola la portata di scarico, mantenendo l'interfaccia al setpoint anche con strato di emulsione persistente.
Colonne a stadi differenziali con agitazione meccanica (RDC = Rotating Disk Contactor) o pulsazione (Karr). L'interfaccia tra fase pesante e fase leggera deve essere mantenuta in posizione precisa per ottimizzare l'efficienza di estrazione. La sonda a barra continua è installata nella sezione di disengagement (zona di separazione superiore o inferiore) e fornisce il segnale di controllo per la valvola di scarico fase pesante.
La Continuous Manufacturing of Pharmaceuticals sostituisce reattori batch con sequenze continue di reazione + separazione. Il decantatore in linea richiede misura continua dell'interfaccia per il controllo di processo e per la documentazione GMP automatica del comportamento dell'interfaccia in funzione del tempo.
I prodotti di sintesi farmaceutica vengono spesso lavati con acqua o soluzioni acide/basiche per rimuovere catalizzatori, sali e impurezze. In configurazione continua il decantatore di lavaggio richiede misura continua dell'interfaccia per ottimizzare il rapporto acqua/prodotto e ridurre lo spreco di solventi di lavaggio.
Per tutti questi casi la sonda a barra a impedenza con elettronica mipromex è la soluzione: gestisce nativamente strati di emulsione e mulch layer (tipici di brodi di fermentazione e prodotti grezzi), è indipendente da DK e densità, e fornisce uscita 4-20 mA standard per integrazione PLC/DCS.
→ Approfondisci la misura continua per decantatori e mixer-settler
| Componente | Standard | Quando passare a versione speciale |
|---|---|---|
| Elettrodo di misura | PTFE (spessore tipico 1,2 mm) | Standard adeguato in tutti i casi — PTFE è inerte ai solventi organici comuni e a soluzioni acide/basiche moderate |
| Flangia / corpo sonda | Acciaio inox 1.4404 (AISI 316L) | Hastelloy C-276 per HCl concentrato, NaOH a caldo, ambienti CIP/SIP severi. Tantalio per processi corrosivi estremi. |
| Guarnizioni | VITON (FKM) — buona resistenza alla maggior parte dei solventi farma | PTFE encapsulato per DCM, cloroformio, solventi clorurati. EPDM per applicazioni con vapore CIP/SIP. FFKM (Kalrez) per ambienti combinati molto aggressivi. |
| Finitura superficiale | Industriale standard | Esecuzione igienica con Ra <0,8 µm per processi GMP/pharma. Disponibile certificazione 3-A o EHEDG su richiesta. |
| Certificati materiali | Standard CE | 3.1 secondo EN 10204 per tracciabilità completa in pharma. FDA-compliant per parti a contatto in API. |
| Certificazione ATEX | II 1/2G Ex d ia IIC T6 (Direttiva 2014/34/EU) | Versione Ex ia per zona 0 (interno vessel), con barriera Zener in sicurezza intrinseca |
| Documentazione GMP | Data sheet standard | Pacchetto IQ/OQ disponibile: data sheet di processo, certificati materiali, certificati ATEX, dichiarazioni di conformità per qualifica |
Il calcolo del ritorno dipende molto dal valore del prodotto trattato. La differenza tra un fine chemical e un API farmaceutico può essere di un ordine di grandezza, e il ROI cambia di conseguenza. Riportiamo due scenari tipici.
Compila il form con i dati del processo. Risposta tecnica entro 24–48 ore lavorative.
Dipende dal tipo di processo. Per estrazione liquido-liquido in reattore batch con scarico discreto: switch puntuale (sonda a tubo TSS80), 10.000-15.000 €. Per decantatori in linea, mixer-settler, colonne di estrazione (Karr, Scheibel, RDC): misura continua (sonda a barra STM con 4-20 mA), 10.000-20.000 €. La scelta dipende dalla logica di processo, non dal tipo di sostanza trattata.
Dipende dallo spessore e dalla configurazione. Sonda a tubo (switch): strato <2 cm con isteresi corretta = il sensore commuta in modo netto, emulsione persistente >5 cm = considerare modello a doppia soglia per gestire la zona di transizione separatamente. Sonda a barra (continua): gestisce nativamente strati di mulch layer ed emulsioni — è uno dei vantaggi chiave del regime continuo rispetto allo switch.
Sì. Versione ATEX standard II 1/2G Ex d ia IIC T6 secondo Direttiva 2014/34/EU, certificato SEV 09 ATEX 0133 X. Con protezione Ex d (flameproof) la cassa contiene eventuali eventi senza richiedere barriera Zener esterna. Per zona 0 (interno vessel) si usa la versione Ex ia con barriera in sicurezza intrinseca. Indicare la classificazione esatta della zona all'ordine.
Elettrodo in PTFE standard (inerte a tutti i solventi organici comuni e a soluzioni acide/basiche moderate). Flangia in acciaio inox 1.4404 (AISI 316L) per condizioni standard. Per ambienti aggressivi (HCl concentrato, NaOH a caldo) Hastelloy C-276. Guarnizioni VITON (FKM) per la maggior parte dei solventi, PTFE encapsulato per DCM, cloroformio e solventi clorurati. Per pharma con requisiti GMP è disponibile esecuzione igienica con finitura Ra <0,8 µm e guarnizioni FDA-compliant.
In configurazione switch con doppia soglia: soglia 1 = acqua → WWT, zona intermedia (saponi, prodotti intermedi, emulsioni temporanee) = transizione → rilavorazione, soglia 2 = solvente puro → raccolta prodotto. Recupera purezza e valore di entrambe le fasi e protegge la qualità del lotto. In configurazione continua la sonda a barra rileva la zona di transizione come banda spessa, e la logica di controllo può minimizzarne lo spessore regolando i tempi di residenza.
Sì. DCM (densità 1.33 kg/L) e cloroformio (1.49 kg/L) sono più densi dell'acqua: nella decantazione la fase organica si trova SOTTO e l'acqua sopra (phase reversal). Il sensore a impedenza gestisce nativamente la phase reversal — basta posizionare lo switch correttamente o configurare il regime continuo con polarità invertita. Materiali raccomandati: elettrodo PTFE, guarnizioni PTFE encapsulato per resistenza chimica al solvente clorurato.
Il calcolo dipende dal valore del prodotto. Fine chemicals (20-100 €/kg) con perdita 0,3-1 kg/batch e 200 batch/anno: perdita 1.200-20.000 €/anno + presidio operatore. API farmaceutici (100-2.000 €/kg) con stessa frequenza: perdita 6.000-400.000 €/anno + qualità lotto + tempo libero per il QC. ROI tipico in farma: 1-6 mesi. Si aggiunge la riduzione di lotti fuori specifica per contaminazione fasi, particolarmente critica negli API.
Sì. Esecuzione igienica disponibile con finitura superficiale Ra <0,8 µm, materiali tracciati con certificati 3.1 (EN 10204), guarnizioni FDA-compliant. Documentazione disponibile per qualifica IQ/OQ: data sheet di processo, certificati materiali, certificati ATEX, dichiarazioni di conformità. La calibrazione è di fabbrica e tracciabile, il sensore non richiede ricalibrazioni periodiche in assenza di cambio formulazione.
I principali sono: mixer-settler nell'estrazione liquido-liquido (recupero principi attivi farmaceutici da brodi di fermentazione, separazione enantiomeri, idrometallurgia di metalli farmaceutici); colonne di estrazione (Karr, Scheibel, RDC) per estrazione in continuo a stadi multipli; decantatori in linea per CMP (Continuous Manufacturing of Pharmaceuticals); processi di lavaggio acqua del prodotto in continuo. In tutti questi casi serve uscita 4-20 mA per il controllo PID dell'interfaccia.
Principio fisico (DK + conducibilità), differenza con capacitivo e conduttivo, calibrazione, isteresi, regimi switch e misura continua.
Sonda a tubo TSS80 per scarico batch automatico, allarmi e protezioni. Specifiche tecniche complete e fascia di prezzo.
Sonda a barra STM per controllo continuo di decantatori, mixer-settler e colonne di estrazione. Uscita 4-20 mA.
Per impianti che recuperano internamente i solventi di processo (toluolo, EtOAc, MIBK, MEK, THF): caso captive di chimica fine e farma. Decantatori post-distillazione e Dean-Stark.
Tabella di 20 solventi e fluidi industriali con conducibilità, DK, materiali consigliati per flangia (316L, duplex, Hastelloy) e guarnizioni (VITON, PTFE encapsulato, EPDM, FFKM). Verifica caso per caso.
Quando scegli una soluzione per la separazione fase acquosa-solvente in chimica fine o farmaceutica, il punto non è installare un sensore qualsiasi. È capire se il regime di misura è coerente con il processo (batch o continuo), se i materiali reggono il solvente specifico, se la certificazione ATEX corrisponde alle zone reali, e se la documentazione disponibile è sufficiente per la qualifica GMP.
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