1. Inleiding
In industrieën zoals hoogwaardige cosmetica, biofarmaceutica en precisie chemische engineering, is de vraag naar hoogwaardige vloeibare producten met fijne deeltjesgroottes, sterke stabiliteit en geen luchtbellen steeds strenger. De homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur, die homogenisatie, emulgering en vacuüm ontluchting combineert, is een essentieel apparaat geworden om aan deze eisen te voldoen. Het kan effectief de problemen oplossen van ongelijkmatige menging, luchtbelinsluiting en slechte productstabiliteit die moeilijk te vermijden zijn met traditionele apparatuur. Deze casus richt zich op hoe een klant in de [specifieke industrie, bijvoorbeeld de productie van hoogwaardige gezichtscrème] langdurige productieknelpunten overwon door homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur te introduceren, en uitgebreide verbeteringen bereikte in productkwaliteit, productie-efficiëntie en kostenbeheersing.
2. Achtergrond van het Project
2.1 Projectvereisten
De klant produceert voornamelijk [producttype, bijvoorbeeld anti-aging gezichtscrèmes en serums], die extreem hoge eisen stellen aan de fijnheid, stabiliteit en het uiterlijk van de emulsie. Voordat de nieuwe homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur werd geïntroduceerd, had de productielijn van de klant de volgende duidelijke vereisten:
- Emulsiefijnheid: De deeltjesgrootte van de emulsie moet worden gecontroleerd binnen 0,5-2 micron om ervoor te zorgen dat het product een gladde en delicate textuur heeft, zonder een korrelig gevoel bij het aanbrengen op de huid.
- Vacuümontluchting: Het product moet vrij zijn van luchtbellen. De apparatuur moet tijdens het emulgeerproces een vacuümgraad van -0,095 MPa tot -0,098 MPa handhaven, om luchtbellen die ontstaan tijdens het mengen van materialen volledig te verwijderen en problemen zoals oxidatie en een verminderde houdbaarheid van het product te voorkomen.
- Productiecapaciteit: Met de uitbreiding van het marktaandeel van de klant moet de dagelijkse productiecapaciteit van een enkele productielijn minimaal 3.000 kg bedragen, en de apparatuur moet continue of semi-continue productie ondersteunen om het tijdsverlies door batchwisselingen te verminderen.
- Veiligheid en Naleving: De apparatuur moet zijn gemaakt van farmaceutische kwaliteit 316L roestvrij staal voor alle onderdelen die in contact komen met materialen, en voldoen aan internationale normen zoals GMP (Good Manufacturing Practice). Het moet ook worden uitgerust met een compleet veiligheidsbeschermingssysteem, inclusief overtemperatuur-, overdruk- en noodstopfuncties, om de veiligheid van het productieproces te waarborgen.
2.2 Uitdagingen
Voordat de homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur werd gebruikt, vertrouwde de klant op een combinatie van traditionele hogesnelheidsroerders en afzonderlijke vacuümtanks voor de productie. Deze productiemodus bracht een reeks problemen met zich mee die de ontwikkeling van het bedrijf ernstig beperkten:
- Onvoldoende Emulsiefijnheid: De traditionele hogesnelheidsroerder kon de oliefase alleen in deeltjes met een grootte van 5-10 micron verdelen, en de deeltjesgrootteverdeling was ongelijkmatig. Sommige batches producten hadden zelfs deeltjes groter dan 15 micron, wat resulteerde in een ruwe textuur. Dit beïnvloedde niet alleen de gebruikerservaring, maar leidde ook tot een productretourpercentage van 5-8% vanwege klachten over een "korrelig gevoel".
- Luchtbelinsluiting: De afzonderlijke vacuümtank kon geen real-time vacuümontluchting bereiken tijdens het emulgeerproces. Luchtbellen zouden opnieuw worden geïntroduceerd wanneer materialen van de roerder naar de vacuümtank werden overgebracht, wat resulteerde in 10-15% van de producten met zichtbare luchtbellen op het oppervlak. Deze producten konden alleen worden herwerkt of afgekeurd, wat de productiekosten verhoogde.
- Lage Productie-efficiëntie: Het traditionele productieproces vereiste meerdere stappen, waaronder het mengen van materialen in de roerder, overbrengen naar de vacuümtank voor ontluchting en vervolgens steekproefsgewijze inspectie. Elke productiebatch duurde 6-8 uur, en de dagelijkse productiecapaciteit van een enkele lijn was slechts ongeveer 1.200 kg, wat verre van voldeed aan de marktvraag. Bovendien verhoogde de overdracht van materialen tussen apparatuur het risico op contaminatie en materiaalverlies.
- Onstabiele Productkwaliteit: Vanwege de inconsistente mengsnelheid en vacuümgraad in verschillende batches, varieerde de stabiliteit van de emulsie sterk. Ongeveer 7-10% van de producten zou na 6 maanden opslag stratificatie of kleurverandering ervaren, en de oxidatiesnelheid van de producten was hoog, wat leidde tot een aanzienlijke vermindering van de houdbaarheid.
3. Selectie van de Homogeniserende Vacuüm Emulgator Apparatuur
3.1 Kenmerken en Voordelen van de Gekozen Apparatuur
Na diepgaand marktonderzoek, het vergelijken van producten van meerdere leveranciers en het uitvoeren van proefproductietests ter plaatse, koos de klant uiteindelijk voor een dual-stage homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur. Deze apparatuur had de volgende kernkenmerken en voordelen:
- Dual-Stage Homogenisatiesysteem: De apparatuur was uitgerust met een dual-stage homogeniserende kop. De eerste fase gebruikte een hogedrukzuigerpomp om een druk van maximaal 30 MPa te genereren, die de oliefase in eerste instantie in kleine deeltjes kon verdelen; de tweede fase gebruikte een speciale stator-rotorstructuur om de deeltjes verder te verfijnen tot een grootte van 0,3-1 micron. Dit dual-stage homogenisatieontwerp zorgde voor de fijnheid en uniformiteit van de emulsie.
- Geïntegreerd Vacuümsysteem: De apparatuur integreerde een hoogrendementsvacuümpomp en een afgesloten emulgeertank. Tijdens het gehele emulgeerproces kon de vacuümgraad stabiel worden gehandhaafd op -0,096 MPa tot -0,098 MPa. Het unieke tankontwerp en de roerstructuur konden voorkomen dat er lucht werd aangezogen tijdens het toevoegen van materialen, waardoor real-time en grondige vacuümontluchting werd gerealiseerd.
- Intelligente Temperatuur- en Procescontrole: De apparatuur was uitgerust met een PLC (Programmable Logic Controller) besturingssysteem en een touchscreen bedieningsinterface. Operators konden belangrijke parameters zoals homogenisatiedruk, roersnelheid, temperatuur en vacuümgraad in real-time instellen en bewaken. Het systeem had ook een automatische procesgeheugenfunctie, die de productieparameters van verschillende producten kon opslaan en de consistentie van productieprocessen tussen batches kon waarborgen.
- Eenvoudige Reiniging en Naleving Ontwerp: Alle onderdelen die in contact komen met materialen waren gemaakt van farmaceutische kwaliteit 316L roestvrij staal, en de binnentank van de apparatuur had een glad oppervlak met een ruwheid van Ra ≤ 0,4 μm, wat gemakkelijk te reinigen was en materiaalresten vermeed. De apparatuur was ook uitgerust met een CIP (Clean-in-Place) reinigingssysteem, dat het reinigingsproces in 45 minuten kon voltooien zonder de apparatuur te demonteren, wat voldeed aan de GMP-vereisten voor hygiëne en reinheid.
3.2 Hoe het aan de vereisten voldeed
De geselecteerde homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur voldeed volledig aan de productie-eisen van de klant en loste effectief de eerdere uitdagingen op:
- Voldoen aan Emulsiefijnheidseisen: Door het dual-stage homogenisatiesysteem kon de apparatuur de deeltjesgrootte van de emulsie stabiel regelen binnen 0,5-1,5 micron, wat beter was dan het vereiste bereik van de klant van 0,5-2 micron. Na testen werd de producttextuur extreem glad en daalde het retourpercentage van de klant vanwege een "korrelig gevoel" tot minder dan 0,3%.
- Voldoen aan Vacuümontluchtingseisen: Het geïntegreerde vacuümsysteem handhaafde een hoge vacuümgraad gedurende het gehele emulgeerproces, waardoor luchtbellen in het product volledig werden geëlimineerd. Het percentage producten met luchtbellen werd verlaagd van 12% (voorheen) tot minder dan 0,5%, en het probleem van productoxidatie veroorzaakt door lucht werd ook aanzienlijk verlicht.
- Voldoen aan Productiecapaciteitseisen: De apparatuur ondersteunde semi-continue productie. Na optimalisatie van het productieproces werd de productietijd per batch verkort tot 2,5-3 uur, en de dagelijkse productiecapaciteit van een enkele lijn bereikte 3.500 kg, wat het doel van de klant van 3.000 kg overtrof. Tegelijkertijd vermeed het geïntegreerde ontwerp materiaaloverdracht tussen apparatuur, waardoor materiaalverlies en contaminatierisico's werden verminderd.
- Voldoen aan Veiligheids- en Nalevingseisen: Het farmaceutische kwaliteit 316L roestvrij staal en het GMP-conforme ontwerp zorgden ervoor dat de apparatuur voldeed aan de strenge hygiëne- en veiligheidsnormen van de industrie. Het complete veiligheidsbeschermingssysteem voorkwam ook effectief veiligheidsongevallen zoals overtemperatuur en overdruk, waardoor de vlotte voortgang van het productieproces werd gewaarborgd.
4. Implementatieproces
4.1 Installatie en Opstelling
De installatie en opstelling van de homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur werden voltooid door een professioneel technisch team van de apparatuurleverancier, en het gehele proces duurde 14 werkdagen. De specifieke stappen waren als volgt:
- Voorbereiding voor Installatie: Een maand voordat de apparatuur arriveerde, voerde het technische team ter plaatse onderzoeken uit met de klant om de omstandigheden van de locatie te bevestigen, waaronder stroomvoorziening (380V/50Hz), watervoorziening (druk ≥ 0,3 MPa), afvoer en ventilatie. Ze formuleerden ook een gedetailleerd installatieplan en gaven training over de voorbereiding voor de installatie aan het personeel van de klant ter plaatse.
- Uitladen en Positioneren van Apparatuur: Op de dag dat de apparatuur arriveerde, gebruikte het technische team professionele hijsapparatuur om de apparatuur uit te laden en deze nauwkeurig te positioneren volgens het installatieplan. Ze besteedden speciale aandacht aan de waterpasheid van de apparatuur om de stabiele werking van de homogeniserende kop en het vacuümsysteem te waarborgen.
- Pijpleiding- en Elektrische Aansluiting: Het technische team sloot de inlaat- en uitlaatkanalen voor materialen, koelwaterleidingen en vacuümleidingen van de apparatuur aan en controleerde strikt de afdichtingsprestaties van elke pijpleiding om lekkage te voorkomen. Tegelijkertijd voltooiden ze de elektrische aansluitwerkzaamheden, inclusief de aansluiting van de hoofdvoeding, het besturingscircuit en het veiligheidsbeschermingscircuit, en voerden ze een uitgebreide elektrische veiligheidstest uit.
- Inbedrijfstelling en Proefproductie: Nadat de installatie was voltooid, voerde het technische team een inbedrijfstelling van 5 dagen uit. Ze testten eerst de werking van elk onderdeel, inclusief het homogenisatiesysteem, het vacuümsysteem, het roersysteem en het temperatuurregelsysteem, om ervoor te zorgen dat alle parameters voldeden aan de ontwerpvereisten. Vervolgens gebruikten ze de daadwerkelijke grondstoffen van de klant voor proefproductie. Tijdens de proefproductie pasten ze parameters zoals homogenisatiedruk en roersnelheid herhaaldelijk aan en testten ze de fijnheid, het luchtbelgehalte en de stabiliteit van het product. Uiteindelijk bevestigden ze dat alle indicatoren voldeden aan de eisen van de klant.
4.2 Training en Vertrouwdheid
Om ervoor te zorgen dat de operators en onderhoudspersoneel van de klant de apparatuur bekwaam konden gebruiken en onderhouden, leverde de leverancier een systematische training van 7 dagen, die de volgende inhoud omvatte:
- Theoretische Training: De trainer legde het werkingsprincipe van de homogeniserende vacuüm emulgator apparatuur uit, de structuur en functie van elk onderdeel (zoals de dual-stage homogeniserende kop, vacuümpomp en PLC-besturingssysteem), de veelvoorkomende oorzaken van storingen en hun oplossingen, en de GMP-gerelateerde vereisten in het productieproces. De cursisten moesten de theoretische kennis beheersen en een schriftelijke test afleggen.
- Praktische Operationele Training: Onder begeleiding van de trainer voerde elke operator praktische handelingen uit, waaronder parameterinstelling, materiaaltoevoeging, monitoring van het homogenisatieproces, aanpassing van de vacuümgraad en productafvoer. De trainer corrigeerde onjuiste bedieningsmethoden in real-time en zorgde ervoor dat elke operator het gehele productieproces zelfstandig kon voltooien.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!